阻燃整理课件

1第九章阻燃整理第一节引言纤维制品如服装、装饰织物、产业用布易于引发火灾，需要进行阻燃整理。不同的纺织品有不同的阻燃要求。美、英国调查：近一半的火灾是由纺织品引起的，德国调查：约20%是由装饰布引起的。阻燃产品最初是仅用于军用特品，继而用于运输工具、公共场所的装饰布和工作服，近年来发达国家在衣服、家用织物上亦要求阻燃性。值得指出的是阻燃整理不能使纤维不燃烧，而是降低其可燃性，离开火源后能迅速停止燃烧。阻燃是相对的。1第九章阻燃整理第一节引言2第二节关于纤维燃烧的分析燃烧过程中的三个要素：纤维、O2和热量。2第二节关于纤维燃烧的分析3纤维的燃烧性

以极限需氧指数（LimitingOxygenIndexLOIorOI）指样品在氮、氧混合气环境中保持烛状燃烧所需的氧气的最小体积分数。标准：不燃性：LOI＞35，难燃性：LOI=26~34可燃性LOI=20~26，高燃性：LOI＜20大气中O

=21%（V），因此一般民用纤维都是可燃性纤维。LOI：棉17-19，涤纶20-22羊毛24-263纤维的燃烧性4影响纤维燃烧的因素化学组成中的H含量↑，LOI↓。

组成中N含量↑，LOI↑。组成中的阻燃元素Cl、Br、P、S和Sb，阻燃性↑。分子结构刚性好、规整；结晶度、取白度高，燃烧性↓。炭化倾向↑，燃烧性↑。4影响纤维燃烧的因素556第三节阻燃机理覆盖论：覆盖保护作用，阻燃剂如硼砂/硼酸在高温下发生熔融现象，形成玻璃状保护膜，一方面是隔断外界氧气进入，另一方面是阻止可燃性气体向外界扩散，达到对纤维的覆盖保护作用。气体论：阻燃剂在高温时放出不燃性气体，将燃烧放出的可燃性气体冲淡到燃烧浓度以下，即具有气体稀释作用。不同气体的稀释作用如下列顺序：N2＞CO2＞SO2＞NH3。吸热论：阻燃剂在受热时发生吸热反应，如分解、熔融、升华、相变等，使纤维迅速散热，达不到燃烧温度。6第三节阻燃机理覆盖论：覆盖保护作用，阻燃剂如硼砂/硼酸在7催化脱水论：阻燃剂改变纤维的热裂解历程，发生脱水，阻止可燃性物质产生，固体炭量增加，抑制有焰燃烧。熔滴作用：阻燃剂降低熔融温度，形成熔滴，离开燃烧体系。吸收游离基作用（气相阻燃理论）：阻燃剂作为游离基的转移体，使它们失去活性，阻止游离基反应的进行。卤化烃有此作用：RX+H·→HX+R·客观而言，在实际中，阻燃剂的阻燃作用是多种机理的复合作用。其中覆盖论、气体论、吸热论和催化脱水论通常适用于纤维素纤维织物，而熔滴作用和吸收游离基作用通常适用于合成纤维织物。

7催化脱水论：阻燃剂改变纤维的热裂解历程，发生脱水，阻止可燃8第四节纤维素纤维织物的阻燃整理纤维素的燃烧过程（COMBUSTIONOFCELLULOSE）Whencellulosefibersareheated,threeclassesofvolatilechemicalsaregeneratedatpyrolysistemperature,350C,flammablevolatiles（可燃性挥发物）,e.g.,alcohols,aldehydesandalkanes,flammablegases（可燃性气体）,

e.g.,carbonmonoxide,ethyleneandmethane。non-flammablegases（可燃性气体）,e.g.,carbondioxideandwatervapor.Ifoxygenispresentwhenthepyrolysisproductsreachorexceedthecombustiontemperature,oxidationtakesplace(burning)andthevolatilesareconvertedtocarbondioxideandwaterasshowninfigure64.8第四节纤维素纤维织物的阻燃整理纤维素的燃烧过程（COMB9910Levoglucosan（左旋葡聚糖）,showninfigure65.isthemajorproductformedbythepyrolysisofcellulose.Itisthecyclicacetal（乙缩醛）createdwhenthealpha-1,4-glucosidic（甙）linkageissplit,andamoleculeofwaterislostbetweentheC(1)andC(6)hydroxylsoftheanhydroglucose（葡萄糖）unit.10Levoglucosan（左旋葡聚糖）,showni11常用阻燃剂及其工艺硼砂/硼酸或磷酸二氢铵混合物非耐久性阻燃剂，价廉、效果好，用于窗帘等不常洗织物。

可用浸轧、喷雾、涂刷等方法应用。Boricacid(H3BO3)/borax(Na2B4O7)areoftenusedasnon-durableflameretardantsinapplicationssuchascellulosefibersforinsulation.Boronfunctionsinthecondensedphaseasalewisacidandasmentionedearlier,coatsthefiberwithaglassypolymertoinsulatethepolymer.

金属氧化物或氯化物常用锑、钛的氧化物或卤化物，处理纤维后经水解生成氢氧化锑或钛沉积在纤维表面，作为纤维素的脱水剂，纤维燃烧时生成较多的固体炭，挥发性物质减少，是一种半耐久性阻燃剂（经15次温和洗涤），可用浸渍法加工，加工织物手感粗硬，强力下降30%左右。

11常用阻燃剂及其工艺12磷酸及其盐类常用磷酸、磷酸氢二胺、磷酸二氢胺和聚磷酸胺，由于它们与纤维素反应，使其燃烧时固体炭量↑，焦油及可燃性气体↓，有阻燃作用，为半耐久阻燃剂，因对纤维损伤严重而不常应用。PhosphoruscompoundsreactwiththeC(6)hydroxyloftheanhydroglucoseunitblockingtheformationoflevoglucosan.Thisreducestheamountoffueltotheflame.Additionally,phosphorouspromotescharformation.Theacidityassociatedwithcertainphosphorousanaloguesanditselectrophilicnaturelowerstheactivationenergyfordehydratingcellulose.Additionallythereisthepossibilityofcrosslinkingcellulosechainswhichfurtherenhancescharformation.12磷酸及其盐类13Tetrakis(hydroxymethyl)phosphoniumChloride(THPC)四羟甲基氯化磷[P（CH2OH）4]+Cl-

50年代由美国人发明，现代许多阻燃剂由其衍化而来，是一种耐久性阻燃剂（其中四个活泼的羟甲基能与纤维素上的甲基反应）。

应用方法：THPC/酰胺法THPC与TMM、尿素、氢氧化钠、柔软剂等混合组成阻燃工作浴，应用P-D-C工艺加工，THPC与TMM反应生成聚合物，沉积于纤维上，并少量与纤维反应。耐水洗，但加工织物手感硬、强力损失较严重，吸氯，泛黄。13Tetrakis(hydroxymethyl)phos14THPC、TMM与纤维素纤维之间的反应产物14THPC、TMM与纤维素纤维之间的反应产物15普鲁班（Proban）工艺THPC、TMM（或尿素）、NH3三者反应生成不溶性沉淀于纤维上工艺：浸轧→烘干→氨熏→后处理

（氨熏法）

15普鲁班（Proban）工艺16THPOH（四羟甲基氢氧化磷）（Tetrakis(hydroxymethyl)phosphoniumHydroxide）

因为THPC酸性强，工作液不稳定纤维损失严重，所以将用THPC烧碱进行中和得到THPOH。应用方法与THPC相同。CP阻燃剂（PYROVATEXCP）(N-MethyloldimethylPhosphonopropioamide_NMPPA)应用工艺：浸轧—烘干—焙烘—后处理

16THPOH（四羟甲基氢氧化磷）17第五节涤纶及T/C织物的阻燃整理涤纶纤维的热性能

LOI：20~22Ts：238~240℃，Tm：255~260℃，Tp：420~449℃，Tc：450℃研究不如棉纤维深入，P系和含Br系阻燃剂有一定效果，如三（2·3-溴丙基）磷酸酯（TDBPP），但有致癌性早已停产。近年来，新产品Antiblaze19T可用于100%聚酯纤维，效果好，低毒性。亦有采用十溴二苯醚(DBDBO)作为阻燃剂，但需与三氧化二锑和粘合剂配合使用。17第五节涤纶及T/C织物的阻燃整理涤纶纤维的热性能18环膦酸酯阻燃整理工艺以美国Mobil公司的Antiblaze19T为代表，其是由瞵酸酯与双环亚瞵酸酯反应而成的混合物，结构通式可能如下：同类产品还有日明成化学的K-19，国内常化所的阻燃剂FRC-1等。

18环膦酸酯阻燃整理工艺19应用工艺：

二浸二轧（40~60%）→烘干→熔烘（185~195℃1.2~1.5min）→水洗→烘干。处方：阻燃剂12~15%交联剂1.0~1.5%渗透剂0.1防泳移剂0.1柔软剂0.1与纤维作用原理：阻燃剂热熔进入涤纶纤维内部，温度要在185~195℃。可耐60℃洗50次，阻燃剂保持率在95%以上，而未固着在织物上的阻燃剂易被温水洗掉。（耐久型）

19应用工艺：20六溴环十二烷

六溴环十二烷是由十二碳烯与溴加成而制备的高溴含量化合物，作为织物用阻燃剂是其水分散液。20六溴环十二烷

六溴环十二烷是由十二碳烯与溴加成而制备的高21日明成化学的PhosconFR-100，日华化学的NIKKAFinonCG-1，国内已有厂家生产。工艺：p-d-c工艺：一浸一轧（58%）→烘干（120℃×2min）→熔烘（200℃×90s）→皂洗→水洗→烘干处方：NikkaFinonCG-120%（owf）染色同浴工艺：染色（浴比1：10130℃×60min）→皂洗或还原清洗→水洗→烘干处方：阻燃剂15%（owf）染料3%（owf）分散剂0.5%（owf）与纤维作用原理：阻燃剂在130℃左右变为溶解状态，并均匀吸附于涤纶纤维，继而进入其内部。

21日明成化学的PhosconFR-100，日华化学的NI22涤棉混纺织物的阻燃整理

对于混纺织物的阻燃整理，要考虑纤维的混纺比例，如其中一种纤维的混纺比例＞85%，则以此为主纤维，如混纺比例＜85%，则要兼顾二者的性能。T/C织物的支架效应（Scaffoldingeffect）：炭化物作为支架使涤纶熔滴不易离开火焰，燃烧加剧。例：对于T/C(65/35)织物，应选择两种阻燃剂。涤纶：TDBPP棉：THPC22涤棉混纺织物的阻燃整理23涤棉混纺织物中棉纤维含量与LOI的关系23涤棉混纺织物中棉纤维含量与LOI的关系24由于存在类似蜡烛燃烧的骨架效应使其其燃烧性有所增加，阻燃十分困难。从上图可知其LOI值较涤和棉均低，因此涤棉混纺织物比纯涤或纯棉织物更易燃烧。阻燃剂应用工艺：十溴二苯醚和三氧化二锑（DBDPO/AO）阻燃整理工艺：

二者的混合物作为阻燃剂由美国Stauff化学公司应用于T/C织物，商品名称为Cab