涤纶阻燃整理研究进展

涤纶阻燃整理研究进展

随着科学技术的发展和纺织工业的进步，纺织产品的开发和应用变得越来越广泛。涤纶纺织品具有强度高、弹性好,耐光和耐热性好、化学稳定性优良,耐摩擦、尺寸稳定等诸多良好的性能,因而广泛应用在国防、工业用布和人们生活中的各个方面,但是涤纶属于易燃性纤维,其极限氧指数只有21%1丝绸燃烧1.1涤纶的燃烧性能涤纶作为第一大合成纤维,有许多优良的综合性能而且价格低廉,因此被大量的应用到产业用纺织品、服装面料和装饰织物中,但是它存在易燃的缺陷涤纶在受热分解时产生大量的可燃性物质,产生大量的热量和烟,燃烧过程生成大量的一氧化碳、二氧化碳等气体,通过锥形量热计对其燃烧性能的分析如表2,表3。1.2燃烧涤纶涤纶在外部热源的作用下,达到一定温度(240℃)时开始软化,继而熔融。当温度进一步升高到260℃以上时,涤纶发生热氧化降解作用,产生挥发性的易燃产物,着火后燃烧,产生活泼的·OH自由基,能引发涤纶发生逐步降解反应,燃烧过程中所放出的热量将返回到涤纶,使有焰燃烧持续,形成一个燃烧循环,使燃烧不断进行下去燃烧是由三个要素组成的:热源、氧气和可燃物。涤纶燃烧过程如图1所示。2丝绸密封处理技术2.1完整燃烧过程所谓阻燃是指降低材料的可燃性,减缓火焰蔓延速度,火焰移去后将很快自熄,不再续燃或阴燃从燃烧过程看,要达到阻燃目的,必须切断由可燃物、热量和氧气构成的燃烧循环。阻燃剂对涤纶织物的阻燃机理一般认为是:1.阻燃防火剂的分解防火剂与涤纶纤维加热到一定温度时都会分解,阻燃防火剂的分解将使燃烧过程失去能量,产生吸热反应或吸热分解作用,降低温度,从而使燃烧停止。2.脱水效果防火剂的介入能改变纤维大分子链的热裂解历程,促进发生脱水、缩合、环化、交联等反应,加速碳渣的形成,同时也将减少可燃性气体生成。3.阻燃涂层剂的制备防火剂在受热时吸收热能转变为熔化相,形成不透性的膜覆盖在纤维表面,既可阻止可燃性气体的扩散,又可阻挡热传导和热辐射,达到阻燃目的。4.环保聚氧纤维与纤维燃烧方式纤维防火剂在纤维高温分解时产生难燃或不燃性气体,稀释了纤维分解产生的可燃性气体,降低燃烧纤维上的氧气浓度,使纤维难以继续燃烧下去。另外,不燃性气体还有散热降温作用。在实际应用中,由于阻燃剂种类的不同,阻燃作用十分复杂,并不限于上述几个方面。在某个阻燃体系中,可能是某种机理为主,也可能是多种作用的共同效果。不同的阻燃元素或阻燃剂之间,往往会产生阻燃协同效应。2.2阻燃添加剂的制造方法涤纶织物的阻燃方法有多种,按照其生产制造过程中阻燃添加剂的引入方式的不同,可以归纳为以下几种方法:共聚法、共混法、后处理法以及近年来出现的一些新技术方法。阻燃聚酯纤维共聚法是指在聚合阶段将阻燃剂与聚合物单体进行共聚,或在高分子链上引入难燃基团进行接枝改性,然后经熔融纺丝制成阻燃聚酯纤维。共聚法阻燃涤纶的耐水洗性较好,阻燃效果持久且对织物机械性能影响较小,毒性也较低(2)酯纤维的制备共混法是指将阻燃添加剂加入到纺丝熔体中,纺制出阻燃聚酯纤维的方法。共混法可以保持常见的生产工艺,因此方法简单易行,阻燃添加剂的利用率较高,较经济,且无三废,缺点是阻燃性比共聚法要差,阻燃添加剂的选择比较困难。(3)阻燃定性剂的制备后处理法主要有涂层法、喷雾法、浸渍烘燥法、浸轧焙烘法等后处理法对阻燃添加剂热稳定性以及凝聚粒子的尺寸限制较小,工艺简单,成本低廉,适用面广,能够满足不同程度的阻燃要求。但是阻燃添加剂的生产效率低,消耗量大,有三废问题,而且大多数都缺乏阻燃耐久性,另外对纤维织物的色泽、手感、物理机械性能影响较大。(4)新技术随着阻燃技术的研究不断深入,人们也使用了一些新的方法来对进行涤纶的阻燃改性,如复合纺丝改性法和接枝改性法。2.3纺织品阻燃制品及组件用量在国内市我国在开展涤纶织物阻燃整理研究的同时,也逐步制订了不同行业阻燃用布的评测标准,现介绍以下几种行业的评测标准。在公共场所阻燃制品及组件用布方面,我国对其烟密度等级和烟气毒性也进行了规定,烟密度等级小于等于15,烟气毒性大于等于12.4mg/L为1级织物;烟气毒性大于等于6.15mg/L为2级织物。2.4影响单带摩擦的因素2.4.1磷量外磷化物的挥发性影响涤纶阻燃整理效果的因素除了它的含磷量外,磷化物的挥发性对阻燃整理的效果也有一定的影响。易挥发磷化物的阻燃效果就比难挥发磷化物的阻燃效果差。2.4.2涤纶织物阻燃整理织物的重量和结构会影响其燃烧速率和点燃的难易程度。一般来说,厚重、紧密的涤纶织物比轻薄、稀松的涤纶织物燃烧危险性高。轻薄型的织物加热后容易引起收缩,熔融成圆球状落下,远离火源,即所谓的熔融下滴阻燃。环境温度对涤纶织物燃烧性能的影响可通过极限氧指数(LOI)来测定。对某些阻燃织物测定显示,在25℃燃烧时,LOI值为35%,而在150℃燃烧时,LOI值可降低到27%。2.4.3洗涤剂和水中洗消阻燃处理的涤纶织物必须耐水洗,因此,要求阻燃整理剂不溶于水或者能与织物紧密结合而不被水洗去。含有磷酸盐的洗涤剂会与硬水中的钙盐反应生成磷酸钙,若织物经含有钙、镁或其他碱金属离子的水洗涤会降低织物的阻燃性能。织物在硬水中和在极软水中洗涤相同次数,阻燃性能却明显不同。所以,阻燃织物的水洗应注重水质。此外,阻燃织物水洗后,不要进行强烈的日光曝晒,否则会破坏某些阻燃剂而影响其阻燃性能。2.4.4原料和化学品附着于织物上的化合物涤纶织物经防水、防污、柔软等整理加工处理后,染料、浆料(尤其是丙烯酸系浆料)、树脂、油脂之类化学药品附着在织物上,致使织物的燃烧性能发生变化。因此,需进行后整理加工的阻燃处理织物,必须综合考虑以上这些因素。3丝绸燃烧和国防开发3.1国内外关于精整路面的发展自20世纪50年代初期我国是从上个世纪70年代末3.2丝绸密封的发展趋势3.2.1环保阻燃整理为了促进涤纶阻燃行业的持续性发展,无论是阻燃理论,阻燃系统,还是阻燃工艺,无卤、低烟、低毒的环保型阻燃整理一直是人们追求的目标,也是当前阻燃整理研究的重点。另外,抗熔滴、耐高温、防水、拒油、抗静电等多功能型纤维织也将是阻燃涤纶领域研究的重要内容。3.2.2阻燃机理研究的缺失阻燃理论的研究是整个阻燃技术的基础,关于凝聚相阻燃机理,气相阻燃机理,高聚物的精细结构等凝聚相阻燃机理提出的解释只是定性和粗略的,人们对凝聚相中发生的高温化学反应的动力学仍知之甚少,对含阻燃剂及不含阻燃剂的高聚物在热裂解及燃烧时进行的化学反应也了解不多,因而在这方面,有待深化研究;气相阻燃机理人们普遍接受的是燃烧链式反应的中断机理,公认的结论并未得到实验证实,有必要从实验上证明;结晶度和定向性似乎对纤维的阻燃性很有影响3.2.3纳米抗燃剂复合材料的制备近年来,纳米复合材料为开发高性能材料和对现有材料性能进行改善提供了新的途径,采用纳米层状硅酸盐来改善聚酯的阻燃性能是当今研究热点之一,PET/无机物纳米复合材料4聚合物纳米复合材料的研究与开发涤纶织物阻燃整理从最初的无机小分子阻燃剂开始,继而研究了分子量较高的卤素添加型阻燃体系,又在此基础上研究了无毒、高效的添加磷系、磷-卤阻燃体系,最近几十年成功开发并工业化生产了反应型磷系阻燃剂,是目前国内外采用最多的阻燃改性方法。虽然磷系阻燃剂在使用过程中不会产生有毒物质,但是阻燃剂的生产及各种中间体都具有一定毒性,人们逐渐倾向于硅系无机及有机阻燃剂。国外已经研究在聚酯聚合过程中或纺丝熔体中加入纳米层状硅酸盐材料来改性聚酯材料的燃烧性能