國內(nèi)外用于紡織品阻燃劑發(fā)展動(dòng)態(tài)

摘要：概述了紡織品阻燃的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了阻燃劑的類型(可按阻燃元素、組分、使用方法、阻燃性能的耐久程度進(jìn)行分類)、性能特點(diǎn)及阻燃機(jī)理(包括吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、不燃?xì)怏w窒息作用)。指出了目前紡織品阻燃劑研究所存在的問題，預(yù)測了其今后的發(fā)展方向(包括開發(fā)膨脹型阻燃劑、納米級(jí)阻燃劑、用于合成纖維母粒的阻燃劑、改進(jìn)阻燃劑整理紡織品的方法，即開發(fā)低毒、無害、抑煙高效阻燃劑及其應(yīng)用工藝)．

關(guān)鍵詞：阻燃劑；紡織品；發(fā)展動(dòng)態(tài)

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、紡織工業(yè)的進(jìn)步，紡織品種類不斷增多，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展延伸到人們生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面．但紡織品材料一般都易燃或可燃，容易引發(fā)火災(zāi)事故．據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上約20％以上的火災(zāi)事故都是由紡織品燃燒引起或擴(kuò)大的，尤其是住宅失火．【ll因此，紡織品的阻燃功能對(duì)消除火災(zāi)隱患，延緩火勢蔓延，降低人民生命財(cái)產(chǎn)損失都極為重要．近年來，世界各國紛紛開展紡織品阻燃技術(shù)方面的研究，并制定了相應(yīng)的紡織品燃燒性能測試方法、阻燃制品標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用法規(guī)等．我國也對(duì)紡織品阻燃劑進(jìn)行了大量研究，并開發(fā)了一系列阻燃劑．

阻燃劑的生產(chǎn)和應(yīng)用在經(jīng)歷了80年代初的蓬勃發(fā)展后，已進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段．全球阻燃劑產(chǎn)量每年以10％一15％的速度遞增，使用量和需求量也逐年增加．目前，全球阻燃劑總消費(fèi)量已超過100萬t．12l美國、西歐及日本是世界三大阻燃劑市場．其中，美國占全球市場總量的40％，西歐約30％，日本約20％．13l隨著人們環(huán)保、安全、健康意識(shí)的日益增強(qiáng)，世界各國開始把環(huán)保型阻燃劑作為研究開發(fā)和應(yīng)用的重點(diǎn)，著力于開發(fā)新型低毒低煙、無污染的阻燃劑．從環(huán)保的角度的教學(xué)、紡織助劑的合成及紡織品的后整理研究9期周向東等：

國內(nèi)外用于紡織品阻燃劑的發(fā)展動(dòng)態(tài)7考慮，國外許多國家已經(jīng)限制了對(duì)環(huán)境有污染的阻燃劑的生產(chǎn)和使用．如歐洲已經(jīng)開始限制含鹵阻燃劑的銷售，日本禁止使用燃燒時(shí)產(chǎn)生酸性氣體的阻燃劑，美國已制定了采用低鹵阻燃劑的規(guī)定．我國從50年代才開始研究紡織品阻燃技術(shù)，首先從純棉織物不耐洗阻燃人手；60年代開始研制耐洗的純棉阻燃織物；70年代，隨著合成技術(shù)的發(fā)展，紡織品種從純棉紡織品擴(kuò)大到混紡纖維及合成纖維，紡織品阻燃也隨之跟上；80年代，我國紡織品阻燃的研究進(jìn)入了較快、較全面、較系統(tǒng)的發(fā)展階段，開發(fā)了許多適合于純棉及化纖織物的阻燃劑及阻燃處理技術(shù)．問目前，我國阻燃劑的總生產(chǎn)能力在10x104 t以上，其中，主要產(chǎn)品為氯化石蠟，生產(chǎn)能力超過市場需求．[51而在國外產(chǎn)量較大的溴系阻燃劑，在國內(nèi)存在生產(chǎn)規(guī)模小、品種少、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，難以與國外產(chǎn)品競爭，滿足不了國內(nèi)市場的需求．我國生產(chǎn)的有機(jī)磷系阻燃劑主要是小分子磷酸酯和鹵代膦酸酯，揮發(fā)性大、抗水性差、阻燃性不足，而耐熱性高、阻燃性能優(yōu)異的齊聚物品種較少；以低聚磷酸銨、磷酸銨及紅磷等為主的無機(jī)磷類阻燃劑與阻燃材料之間的相容性較差，易遷移，阻燃性能不佳．采用穩(wěn)定化處理的微膠囊化紅磷產(chǎn)量小，在國內(nèi)市場上占有率不高．無機(jī)阻燃劑無毒、無害且價(jià)格適中，在阻燃劑領(lǐng)域中的地位越來越重要周內(nèi)研究開發(fā)的無機(jī)阻燃劑主要是氫氧化鋁、氫氧化鎂等，品種較單一．由于缺乏超細(xì)化品種及表面處理技術(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量較差，在阻燃劑市場所占的份額不高．

l紡織品常用阻燃劑的類型

1．1按所含阻燃元素分類

(7-131鹵系阻燃劑：熱裂解過程中分解出捕獲傳遞燃燒自由基的x•及HX，HX能稀釋纖維裂解時(shí)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w或隔斷與空氣的接觸．磷系阻燃劑：燃燒過程中產(chǎn)生磷酸酐或磷酸，促使紡織品脫水炭化，阻止或減少可燃?xì)怏w產(chǎn)生．此外，磷酸酐在熱裂解時(shí)形成類似玻璃狀熔融物覆蓋在織物上，促使其氧化生成二氧化碳，起到阻燃作用．氮系阻燃劑：氮的化合物能和纖維素作用，促進(jìn)交聯(lián)成炭，降低織物的分解溫度，產(chǎn)生不燃?xì)怏w，起到稀釋可燃?xì)怏w的作用．磷一鹵、磷一氮系阻燃劑：磷一鹵系、磷一氮系阻燃劑主要通過磷一鹵、磷一氮協(xié)同作用達(dá)到阻燃目的，具有磷一鹵、磷一氮雙重效應(yīng)，阻燃效果較好．

1．2按組分分類

按組分可分為無機(jī)鹽類阻燃劑、有機(jī)阻燃劑和有柵無機(jī)混合阻燃劑．【14】目前，使用最多的是無機(jī)阻燃劑，主要產(chǎn)品有氫氧化鋁、氫氧化鎂、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化銨、硼酸等；有機(jī)阻燃劑主要產(chǎn)品有鹵系、磷酸酯、鹵代磷酸酯等．部分有機(jī)阻燃劑用于紡織織物的耐久性阻燃整理，如在涂層劑中添加含六溴阻燃劑的水分散體系、十溴一三氧化二銻阻燃體系，阻燃性能耐洗滌；有機(jī)／無機(jī)混合阻燃劑是無機(jī)鹽類阻燃劑的改良產(chǎn)品，主要用非水溶性有機(jī)磷酸酯的水乳液部分替代無機(jī)鹽類阻燃劑．fl習(xí)在以上的3類阻燃劑中，無機(jī)阻燃劑無毒、無害、無煙、無鹵，廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，需求量占阻燃劑需求總量1／2以上，需求增長率有增加趨勢．

1．3按使用方法分類

按使用方法不同，可把阻燃劑分為添加型和反應(yīng)型．添加型阻燃劑主要通過在可燃物中添加阻燃劑發(fā)揮阻燃作用，反應(yīng)型阻燃劑通過化學(xué)反應(yīng)在高分子材料中引入阻燃基團(tuán)，從而提高材料的抗燃性，達(dá)到阻止材料被引燃和抑制火焰?zhèn)鞑サ哪康模�添加型阻燃劑占主�?dǎo)地位(約占阻燃劑的85％，反應(yīng)型阻燃劑僅占15％E1q)，使用范圍較廣．

1．4按阻燃性能的耐久程度分類

非耐久性阻燃劑：也稱暫時(shí)性阻燃劑，大部分為水溶性(或乳液)的無機(jī)鹽．處理時(shí)先將阻燃劑溶于水，織物經(jīng)浸漬烘干即可使用；也有二浴浸軋的，第二浴用氨水或純堿使金屬氧化物沉積在織物上．該法工藝簡單，價(jià)格較低，但織物的手感較差，洗滌后阻燃效果大幅度下降．【1刀半耐久性阻燃劑：其阻燃產(chǎn)品能耐1～10次溫和洗滌，但不耐高溫皂洗．該法有尿素一磷酸法(通常稱Ban–flam法)、磷酸脲醛法、磷酸銨一羥甲基氰銨一甲醛混合溶液法．耐久性阻燃劑：采用化學(xué)法在纖維表面進(jìn)行聚合或縮合反應(yīng)，形成不溶于水的聚合物，一般要求耐洗30次以上．該法主要有亨斯邁CP法和Proban法(英國奧布賴一威爾遜有限公司1．CP法加工工藝容易實(shí)施，阻燃效果顯著，缺點(diǎn)是織物強(qiáng)力損失較大，對(duì)服飾性能影響較大；Proban法整理織物的阻燃效果好，特別是手感與強(qiáng)力保持好，但危險(xiǎn)性較大，環(huán)境污染嚴(yán)重，推廣受到限制．[18-2t】2阻燃劑的特點(diǎn)及性能比較8 印染助劑25卷

2．1阻燃劑的特點(diǎn)

目前，常用的阻燃劑主要是有機(jī)鹵系、有機(jī)磷系和無機(jī)系．有機(jī)鹵系阻燃劑中溴系阻燃劑使用范圍較廣，主要特點(diǎn)是阻燃效率高、用量少，對(duì)材料性能影響小等，但在熱裂解及燃燒時(shí)生成大量煙塵及腐蝕性氣體．有機(jī)磷系阻燃劑有效地克服了含鹵阻燃劑的缺點(diǎn)，具有阻燃、隔熱、隔氧功能，且生煙量少，不易形成有毒和腐蝕性氣體等，適應(yīng)環(huán)保要求．1221無機(jī)阻燃劑的最大優(yōu)點(diǎn)是低毒、低煙或抑煙、低腐蝕，且價(jià)格低廉，但因添加量較大，限制了它們的應(yīng)用．根據(jù)可燃性材料的燃燒特性，阻燃技術(shù)使其轉(zhuǎn)化為難燃性材料，降低燃燒速度，阻止火災(zāi)擴(kuò)大．無機(jī)阻燃劑和有機(jī)阻燃劑都存在一些缺點(diǎn)：(1)放出有毒氣體，產(chǎn)生煙霧；(2)產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)；(3)添加量大，影響機(jī)械性能；(4)對(duì)環(huán)境有一定的污染．[231因此，針對(duì)阻燃劑的不足，開發(fā)低毒、低煙霧、無害、高效的抑煙型阻燃劑成為發(fā)展趨勢．

2．2阻燃劑的性能比較

表1列出了3種常用阻燃劑的性能，并對(duì)其性能進(jìn)行比較．表中內(nèi)容直觀地反映出幾類阻燃劑的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，決定了它們的現(xiàn)狀和發(fā)展前景．表1幾類常用阻燃劑的性能比較㈣

3 阻燃機(jī)理

所謂“阻燃”，并非阻燃整理后的紡織品在接觸火源時(shí)不會(huì)燃燒，而是使織物在火中能盡可能降低其可燃性，減緩蔓延速度，不形成大面積燃燒，離開火焰后，能很快自熄，不再續(xù)燃或陰燃．閻紡織品用阻燃劑通過吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、氣體的窒息作用等機(jī)理作用于紡織品而達(dá)到阻燃目的．

3．1 吸熱作用

任何燃燒在短時(shí)間所放出的熱量有限，如果能在短時(shí)間內(nèi)吸收火源所放出的部分熱量，火焰溫度就會(huì)降低，輻射到燃燒表面和作用于自由基(fit氣化的可燃分子裂解生成)的熱量就會(huì)減少，燃燒反應(yīng)受到抑制．高溫條件下，阻燃劑吸收燃燒放出的部分熱量，降低可燃物表面溫度，有效地抑制可燃性氣體的生成，阻止燃燒的蔓延．AI(OH)，通過提高聚合物熱容，使其在達(dá)到熱分解溫度前吸收更多的熱量，提高阻燃性能．這類阻燃劑充分發(fā)揮其結(jié)合水蒸汽時(shí)大量吸熱的特性，提高自身的阻燃能力．

3．2覆蓋作用

在可燃材料中加入阻燃劑后，阻燃劑在高溫下形成玻璃狀或穩(wěn)定泡沫覆蓋層，具有隔熱、隔氧、阻止可燃?xì)怏w向外逸出的作用，達(dá)到阻燃目的．如有機(jī)磷類阻燃劑，受熱時(shí)能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)更趨穩(wěn)定的交聯(lián)狀固體物質(zhì)或炭化層，炭化層能阻止聚合物進(jìn)一步熱裂解，還能阻止其內(nèi)部的熱分解產(chǎn)物進(jìn)入氣相參與燃燒過程．

3．3抑制鏈反應(yīng)

根據(jù)燃燒的鏈反應(yīng)理論，維持燃燒的是自由基．阻燃劑在氣相燃燒區(qū)捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基，阻止火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止．如含鹵阻燃劑的蒸發(fā)溫度和聚合物分解溫度相同或相近，當(dāng)聚合物受熱分解時(shí)，阻燃劑也同時(shí)揮發(fā)出來。此時(shí)含鹵阻燃劑與熱分解產(chǎn)物同時(shí)處于氣相燃燒區(qū)，鹵素便能夠捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基，阻止火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止．

3．4不燃?xì)怏w窒息作用

阻燃劑受熱時(shí)分解出不燃性氣體，將可燃物分解出來的可燃性氣體濃度沖淡至燃燒下限以下，同時(shí)稀釋燃燒區(qū)內(nèi)的氧濃度，阻止燃燒繼續(xù)進(jìn)行，達(dá)到阻燃的目的．

4展望

阻燃劑具有很好的發(fā)展前景．發(fā)展趨勢：鹵系阻燃劑將會(huì)繼續(xù)使用，但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)會(huì)有所調(diào)整，但隨著人們對(duì)環(huán)保的重視，無鹵系阻燃劑將成為必然趨勢；磷氮系膨脹型阻燃劑將進(jìn)一步得到發(fā)展；無毒、抑煙的無鹵無機(jī)阻燃劑，如改性氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅等，特別是可用于較高溫度的改性氫氧化鎂將進(jìn)一步得到開發(fā)．

4．1膨脹型阻燃劑

膨脹型阻燃劑是近年開發(fā)的新型復(fù)合阻燃劑，具有獨(dú)特的阻燃機(jī)理和無鹵、低煙、低毒特性，符合生態(tài)9期周向東等：國內(nèi)外用于紡織品阻燃劑的發(fā)展動(dòng)態(tài)9環(huán)保要求，也是阻燃劑無鹵化的重要途徑．膨脹阻燃系統(tǒng)因其“三源”(酸源、炭源、氣源)的協(xié)同作用在燃燒時(shí)于材料表面形成致密的多孔泡沫炭層，既可阻止內(nèi)層高聚物的進(jìn)一步降解及可燃物向表面的釋放，又可阻止熱源向高聚物傳遞以及隔絕氧源，從而阻止火焰的蔓延和傳播．與傳統(tǒng)的鹵系阻燃劑相比，膨脹型阻燃劑在燃燒過程中大大減少了有毒及腐蝕性氣體的生成，因而受到阻燃界的推崇，將成為今后阻燃劑發(fā)展的主流．

4．2納米級(jí)阻燃劑

納米技術(shù)是發(fā)展信息技術(shù)和解決環(huán)保等問題所必需的基礎(chǔ)技術(shù)之一．納米材料是采用納米技術(shù)合成的材料，其粒子尺寸達(dá)到納米級(jí)．納米材料技術(shù)含量高、產(chǎn)品品質(zhì)高，倍受矚目．納米級(jí)阻燃劑是阻燃劑領(lǐng)域的新發(fā)展方向．如納米級(jí)氫氧化鎂純度高、粒度超級(jí)細(xì)化、阻燃性能好，有發(fā)展?jié)摿Γ?/FONT>