紡織品的阻燃整理技術(shù)及其應(yīng)用
紡織品的阻燃整理技術(shù)及其應(yīng)用
3.1紡織品阻燃整理生產(chǎn)工藝紡織品的阻燃性能,可以通過三種方法獲得。一種是對紡織品進(jìn)行阻燃后處理,使其達(dá)到 阻燃目的,但其阻燃性會隨時間和洗滌次數(shù)的增加而逐漸減弱或消失。對于棉、麻、毛等天然纖維,只能采用后整理的方法,即通過吸附沉積、化學(xué)鍵合、非極性范德華力結(jié)合及粘合等作用。另一種方法是直接生產(chǎn)阻燃纖維,由這種纖維制成的紡織品具有永久阻燃性。滌綸、維綸等合成纖維大多采用這種方法。第三種方法是根據(jù)生產(chǎn)中的實(shí)際需要,把這兩種方法有效結(jié)合起來生產(chǎn)阻燃紡織品。阻燃織物除了考慮其阻燃性外,還要考慮到阻燃制品的毒性和熔融性,以盡量減少對人體和環(huán)境的損害。 (1)阻燃纖維生產(chǎn)工藝 阻燃纖維的制造主要有涂層法、共混法、共聚法和接枝改性法以及皮芯復(fù)合紡絲法。涂層法是纖維在制成或生產(chǎn)過程中使用阻燃劑對其進(jìn)行物理吸附或化學(xué)性結(jié)合,使阻燃劑附著于纖維上而達(dá)到阻燃目的的方法。但物理吸附易引起吸濕、毒性等問題,化學(xué)吸附則會引起織物強(qiáng)力下降,手感變硬等缺陷。而且這種阻燃方法的處理范圍有限,有賴于后整理工廠的技能,處理效果不穩(wěn)定,耐久性差。這種方法一般用于天然纖維織物及其與合成纖維混紡織物的阻燃加工,也可用于純聚酯、聚丙烯腈等織物的處理,但應(yīng)用并不普遍。共混法即是在紡絲切片制造過程中添加阻燃劑或是將阻燃劑加入到紡絲熔體而制得阻燃纖維的方法。以制造阻燃丙綸纖維為例,加入阻燃劑的方法有兩種:①全造粒法:將聚丙烯、阻燃劑、穩(wěn)定劑進(jìn)行共混,然后擠出造粒。用這種料粒進(jìn)行紡絲,就可制得具有阻燃性能的聚丙烯纖維。②母粒法:將阻燃劑、載體、穩(wěn)定劑等進(jìn)行共混造粒,這種料粒即母粒。紡絲時,將母粒按一定比例加入聚丙烯切片中混合均勻,然后紡絲制得具有阻燃性的聚丙烯纖維。這種方法采用較普遍,降低了紡絲溫度,改善了丙綸的可紡性,對絲的強(qiáng)力、伸長等品質(zhì)影響很小。共聚法即是在高分子聚合物的聚合過程中加入阻燃劑作為單體之一參與共聚而制得分子鏈中含有阻燃化學(xué)單元紡絲切片的方法。用這種方法改性的聚合物,其阻燃性耐久。這種方法主要用于加聚型(聚丙烯腈)和縮聚型(聚酯、聚酰胺)。接枝改性法是用放射熱、高能的電子束或化學(xué)引發(fā)劑使纖維與阻燃單體接枝共聚,使其獲得有效而持久的阻燃改性方法。接枝阻燃改性纖維的阻燃性與接枝單體中的阻燃元素及接枝共聚的部位有關(guān)。皮芯復(fù)合紡絲的阻燃改性方法應(yīng)用不太普遍,主要是因?yàn)樾枰獜?fù)雜的紡絲設(shè)備。近年來用復(fù)合紡絲法制備阻燃聚酯纖維,多采用皮-芯型結(jié)構(gòu),即以共聚型或添加型阻燃聚酯為芯、普通聚酯為皮層復(fù)合紡制而成。這樣既可以防止鹵素阻燃劑過早分解鹵化氫離開火焰而影響阻燃效果,又可防止某些含磷阻燃劑不耐高溫的缺點(diǎn),還可使纖維保持原有的外觀、白度和染色性。
(2)阻燃紡織品生產(chǎn)工藝 織物進(jìn)行阻燃整理的加工工藝主要有以下幾種。 a.浸軋焙烘法 該方法是阻燃整理方法中應(yīng)用最多的一種,工藝流程為:浸軋—預(yù)烘—焙烘—后處理。 它的浸軋液為阻燃劑溶液,適用于纖維素纖維織物的阻燃整理。 b.浸漬烘燥法工藝流程為:浸漬—干燥—后處理。 它是將織物放在阻燃液中浸漬一定時間,取出烘干即可,有時阻燃整理可與染色工藝同時進(jìn)行。 c.涂布法 它是將阻燃劑混入樹酯內(nèi)進(jìn)行加工。根據(jù)機(jī)械設(shè)備的不同分刮刀涂布法、澆鑄涂布法和壓延涂布法。不同的產(chǎn)品采用不同的加工方法。 刮刀涂布法:將混有阻燃劑的漿料用刮刀直接涂布在織物上。阻燃劑大多先做成溶液或乳液后應(yīng)用。澆鑄涂布法:是將高聚物澆鑄膜加壓附著在織物上。適用于阻燃劑含量高的大型帷幕和土木工程用品。壓延涂布法:將高聚物在壓延機(jī)上制成薄膜,再與織物貼合,一般采用聚氯乙烯樹酯、聚偏氯乙烯樹酯及這類樹酯的共聚物與阻燃劑混合。工程帳幕的阻燃整理主要采用這種方法。 d.噴霧法 凡不能用普通設(shè)備加工的厚幕布、大型地毯等商品,都可在最后一道工序做手工噴霧法的阻燃整理。對于膨松性表面有花紋、簇絨、絨頭起毛的織物,如果用浸軋法會使表面絨毛花紋受到損傷,故一般都采用連續(xù)噴霧法。 e.有機(jī)溶劑法 用有機(jī)物將阻燃劑溶解,然后進(jìn)行阻燃整理。它能使整理時間縮短,在操作過程中,必須注意溶劑的毒性和燃燒性。 3.2紡織品阻燃整理技術(shù)的應(yīng)用 3.2.1棉織物的阻燃整理 在各種紡織材料中,棉是具有燃燒危險性的一種,它的含氧指數(shù)只有18,不僅燃燒速度快,而且具有很大的助燃性。加上棉織物又是紡織品中應(yīng)用最廣泛的一種,因此棉織物的阻燃整理研究進(jìn)行得比較早,目前發(fā)展得也比較成熟。傳統(tǒng)棉織物的阻燃性主要是通過織物浸軋阻燃劑,使阻燃劑均勻地滲透到纖維內(nèi)部,并且與纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而牢牢地附著在纖維上。阻燃織物的阻燃劑遇到高溫或高熱以后,能快速產(chǎn)生阻滯燃燒過程中OH基團(tuán)所反應(yīng)的氣體,以降低釋放出的熱能,致使燃燒不能繼續(xù)發(fā)展,從而使織物產(chǎn)生阻燃的積極作用。其工藝簡單,成本較低,并能獲得良好的、耐久的阻燃效果。近年來,隨著阻燃整理技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,以及為了滿足市場對于阻燃棉織物越來越高的要求,對棉織物的阻燃整理也逐漸探索出了各種新型的阻燃整理技術(shù),如:納米阻燃技術(shù)、催化阻燃技術(shù)、綠色阻燃技術(shù)、微膠囊阻燃技術(shù)、復(fù)配阻燃技術(shù)等。 3.2.2羊毛織物的阻燃整理 羊毛是物理、化學(xué)結(jié)構(gòu)均較為復(fù)雜的天然蛋白質(zhì)纖維。其手感柔軟、質(zhì)地堅牢,有良好的彈性和保暖性,光澤自然、柔和。在建筑、服用、家紡等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。這就對其后整理提出了更高的要求。羊毛極限氧指數(shù)約為25左右,閃點(diǎn)為570～600℃,最高燃燒溫度為680℃,為天然難燃纖維。其燃燒時不會熔化或滴落,所產(chǎn)生的泡沫灰燼具有良好的絕緣性。羊毛回潮率較高為15%,相對濕度為60%,含氮15%～16%,含硫3%～4%,還含有6%～7%的氫。高的含氮量決定了其本身具有較好的阻燃特性,若再對其進(jìn)行阻燃整理,則可開發(fā)出更高性能的產(chǎn)品。羊毛纖維的阻燃整理最初是利用無機(jī)硼酸、磷酸及其鹽。這種整理方法為非耐久性整理,不耐水洗,僅用于劇院的帷幕等;后來利用改性的四羥甲基氯化磷(THPC)及其衍生物、氨基磺酸鹽對羊毛進(jìn)行阻燃整理,可達(dá)半永久水平;此后又發(fā)展到利用鈦、鋯的氟絡(luò)合物、羧酸絡(luò)合物處理羊毛,此法可達(dá)永久水平。近年來為了滿足更高要求,又開發(fā)出羊毛與其他耐燃纖維混紡的耐高溫織物。 3.2.3滌綸織物的阻燃整理滌綸是各種合成纖維中發(fā)展最快、產(chǎn)量最高、應(yīng)用范圍最廣的一種合成纖維,其纖維紡織品大量用于衣料、窗簾、幕布、床上用品、室內(nèi)裝飾及各種特殊材料。滌綸的極限氧指數(shù)在21左右,隨著滌綸纖維織物的廣泛應(yīng)用,其火災(zāi)的潛在危險也日益突出。 我國從20世紀(jì)80年代初開始進(jìn)行阻燃滌綸的研究工作,大體可分為三個階段:第一階段利用含溴共聚單體與聚酯單體進(jìn)行三元共聚;第二階段是80年代中期,遼陽石化研究院利用美國大湖公司提供的十溴聯(lián)苯醚為主的阻燃劑,生產(chǎn)共混型阻燃切片。但這兩種方法都由于種種原因沒能繼續(xù)工業(yè)化生產(chǎn);第三階段是80年代后期開始,國內(nèi)紡織高等院校開始介入阻燃滌綸研究,對該項(xiàng)工作的進(jìn)展起到了很大的推動作用,使這一研究領(lǐng)域,從產(chǎn)品到理論都有較大的進(jìn)展。按生產(chǎn)過程和阻燃劑的引入方式,滌綸的阻燃改性方法可歸納為以下五種:(1)在酯交換或縮聚階段加入反應(yīng)型阻燃劑進(jìn)行共縮聚;(2)在熔融紡絲前向熔體中加入添加型阻燃劑;(3)以普通聚酯與含有阻燃成分的聚酯進(jìn)行復(fù)合紡絲;(4)反應(yīng)型阻燃劑在滌綸或織物上進(jìn)行接枝共聚;(5)滌綸織物進(jìn)行阻燃后處理。用于生產(chǎn)阻燃滌綸織物的有機(jī)阻燃劑多為鹵系和磷系阻燃劑,目前鹵系阻燃劑的使用占大多數(shù)。隨著人們對火災(zāi)和阻燃材料研究的深入以及環(huán)保意識的增強(qiáng),特別是自上世紀(jì)90年代以來,具有低煙、低毒的磷系阻燃劑受到普遍重視。雖然磷系阻燃劑在使用過程中不會產(chǎn)生有毒物質(zhì),但是阻燃劑的各種中間體及生產(chǎn)過程都具有一定的毒性,人們也將逐漸重視硅系阻燃劑及其他無機(jī)阻燃劑的研究與應(yīng)用。無機(jī)阻燃劑具有無煙、無毒、無腐蝕性、安全和廉價等優(yōu)點(diǎn),如硼酸、云母、陶瓷和碳黑等無機(jī)物也可用于滌綸的阻燃改性。
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