国内外用于纺织品阻燃剂发展动态
国内外用于纺织品阻燃剂发展动态
摘要：概述了纺织品阻燃的发展现状，介绍了阻燃剂的类型(可按阻燃元素、组分、使用方法、阻燃性能的耐久程度进行分类)、性能特点及阻燃机理(包括吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体窒息作用)。指出了目前纺织品阻燃剂研究所存在的问题，预测了其今后的发展方向(包括开发膨胀型阻燃剂、纳米级阻燃剂、用于合成纤维母粒的阻燃剂、改进阻燃剂整理纺织品的方法，即开发低毒、无害、抑烟高效阻燃剂及其应用工艺)．
关键词：阻燃剂；纺织品；发展动态
随着现代化科学技术的发展、纺织工业的进步，纺织品种类不断增多，其应用范围不断扩展延伸到人们生产、生活的各个方面．但纺织品材料一般都易燃或可燃，容易引发火灾事故．据统计，世界上约20％以上的火灾事故都是由纺织品燃烧引起或扩大的，尤其是住宅失火．【ll因此，纺织品的阻燃功能对消除火灾隐患，延缓火势蔓延，降低人民生命财产损失都极为重要．近年来，世界各国纷纷开展纺织品阻燃技术方面的研究，并制定了相应的纺织品燃烧性能测试方法、阻燃制品标准和应用法规等．我国也对纺织品阻燃剂进行了大量研究，并开发了一系列阻燃剂．
阻燃剂的生产和应用在经历了80年代初的蓬勃发展后，已进入稳步发展阶段．全球阻燃剂产量每年以10％一15％的速度递增，使用量和需求量也逐年增加．目前，全球阻燃剂总消费量已超过100万t．12l美国、西欧及日本是世界三大阻燃剂市场．其中，美国占全球市场总量的40％，西欧约30％，日本约20％．13l随着人们环保、安全、健康意识的日益增强，世界各国开始把环保型阻燃剂作为研究开发和应用的重点，着力于开发新型低毒低烟、无污染的阻燃剂．从环保的角度的教学、纺织助剂的合成及纺织品的后整理研究9期周向东等：
国内外用于纺织品阻燃剂的发展动态7考虑，国外许多国家已经限制了对环境有污染的阻燃剂的生产和使用．如欧洲已经开始限制含卤阻燃剂的销售，日本禁止使用燃烧时产生酸性气体的阻燃剂，美国已制定了采用低卤阻燃剂的规定．我国从50年代才开始研究纺织品阻燃技术，首先从纯棉织物不耐洗阻燃人手；60年代开始研制耐洗的纯棉阻燃织物；70年代，随着合成技术的发展，纺织品种从纯棉纺织品扩大到混纺纤维及合成纤维，纺织品阻燃也随之跟上；80年代，我国纺织品阻燃的研究进入了较快、较全面、较系统的发展阶段，开发了许多适合于纯棉及化纤织物的阻燃剂及阻燃处理技术．问目前，我国阻燃剂的总生产能力在10x104 t以上，其中，主要产品为氯化石蜡，生产能力超过市场需求．[51而在国外产量较大的溴系阻燃剂，在国内存在生产规模小、品种少、产品质量不稳定等缺点，难以与国外产品竞争，满足不了国内市场的需求．我国生产的有机磷系阻燃剂主要是小分子磷酸酯和卤代膦酸酯，挥发性大、抗水性差、阻燃性不足，而耐热性高、阻燃性能优异的齐聚物品种较少；以低聚磷酸铵、磷酸铵及红磷等为主的无机磷类阻燃剂与阻燃材料之间的相容性较差，易迁移，阻燃性能不佳．采用稳定化处理的微胶囊化红磷产量小，在国内市场上占有率不高．无机阻燃剂无毒、无害且价格适中，在阻燃剂领域中的地位越来越重要周内研究开发的无机阻燃剂主要是氢氧化铝、氢氧化镁等，品种较单一．由于缺乏超细化品种及表面处理技术，导致产品质量较差，在阻燃剂市场所占的份额不高．
l纺织品常用阻燃剂的类型
1．1按所含阻燃元素分类
(7-131卤系阻燃剂：热裂解过程中分解出捕获传递燃烧自由基的x•及HX，HX能稀释纤维裂解时产生的可燃气体或隔断与空气的接触．磷系阻燃剂：燃烧过程中产生磷酸酐或磷酸，促使纺织品脱水炭化，阻止或减少可燃气体产生．此外，磷酸酐在热裂解时形成类似玻璃状熔融物覆盖在织物上，促使其氧化生成二氧化碳，起到阻燃作用．氮系阻燃剂：氮的化合物能和纤维素作用，促进交联成炭，降低织物的分解温度，产生不燃气体，起到稀释可燃气体的作用．磷一卤、磷一氮系阻燃剂：磷一卤系、磷一氮系阻燃剂主要通过磷一卤、磷一氮协同作用达到阻燃目的，具有磷一卤、磷一氮双重效应，阻燃效果较好．
1．2按组分分类
按组分可分为无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有栅无机混合阻燃剂．【14】目前，使用最多的是无机阻燃剂，主要产品有氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硼酸等；有机阻燃剂主要产品有卤系、磷酸酯、卤代磷酸酯等．部分有机阻燃剂用于纺织织物的耐久性阻燃整理，如在涂层剂中添加含六溴阻燃剂的水分散体系、十溴一三氧化二锑阻燃体系，阻燃性能耐洗涤；有机／无机混合阻燃剂是无机盐类阻燃剂的改良产品，主要用非水溶性有机磷酸酯的水乳液部分替代无机盐类阻燃剂．fl习在以上的3类阻燃剂中，无机阻燃剂无毒、无害、无烟、无卤，广泛应用于各领域，需求量占阻燃剂需求总量1／2以上，需求增长率有增加趋势．
1．3按使用方法分类
按使用方法不同，可把阻燃剂分为添加型和反应型．添加型阻燃剂主要通过在可燃物中添加阻燃剂发挥阻燃作用，反应型阻燃剂通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，从而提高材料的抗燃性，达到阻止材料被引燃和抑制火焰传播的目的．添加型阻燃剂占主导地位(约占阻燃剂的85％，反应型阻燃剂仅占15％E1q)，使用范围较广．
1．4按阻燃性能的耐久程度分类
非耐久性阻燃剂：也称暂时性阻燃剂，大部分为水溶性(或乳液)的无机盐．处理时先将阻燃剂溶于水，织物经浸渍烘干即可使用；也有二浴浸轧的，第二浴用氨水或纯碱使金属氧化物沉积在织物上．该法工艺简单，价格较低，但织物的手感较差，洗涤后阻燃效果大幅度下降．【1刀半耐久性阻燃剂：其阻燃产品能耐1～10次温和洗涤，但不耐高温皂洗．该法有尿素一磷酸法(通常称Ban–flam法)、磷酸脲醛法、磷酸铵一羟甲基氰铵一甲醛混合溶液法．耐久性阻燃剂：采用化学法在纤维表面进行聚合或缩合反应，形成不溶于水的聚合物，一般要求耐洗30次以上．该法主要有亨斯迈CP法和Proban法(英国奥布赖一威尔逊有限公司1．CP法加工工艺容易实施，阻燃效果显著，缺点是织物强力损失较大，对服饰性能影响较大；Proban法整理织物的阻燃效果好，特别是手感与强力保持好，但危险性较大，环境污染严重，推广受到限制．[18-2t】2阻燃剂的特点及性能比较8印染助剂25卷
2．1阻燃剂的特点
目前，常用的阻燃剂主要是有机卤系、有机磷系和无机系．有机卤系阻燃剂中溴系阻燃剂使用范围较广，主要特点是阻燃效率高、用量少，对材料性能影响小等，但在热裂解及燃烧时生成大量烟尘及腐蚀性气体．有机磷系阻燃剂有效地克服了含卤阻燃剂的缺点，具有阻燃、隔热、隔氧功能，且生烟量少，不易形成有毒和腐蚀性气体等，适应环保要求．1221无机阻燃剂的最大优点是低毒、低烟或抑烟、低腐蚀，且价格低廉，但因添加量较大，限制了它们的应用．根据可燃性材料的燃烧特性，阻燃技术使其转化为难燃性材料，降低燃烧速度，阻止火灾扩大．无机阻燃剂和有机阻燃剂都存在一些缺点：(1)放出有毒气体，产生烟雾；(2)产生腐蚀性物质；(3)添加量大，影响机械性能；(4)对环境有一定的污染．[231因此，针对阻燃剂的不足，开发低毒、低烟雾、无害、高效的抑烟型阻燃剂成为发展趋势．
2．2阻燃剂的性能比较
表1列出了3种常用阻燃剂的性能，并对其性能进行比较．表中内容直观地反映出几类阻燃剂的主要优点和缺点，决定了它们的现状和发展前景．表1几类常用阻燃剂的性能比较㈣
3阻燃机理
所谓“阻燃”，并非阻燃整理后的纺织品在接触火源时不会燃烧，而是使织物在火中能尽可能降低其可燃性，减缓蔓延速度，不形成大面积燃烧，离开火焰后，能很快自熄，不再续燃或阴燃．阎纺织品用阻燃剂通过吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、气体的窒息作用等机理作用于纺织品而达到阻燃目的．
3．1吸热作用
任何燃烧在短时间所放出的热量有限，如果能在短时间内吸收火源所放出的部分热量，火焰温度就会降低，辐射到燃烧表面和作用于自由基(fit气化的可燃分子裂解生成)的热量就会减少，燃烧反应受到抑制．高温条件下，阻燃剂吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面温度，有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延．AI(OH)，通过提高聚合物热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，提高阻燃性能．这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸汽时大量吸热的特性，提高自身的阻燃能力．
3．2覆盖作用
在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，达到阻燃目的．如有机磷类阻燃剂，受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或炭化层，炭化层能阻止聚合物进一步热裂解，还能阻止其内部的热分解产物进入气相参与燃烧过程．
3．3抑制链反应
根据燃烧的链反应理论，维持燃烧的是自由基．阻燃剂在气相燃烧区捕捉燃烧反应中的自由基，阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止．如含卤阻燃剂的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近，当聚合物受热分解时，阻燃剂也同时挥发出来。此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区，卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基，阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止．
3．4不燃气体窒息作用
阻燃剂受热时分解出不燃性气体，将可燃物分解出来的可燃性气体浓度冲淡至燃烧下限以下，同时稀释燃烧区内的氧浓度，阻止燃烧继续进行，达到阻燃的目的．
4展望
阻燃剂具有很好的发展前景．发展趋势：卤系阻燃剂将会继续使用，但产品结构会有所调整，但随着人们对环保的重视，无卤系阻燃剂将成为必然趋势；磷氮系膨胀型阻燃剂将进一步得到发展；无毒、抑烟的无卤无机阻燃剂，如改性氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌等，特别是可用于较高温度的改性氢氧化镁将进一步得到开发．
4．1膨胀型阻燃剂
膨胀型阻燃剂是近年开发的新型复合阻燃剂，具有独特的阻燃机理和无卤、低烟、低毒特性，符合生态9期周向东等：国内外用于纺织品阻燃剂的发展动态9环保要求，也是阻燃剂无卤化的重要途径．膨胀阻燃系统因其“三源”(酸源、炭源、气源)的协同作用在燃烧时于材料表面形成致密的多孔泡沫炭层，既可阻止内层高聚物的进一步降解及可燃物向表面的释放，又可阻止热源向高聚物传递以及隔绝氧源，从而阻止火焰的蔓延和传播．与传统的卤系阻燃剂相比，膨胀型阻燃剂在燃烧过程中大大减少了有毒及腐蚀性气体的生成，因而受到阻燃界的推崇，将成为今后阻燃剂发展的主流．
4．2纳米级阻燃剂
纳米技术是发展信息技术和解决环保等问题所必需的基础技术之一．纳米材料是采用纳米技术合成的材料，其粒子尺寸达到纳米级．纳米材料技术含量高、产品品质高，倍受瞩目．纳米级阻燃剂是阻燃剂领域的新发展方向．如纳米级氢氧化镁纯度高、粒度超级细化、阻燃性能好，有发展潜力．
4．3用于合成纤维母粒的阻燃剂
在合成纤维母粒中添加阻燃剂是解决合成纤维阻燃耐久性问题的重要方法之一，但目前存在纤维强力下降、后续染整加工中阻燃剂易渗出及阻燃剂与部分染化料发生化学反应而导致阻燃效果下降等问题．因此，开发对纤维强力影响小、在后续染整加工中性能稳定的阻燃剂是发展方向．
4．4改进阻燃剂整理纺织品的方法
可采用微胶囊技术、表面接枝技术、泡沫涂覆技术等对纺织品进行阻燃整理，既能减少污水量，又能获得耐久的阻燃效果，但成本高，推广应用较难．随着科学技术的不断发展，一些新的阻燃整理工艺方法必将有很好的发展前景。总之，研发新型的低毒、无害、抑烟高效阻燃剂及其应用工艺方法是阻燃剂发展的主要趋势．
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