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國內(nèi)外用于紡織品阻燃劑發(fā)展動態(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)、性能特點及阻燃機理(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)用范圍不斷擴展延伸到人們生產(chǎn)、生活的各個方面．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，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大的，尤其是住宅失火．【ll因此，紡織品的阻燃功能對消除火災(zāi)隱患，延緩火勢蔓延，降低人民生命財產(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、健康意識的日益增強，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，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)展動態(tài)7考慮，國外許多國家已經(jīng)限制了對環(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，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．無機阻燃劑無毒、無害且價格適中，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

按組分可分為無機鹽類阻燃劑、有機阻燃劑和有柵無機混合阻燃劑．【14】目前，使用最多的是無機阻燃劑，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；有機阻燃劑主要產(chǎn)品有鹵系、磷酸酯、鹵代磷酸酯等．部分有機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／無機混合阻燃劑是無機鹽類阻燃劑的改良產(chǎn)品，主要用非水溶性有機磷酸酯的水乳液部分替代無機鹽類阻燃劑．fl習(xí)在以上的3類阻燃劑中，無機阻燃劑無毒、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：也稱暫時性阻燃劑，大部分為水溶性(或乳液)的無機鹽．處理時先將阻燃劑溶于水，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法加工工藝容易實施，阻燃效果顯著，缺點是織物強力損失較大，對服飾性能影響較大；Proban法整理織物的阻燃效果好，特別是手感與強力保持好，但危險性較大，環(huán)境污染嚴(yán)重，推廣受到限制．[18-2t】2阻燃劑的特點及性能比較8 印染助劑25卷

2．1阻燃劑的特點

目前，常用的阻燃劑主要是有機鹵系、有機磷系和無機系．有機鹵系阻燃劑中溴系阻燃劑使用范圍較廣，主要特點是阻燃效率高、用量少，對材料性能影響小等，但在熱裂解及燃燒時生成大量煙塵及腐蝕性氣體．有機磷系阻燃劑有效地克服了含鹵阻燃劑的缺點，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無機阻燃劑的最大優(yōu)點是低毒、低煙或抑煙、低腐蝕，且價格低廉，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)擴大．無機阻燃劑和有機阻燃劑都存在一些缺點：(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，影響機械性能；(4)對環(huán)境有一定的污染．[231因此，針對阻燃劑的不足，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)點和缺點，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 阻燃機理

所謂“阻燃”，并非阻燃整理后的紡織品在接觸火源時不會燃燒，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

任何燃燒在短時間所放出的熱量有限，如果能在短時間內(nèi)吸收火源所放出的部分熱量，火焰溫度就會降低，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．如有機磷類阻燃劑，受熱時能產(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，阻燃劑也同時揮發(fā)出來。此時含鹵阻燃劑與熱分解產(chǎn)物同時處于氣相燃燒區(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：鹵系阻燃劑將會繼續(xù)使用，但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)會有所調(diào)整，但隨著人們對環(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，具有獨特的阻燃機理和無鹵、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．納米材料技術(shù)含量高、產(chǎn)品品質(zhì)高，倍受矚目．納米級阻燃劑是阻燃劑領(lǐng)域的新發(fā)展方向．如納米級氫氧化鎂純度高、粒度超級細(xì)化、阻燃性能好，有發(fā)展?jié)摿Γ?/FONT>