中国纤维/织物阻燃技术进展(二)

李雪艳 张 胜 许国志 张 荣 陈小随 冯庆立 孙 军

(1.北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室，北京，100029;2.北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，北京，100029;3.北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室，北京，100029;4.北京工商大学材料科学与工程系，北京，1000375;5.中航工业航宇救生装备有限公司，襄樊，441003)

中国纤维/织物阻燃技术进展(二)

李雪艳1，2，3张 胜1，2，3许国志4张 荣5陈小随1冯庆立1孙 军1

(1.北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室，北京，100029;2.北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，北京，100029;3.北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室，北京，100029;4.北京工商大学材料科学与工程系，北京，1000375;5.中航工业航宇救生装备有限公司，襄樊，441003)

3 织物阻燃技术进展

织物的阻燃绝大多数采用后整理方法，即通过吸附沉积、化学键合、非极性范德华力结合及黏合等作用，使阻燃剂固着在织物或纱线上，从而获得阻燃效果。尽管该方法生产的织物阻燃持久性不如原丝阻燃，且对织物的强力、手感和色光有一定影响，但由于该方法具有工艺简单、投资少、见效快、产品更换灵活等优点而得到广泛应用。我国常用织物的LOI及其阻燃后整理应用的阻燃剂见表3。

近几年也有一些科研单位采用对织物进行表面改性的方法来实现其阻燃性，其中织物的表面接枝是表面改性的重要方法。表面接枝方法主要有化学接枝、辐射接枝、等离子体接枝、臭氧化接枝、电晕表面接枝和光接枝等，可直接在高分子材料表面上接枝功能性单体，也可在高分子材料表面引入活性基团，然后再以这些活性基团为反应位点进行接枝聚合。

织物可以分为天然纤维织物和合成纤维织物两类，下面具体介绍几种常用纤维织物的阻燃技术进展。

3.1 天然纤维织物

对于棉、毛、麻、丝等天然纤维，只有采用后整理的阻燃方法。棉、麻属于天然纤维素纤维，毛、丝属于天然蛋白质纤维，本文主要介绍棉和毛织物的阻燃研究进展。

3.1.1 棉织物

近几十年来国内棉织物的阻燃整理技术发展较快，现在有几种效果较好的阻燃剂已经进行工业化生产。根据耐水洗程度，阻燃剂可以分为耐久性阻燃剂、半耐久性阻燃剂和暂时性阻燃剂三种。

3.1.1.1 纯棉织物的耐久性阻燃整理

耐久性阻燃整理的织物一般要求耐洗50次以上，而且要耐皂洗。目前含卤素系列的耐久阻燃方法和工艺已经基本不再使用，对棉织物比较成熟的阻燃整理方法主要有Proban法、Pyrovatex CP法、THPC-脲-TMM热固法以及Fyrol 76法等，其中前两种方法比较常见。

(1)Proban/氨熏工艺。该法起源于英国Wi1son公司。Proban工艺是以THPC为基础材料。THPC先与尿素反应生成THPC尿素缩合体(Proban CC)，随后该缩合体再以浸轧烘干的方式渗入到织物的非晶区和间隙内。处理后的织物在氨熏的条件下，使THPC尿素缩合体的羟甲基与氨交联，在织物内部形成非水溶性聚合物后经双氧水氧化获得稳定结构。Proban法反应机理见图1。

图1 Proban法反应机理

经该阻燃剂整理的织物阻燃耐久性好，对其他性能影响小，尤其是强力损失小，但由于该阻燃剂在阻燃加工整理过程中存在释放大量的二氯甲醚、甲醛等有害气体，且阻燃后对织物手感影响较大等缺点，限制了此方法的广泛使用。

我国运用Proban法生产阻燃棉织物的单位有北京光华染织厂、浙江绍兴阻燃集团、江阴印染厂和鞍山棉纺印染厂等［39］。

(2)Pyrovatex CP整理工艺。Pyrovatex CP［N-羟甲基-3-(二甲氧基膦酰基)丙酰胺］是瑞士汽巴—嘉基公司生产的阻燃剂，其阻燃整理的反应机理见图2。

图2 Pyrovatex CP法反应机理

Pyrovatex CP法阻燃整理工艺相对于Proban法是比较安全的。因为此方法在阻燃加工整理过程中只释放甲醛气体，通过水洗及甲醛捕捉处理后产品的甲醛含量完全可达到国外标准的要求，且甲醛含量不会随时间的变化而发生反弹。用该阻燃剂整理的产品，阻燃耐久性好，手感好，但强力降低稍大。国内已有上海农药厂、常州化工研究所、天津有机合成厂、华东理工大学、青岛大学纺织服装学院等单位生产出同类产品。国内使用该阻燃剂生产阻燃棉织物的厂家有上海二印、天津二印、成都二印、常州东方红印染厂和青岛装饰布总厂等［39］。

近年来我国在棉织物的耐久性阻燃整理、多功能阻燃整理等方面取得了很大的进步，并开发了几种耐久阻燃棉织物的新工艺［6］。如成都化工研究所和东北林业大学联合开发的磷酸胍系列阻燃剂FRDL-112，其浸轧液配方为:100 g浸轧液中含有FRDL-112阻燃剂6～10 g，37%甲醛溶液3～5 mL，TMM 3 ～4 g，氯化镁0.01 ～0.02 g，水90 ～94 mL;其工艺流程为:织物预处理→浸轧→80℃预烘干3 min→150℃焙烘→冷却。该方法整理的棉布经LOI测定、垂直燃烧测试和耐水洗性测定都表现出良好的阻燃效果。又如以国产阻燃剂CFR-201(CP型阻燃剂)和卫生整理剂SFR-1对棉织物进行抗菌阻燃浴法整理，可得到综合性能较好的阻燃棉织物。

由于目前大多数阻燃整理工艺都存在释放甲醛问题，近年来人们对织物阻燃的研究重点已转移到更环保的处理工艺上，其中对含羟基有机磷低聚物类阻燃剂和磷酸酯类阻燃剂给予了较多关注。如北京化工大学、东华大学、江苏格美高科技发展有限公司、南通市化学助剂与表面活性剂工程技术研究中心、青岛大学和大连工业大学纺织轻工学院等单位正致力于棉织物的绿色阻燃整理工艺的研究。3.1.1.2 纯棉织物的暂时性及半耐久性阻燃整理

半耐久性阻燃整理的织物能耐l～l5次温和洗涤，但不耐高温皂洗。该类织物一般用于电热毯、窗帘、室内装饰布和床垫等。目前主要的暂时性和半耐久性阻燃的整理方法有硼砂—硼酸法、磷酸—尿素法、磷酸氢二铵法和双氰胺法等，但这些方法应用在棉织物上实现工业化生产的实例很少。一般采用浸轧焙烘工艺，有一定的阻燃效果，但整理后织物的强力有所下降。现在文献上报道的用于棉织物半耐久阻燃整理的阻燃剂有青岛大学研制的 SFR-203 型阻燃剂［39］。

3.1.2 毛织物

我国对羊毛织物阻燃整理技术的研究起步较晚。早期采用硼砂—硼酸溶液浸渍法，此法对织物阻燃效果好，但不耐水洗。20世纪60年代采用THPC处理，阻燃性和耐洗性都较好，但价格较贵，工艺较复杂，整理后织物增重大且手感粗糙发硬，易于起皱，失去了羊毛的原有特性，因此未被广泛应用。金属(主要有钛、锆、钨等)络合物的阻燃整理是目前羊毛织物主要采用的方法之一［40］，但此方法阻燃整理废液中含有大量的重金属离子，会造成环境污染。

刘中君等人［41］将氟钛酸钾—氨基硅酮用于羊毛织物多功能整理，织物的阻燃性能(纬向燃烧余长)提高率为50%左右，洗涤数次后阻燃性能保持率较好，同时撕裂强力下降约10%，褶皱回复角增加约2%，硬挺度下降，总抗弯刚度下降约7.5%，手感得到改善。用该方法对羊毛织物进行多功能整理总体上是可行的。江毓敏等人［42］用含有磷—氯—氮元素的金属配合物对羊毛织物进行阻燃处理，并通过测定羊毛织物的活化能、分解温度、增重率、剩炭率、自熄时间和LOI等对其阻燃性进行了检验。试验证明:经过阻燃处理的羊毛织物其分解温度和热降解活化能都降低，剩炭率和LOI都有提高。

(未完待续)

［38］曹堃，秦一秀，姚臻.腈纶阻燃研究进展［J］.高分子材料科学与工程，2008，24(9):1-5.

［39］朱平，隋淑英，安平林，等.我国纺织品阻燃整理技术的现状及发展趋势［J］.技术纺织品研究，1997(5):16-19.

［40］黄雷，郑洁，林兰天.羊毛织物的后整理及其发展趋势［J］.上海工程技术大学学报，2007，21(2):189-192.

［41］刘中君，董绍伟.氟钛酸钾—氨基硅酮用于羊毛织物多功能整理的研究［J］.毛纺科技，2005(10):20-23.

［42］江毓铭，石建兵，纪登梅，等.阻燃羊毛毛线的热特性研究［J］.内蒙古大学学报:自然科学版，2001(7):38-39.

TS195.2+4;TQ342+.9

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1004－7093(2011)07－0007－03