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阻燃纤维素纤维及织物发展趋势:高效环保

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阻燃纤维素纤维及织物发展趋势:高效环保

发布日期:2017-12-22 作者:泰源化工 点击:

  纤维素是自然界赐予人类最丰富的天然高分子物质,不仅来源广泛,而且可再生。由纤维素纺丝制备纤维的工艺主要有:粘胶法、溶剂法(包括铜氨纤维、离子液体、Lyocell纤维)、氨基甲酸酯法等。纤维素纤维具有优异的吸湿透气性,手感好、穿着舒适,常与毛、棉或各种合成纤维混纺和交织,用于各类服装及装饰用品。如Lyocell纤维,被誉为“21世纪绿色纤维”,是近年来新兴起的再生纤维素纤维,目前已经广泛应用于各类高档服装。除此之外,以棉花为原料的各种纯棉制品在服装市场上经久不衰,始终占据着相当重要的位置。磷腈系阻燃剂


  然而,纤维素织物的极限氧指数值较低(LOI值为18.6),极易燃烧,成为笼罩在其发展道路上的一层阴影。据调查,因纤维制品燃烧而引起的火灾已成为现代社会中重大灾害之一,严重危害着人类的生命和财产安全。世界各国对此出台了相应的消防安全法规,对纺织品的应用范围和阻燃要求日益严苛。此外,随着社会生活水平的提高以及阻燃意识的增强,人们对纤维和织物阻燃性的要求也越来越高。因此,大力研制阻燃纤维素纤维/织物已迫在眉睫。


 纤维素纤维用阻燃剂及其阻燃机理


  纤维素材料在热裂解时发生任意键的断裂,产生可燃性焦油液滴和挥发性气体,它们都是极易燃烧的物质。由于挥发性气体的扩散及热传导,使火焰蔓延到邻近的表面并将其加热到热裂解温度,从而加速燃烧。从原则上讲,阻燃剂的加入是为了阻止材料的引燃和抑制火焰的传播。一般阻燃剂的选择应满足以下四个条件:①阻燃剂对基体材料的阻燃效率;②阻燃材料的加工工艺;③阻燃剂与基体的相容性以及对基体物理性能的影响;④性价比权衡。一般纤维素纤维用阻燃剂有以下几种:


卤系阻燃剂


  卤系阻燃剂,一般包括氯系、溴系化合物或含有卤/锑化合物等。卤系阻燃剂主要是通过气相阻燃发挥作用的,既能抑制气相链式反应,且其分解产物又可作为惰性物质稀释可燃物的浓度与温度,还具有覆盖作用(毯子效应)。此外,卤锑化合物在一定温度下生成的固态三氧化锑能促进凝聚相的成炭反应。卤系阻燃剂具有对基材的物理机械性能影响较小,阻燃效率高且性价比适中等诸多优点。自十溴二苯醚(DBDPO)等被列入《斯德哥尔摩公约》具有持久性有机污染物质的名单之后,关于卤系阻燃剂在纤维阻燃上的应用日益减少。


磷腈系阻燃剂


  磷腈系阻燃剂,包括磷酸酯、磷腈、聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐等。磷系阻燃剂能够提高材料的成炭率,特别是对含氧量高的聚合物。实际上,磷系化合物是一种良好的成炭促进剂,通过热分解产生酸源,与纤维素的羟基发生酯化或者酯交换反应。通过进一步加热,磷酸化纤维素将发生热分解,未被磷酸化的纤维素分解生成的可燃挥发性产物减少,大量的炭层形成。磷系化合物已被证明对纤维素纤维是有效的阻燃剂。Wei Liu等合成了磷系化合物聚(1,2-二羧酸乙烯螺环二磷酸盐)(PEPBP),发现经PEPBP阻燃处理棉织物的阴燃时间缩短,炭化长度减小和续燃时间基本为零。

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