中國纖維/織物阻燃技術(shù)進展(二)

李雪艷 張 勝 許國志 張 榮 陳小隨 馮慶立 孫 軍

(1.北京化工大學碳纖維及功能高分子教育部重點實驗室，北京，100029;2.北京化工大學化工資源有效利用國家重點實驗室，北京，100029;3.北京化工大學北京市新型高分子材料制備與加工重點實驗室，北京，100029;4.北京工商大學材料科學與工程系，北京，1000375;5.中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司，襄樊，441003)

中國纖維/織物阻燃技術(shù)進展(二)

李雪艷1，2，3張 勝1，2，3許國志4張 榮5陳小隨1馮慶立1孫 軍1

(1.北京化工大學碳纖維及功能高分子教育部重點實驗室，北京，100029;2.北京化工大學化工資源有效利用國家重點實驗室，北京，100029;3.北京化工大學北京市新型高分子材料制備與加工重點實驗室，北京，100029;4.北京工商大學材料科學與工程系，北京，1000375;5.中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司，襄樊，441003)

3 織物阻燃技術(shù)進展

織物的阻燃絕大多數(shù)采用后整理方法，即通過吸附沉積、化學鍵合、非極性范德華力結(jié)合及黏合等作用，使阻燃劑固著在織物或紗線上，從而獲得阻燃效果。盡管該方法生產(chǎn)的織物阻燃持久性不如原絲阻燃，且對織物的強力、手感和色光有一定影響，但由于該方法具有工藝簡單、投資少、見效快、產(chǎn)品更換靈活等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。我國常用織物的LOI及其阻燃后整理應(yīng)用的阻燃劑見表3。

近幾年也有一些科研單位采用對織物進行表面改性的方法來實現(xiàn)其阻燃性，其中織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學接枝、輻射接枝、等離子體接枝、臭氧化接枝、電暈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單體，也可在高分子材料表面引入活性基團，然后再以這些活性基團為反應(yīng)位點進行接枝聚合。

織物可以分為天然纖維織物和合成纖維織物兩類，下面具體介紹幾種常用纖維織物的阻燃技術(shù)進展。

3.1 天然纖維織物

對于棉、毛、麻、絲等天然纖維，只有采用后整理的阻燃方法。棉、麻屬于天然纖維素纖維，毛、絲屬于天然蛋白質(zhì)纖維，本文主要介紹棉和毛織物的阻燃研究進展。

3.1.1 棉織物

近幾十年來國內(nèi)棉織物的阻燃整理技術(shù)發(fā)展較快，現(xiàn)在有幾種效果較好的阻燃劑已經(jīng)進行工業(yè)化生產(chǎn)。根據(jù)耐水洗程度，阻燃劑可以分為耐久性阻燃劑、半耐久性阻燃劑和暫時性阻燃劑三種。

3.1.1.1 純棉織物的耐久性阻燃整理

耐久性阻燃整理的織物一般要求耐洗50次以上，而且要耐皂洗。目前含鹵素系列的耐久阻燃方法和工藝已經(jīng)基本不再使用，對棉織物比較成熟的阻燃整理方法主要有Proban法、Pyrovatex CP法、THPC-脲-TMM熱固法以及Fyrol 76法等，其中前兩種方法比較常見。

(1)Proban/氨熏工藝。該法起源于英國Wi1son公司。Proban工藝是以THPC為基礎(chǔ)材料。THPC先與尿素反應(yīng)生成THPC尿素縮合體(Proban CC)，隨后該縮合體再以浸軋烘干的方式滲入到織物的非晶區(qū)和間隙內(nèi)。處理后的織物在氨熏的條件下，使THPC尿素縮合體的羥甲基與氨交聯(lián)，在織物內(nèi)部形成非水溶性聚合物后經(jīng)雙氧水氧化獲得穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。Proban法反應(yīng)機理見圖1。

圖1 Proban法反應(yīng)機理

經(jīng)該阻燃劑整理的織物阻燃耐久性好，對其他性能影響小，尤其是強力損失小，但由于該阻燃劑在阻燃加工整理過程中存在釋放大量的二氯甲醚、甲醛等有害氣體，且阻燃后對織物手感影響較大等缺點，限制了此方法的廣泛使用。

我國運用Proban法生產(chǎn)阻燃棉織物的單位有北京光華染織廠、浙江紹興阻燃集團、江陰印染廠和鞍山棉紡印染廠等［39］。

(2)Pyrovatex CP整理工藝。Pyrovatex CP［N-羥甲基-3-(二甲氧基膦酰基)丙酰胺］是瑞士汽巴—嘉基公司生產(chǎn)的阻燃劑，其阻燃整理的反應(yīng)機理見圖2。

圖2 Pyrovatex CP法反應(yīng)機理

Pyrovatex CP法阻燃整理工藝相對于Proban法是比較安全的。因為此方法在阻燃加工整理過程中只釋放甲醛氣體，通過水洗及甲醛捕捉處理后產(chǎn)品的甲醛含量完全可達到國外標準的要求，且甲醛含量不會隨時間的變化而發(fā)生反彈。用該阻燃劑整理的產(chǎn)品，阻燃耐久性好，手感好，但強力降低稍大。國內(nèi)已有上海農(nóng)藥廠、常州化工研究所、天津有機合成廠、華東理工大學、青島大學紡織服裝學院等單位生產(chǎn)出同類產(chǎn)品。國內(nèi)使用該阻燃劑生產(chǎn)阻燃棉織物的廠家有上海二印、天津二印、成都二印、常州東方紅印染廠和青島裝飾布總廠等［39］。

近年來我國在棉織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進步，并開發(fā)了幾種耐久阻燃棉織物的新工藝［6］。如成都化工研究所和東北林業(yè)大學聯(lián)合開發(fā)的磷酸胍系列阻燃劑FRDL-112，其浸軋液配方為:100 g浸軋液中含有FRDL-112阻燃劑6～10 g，37%甲醛溶液3～5 mL，TMM 3 ～4 g，氯化鎂0.01 ～0.02 g，水90 ～94 mL;其工藝流程為:織物預(yù)處理→浸軋→80℃預(yù)烘干3 min→150℃焙烘→冷卻。該方法整理的棉布經(jīng)LOI測定、垂直燃燒測試和耐水洗性測定都表現(xiàn)出良好的阻燃效果。又如以國產(chǎn)阻燃劑CFR-201(CP型阻燃劑)和衛(wèi)生整理劑SFR-1對棉織物進行抗菌阻燃浴法整理，可得到綜合性能較好的阻燃棉織物。

由于目前大多數(shù)阻燃整理工藝都存在釋放甲醛問題，近年來人們對織物阻燃的研究重點已轉(zhuǎn)移到更環(huán)保的處理工藝上，其中對含羥基有機磷低聚物類阻燃劑和磷酸酯類阻燃劑給予了較多關(guān)注。如北京化工大學、東華大學、江蘇格美高科技發(fā)展有限公司、南通市化學助劑與表面活性劑工程技術(shù)研究中心、青島大學和大連工業(yè)大學紡織輕工學院等單位正致力于棉織物的綠色阻燃整理工藝的研究。3.1.1.2 純棉織物的暫時性及半耐久性阻燃整理

半耐久性阻燃整理的織物能耐l～l5次溫和洗滌，但不耐高溫皂洗。該類織物一般用于電熱毯、窗簾、室內(nèi)裝飾布和床墊等。目前主要的暫時性和半耐久性阻燃的整理方法有硼砂—硼酸法、磷酸—尿素法、磷酸氫二銨法和雙氰胺法等，但這些方法應(yīng)用在棉織物上實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的實例很少。一般采用浸軋焙烘工藝，有一定的阻燃效果，但整理后織物的強力有所下降。現(xiàn)在文獻上報道的用于棉織物半耐久阻燃整理的阻燃劑有青島大學研制的 SFR-203 型阻燃劑［39］。

3.1.2 毛織物

我國對羊毛織物阻燃整理技術(shù)的研究起步較晚。早期采用硼砂—硼酸溶液浸漬法，此法對織物阻燃效果好，但不耐水洗。20世紀60年代采用THPC處理，阻燃性和耐洗性都較好，但價格較貴，工藝較復(fù)雜，整理后織物增重大且手感粗糙發(fā)硬，易于起皺，失去了羊毛的原有特性，因此未被廣泛應(yīng)用。金屬(主要有鈦、鋯、鎢等)絡(luò)合物的阻燃整理是目前羊毛織物主要采用的方法之一［40］，但此方法阻燃整理廢液中含有大量的重金屬離子，會造成環(huán)境污染。

劉中君等人［41］將氟鈦酸鉀—氨基硅酮用于羊毛織物多功能整理，織物的阻燃性能(緯向燃燒余長)提高率為50%左右，洗滌數(shù)次后阻燃性能保持率較好，同時撕裂強力下降約10%，褶皺回復(fù)角增加約2%，硬挺度下降，總抗彎剛度下降約7.5%，手感得到改善。用該方法對羊毛織物進行多功能整理總體上是可行的。江毓敏等人［42］用含有磷—氯—氮元素的金屬配合物對羊毛織物進行阻燃處理，并通過測定羊毛織物的活化能、分解溫度、增重率、剩炭率、自熄時間和LOI等對其阻燃性進行了檢驗。試驗證明:經(jīng)過阻燃處理的羊毛織物其分解溫度和熱降解活化能都降低，剩炭率和LOI都有提高。

(未完待續(xù))

［38］曹堃，秦一秀，姚臻.腈綸阻燃研究進展［J］.高分子材料科學與工程，2008，24(9):1-5.

［39］朱平，隋淑英，安平林，等.我國紡織品阻燃整理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.技術(shù)紡織品研究，1997(5):16-19.

［40］黃雷，鄭潔，林蘭天.羊毛織物的后整理及其發(fā)展趨勢［J］.上海工程技術(shù)大學學報，2007，21(2):189-192.

［41］劉中君，董紹偉.氟鈦酸鉀—氨基硅酮用于羊毛織物多功能整理的研究［J］.毛紡科技，2005(10):20-23.

［42］江毓銘，石建兵，紀登梅，等.阻燃羊毛毛線的熱特性研究［J］.內(nèi)蒙古大學學報:自然科學版，2001(7):38-39.

TS195.2+4;TQ342+.9

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1004－7093(2011)07－0007－03