聚合物基新型阻燃功能纖維的研究進(jìn)展

石鵬翔 鄭洪琳 劉騰

【摘 要】功能性纖維是通過物理化學(xué)方法使普通纖維具有獨(dú)特功能性的一種新型纖維。由于其獨(dú)特的功能性特點(diǎn)，人們對(duì)功能性纖維的需求量日益增多，所以成為國內(nèi)外研究的重點(diǎn)之一，現(xiàn)如今對(duì)醫(yī)用纖維、吸水纖維、導(dǎo)電纖維、蓄熱纖維等研究比較多。本文介紹了國內(nèi)外廣泛使用的具有阻燃作用的新型纖維，對(duì)這種新型功能性纖維的研究進(jìn)展及現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，探討了新型阻燃功能性纖維的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】新型纖維;阻燃纖維;功能性

阻燃纖維是指僅在火焰中陰燃而不產(chǎn)生火焰的纖維[1]。他們離開火焰和引燃，自動(dòng)熄滅。同時(shí)，它們?cè)谑覝叵戮哂形锢砗蜋C(jī)械性能，或在長期使用后具有滿足日常生活需要的最小物理和機(jī)械性能。

1、阻燃PVA纖維

聚乙烯醇（PVA）纖維、聚丙烯腈（PAN）纖維是我們生活中最常見的合成纖維，我們常稱它們分別為維綸和丙烯酸纖維。早在幾年前，以PVA為基礎(chǔ)進(jìn)行阻燃性能的研究取得了較大的研究進(jìn)展。現(xiàn)如今研究阻燃纖維都是對(duì)PVA進(jìn)行鹵元素的摻雜改性[2]。但是遺憾的是這種類型的纖維在超過其阻燃限度時(shí)發(fā)生燃燒現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生大量的濃煙，釋放出大量的具有腐蝕性的有毒氣體（鹵化氫等）。因此，無毒無害阻燃纖維的制備和研究成為現(xiàn)階段阻燃功能纖維的重要研究方向。

任元林等人以二甲基亞砜（DMSO）為溶劑，制備了不同質(zhì)量百分比的聚乙烯醇/聚丙烯腈（PAN）共混紡絲液，研究了PVA/PAN共混紡絲液的粘度和宏觀相容性[3]。通過旋壓和磷化處理制備了共混纖維，利用PVA側(cè)鏈上P、N元素的引入，在高溫條件下PVA/PAN共混纖維能在表面形成一層膜，防止火焰的進(jìn)一步向內(nèi)部纖維的蔓延，抑制了可燃?xì)怏w的釋放。

姜燕等人研究了不同Al3+離子改性方式對(duì)MF/PVA復(fù)合纖維性能的影響，并分析了Al3+與MF樹脂的協(xié)同阻燃機(jī)理[4]。選擇Al3+加入到MF樹脂中將MF樹脂改性然后與PVA共混紡絲得到一種復(fù)合纖維材料，分析了MF樹脂和Al3+對(duì)阻燃性的影響。

趙虹等人就六苯氧基環(huán)磷腈（HPCTP）阻燃聚乙烯醇纖維材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究[5]。HPCTP有著較好的耐酸性和熱穩(wěn)定性。在高溫實(shí)驗(yàn)中，纖維產(chǎn)品產(chǎn)生NH3，稀釋可燃?xì)怏w，達(dá)到氣相阻燃效果。

Xiansheng Zhang等[6]通過纖維間的協(xié)同作用，提供了一種簡單有效的提高織物阻燃性能的方法，并發(fā)現(xiàn)了一種具有協(xié)同作用的阻燃維綸/聚間苯二甲酰胺（PMIA）纖維體系。通過錐形量熱儀測試，如圖1所示，分析得到FRV/PMIA為50/50具有更高的著火時(shí)間和更低的峰值放熱率，表明了組分之間存在協(xié)同阻燃作用。制備了具有協(xié)同效應(yīng)的優(yōu)良阻燃紡織品。

張曉云等[7]采用濕法紡絲工藝制備PVA/SA/MF復(fù)合纖維（PMS），經(jīng)過研究得到了PVA：SA：MF為10：1：4，復(fù)合纖維有良好的阻燃性能和力學(xué)性能，極限氧指數(shù)為29.8%，斷裂強(qiáng)度為3.19cN/dtex。

2、阻燃PLA纖維

莫達(dá)杰等[8]通過熔融共混方式制備了PHBV/PLA/APP復(fù)合材料，并進(jìn)行熔融紡絲，結(jié)果表明：當(dāng)APP質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%時(shí)，阻燃效果最佳，其極限氧指數(shù)為32.3%，阻燃等級(jí)達(dá)到V-0級(jí)，且燃燒過程中無熔滴現(xiàn)象。

Yu-Ying Wang[9]等在研究中利用再生竹筷子纖維及納米黏土強(qiáng)化聚乳酸（PLA）為可生物降解塑料。用偶聯(lián)劑對(duì)筷子纖維和納米粘土進(jìn)行表面改性，如圖2、3所示，并將其接枝到聚乳酸側(cè)鏈上，以增強(qiáng)增強(qiáng)增強(qiáng)材料與聚乳酸的相容性，提高聚乳酸的力學(xué)性能。結(jié)果表明，復(fù)合材料的UL-94阻燃性能達(dá)到V-1或V-0級(jí)，拉伸強(qiáng)度增量達(dá)到14.5%，沖擊強(qiáng)度增量達(dá)到和5.5%，熱變形溫度增量可達(dá)102%。所得到的綠色復(fù)合材料不僅具有阻燃性，而且具有良好的熱性能和力學(xué)性能。

3、結(jié)語展望

隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們對(duì)阻燃纖維的需求量逐漸增大，面臨著這樣一個(gè)現(xiàn)實(shí)，如何制備更高效、更優(yōu)良、更便宜的功能性纖維成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，當(dāng)下，國外現(xiàn)在使用的產(chǎn)品大多價(jià)格昂貴，對(duì)于我國而言， 嘗試自主開發(fā)新型高效功能性纖維產(chǎn)品。這類產(chǎn)品應(yīng)滿足一些基本特性：（1）具備優(yōu)良的耐久性與耐候性;（2）符合綠色環(huán)保、低碳節(jié)約的要求;（3）對(duì)纖維的力學(xué)性能、熱性能、電性能等影響較小;（4）較低的成本和簡單的生產(chǎn)工藝。

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[8] 莫達(dá)杰， 李旭明， 許增慧， 聚（3-羥基丁酸-co-3-羥基戊酸共聚酯）/聚乳酸阻燃纖維的制備及其性能， 紡織學(xué)報(bào) 40（05） （2019） 12-17.

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