阻燃纖維：一絲一縷 織就安全屏障

孫曉霞

紡織品作為高分子材料最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，其應(yīng)用范圍包括人們的日常生活以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航天航空、交通運(yùn)輸、軍事、醫(yī)療衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域。但是，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，纖維制品也成為引發(fā)各類室內(nèi)外火災(zāi)的主要隱患之一。由紡織品引燃或助燃給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了巨大的損失，面對(duì)這一嚴(yán)重的社會(huì)問題，阻燃紡織品擔(dān)當(dāng)起了防火阻燃的重任。近年來，阻燃纖維的發(fā)展推動(dòng)了紡織品阻燃技術(shù)的進(jìn)步。阻燃纖維由于其獨(dú)特的性能，在民用、軍用及產(chǎn)業(yè)用等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，它不僅可用于汽車、火車、飛機(jī)用阻燃紡品，而且還可以應(yīng)用于航天航空阻燃復(fù)合料，賓館、飯店等公共場(chǎng)所的裝飾紡織品，醫(yī)院、軍隊(duì)、森林救火服務(wù)隊(duì)的防護(hù)服及家紡產(chǎn)品等。國內(nèi)外關(guān)于阻燃纖維及其紡織品進(jìn)行了大量的研究工作，歐盟、美國、日本等很多國家都已通過嚴(yán)格的法律、法規(guī)，要求在某些特定場(chǎng)所必須使用具有阻燃功能的纖維或織物。隨著我國環(huán)保安全、阻燃法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的頒布與實(shí)施，環(huán)保無毒型和永久高阻燃性纖維及其制品的研究、開發(fā)與應(yīng)用將得到進(jìn)一步推動(dòng)。

為了更好地了解阻燃纖維的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢(shì)，本刊記者采訪了北京服裝學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)王銳。

改性阻燃纖維技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀喜人

王銳，作為北京服裝學(xué)院材料學(xué)科帶頭人、中國紡織學(xué)術(shù)帶頭人，是北京市有突出貢獻(xiàn)科學(xué)、技術(shù)管理人才，享受國務(wù)院政府特殊津貼專家。投身紡織行業(yè)幾十年來，王銳在教書育人的同時(shí)，在科研方面銳意進(jìn)取不斷創(chuàng)新，斬獲了多項(xiàng)榮譽(yù)：國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國紡織工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、光華工程科技獎(jiǎng)（青年獎(jiǎng)）、香港桑麻紡織科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、改革開放三十年推動(dòng)紡織產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)重大技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)等等。改性阻燃纖維是王銳主要的科研方向之一，截至目前她已申請(qǐng)相關(guān)研究成果發(fā)明專利15項(xiàng)，并有7項(xiàng)獲得授權(quán)。

王銳介紹說，阻燃纖維主要包括本征阻燃纖維與改性阻燃纖維。本征阻燃纖維主要有無機(jī)纖維和有機(jī)高性能纖維，其中無機(jī)纖維包括玄武巖纖維、玻璃纖維、石英纖維、硼纖維、陶瓷纖維等；有機(jī)高性能纖維包括芳綸、聚酰亞胺纖維、聚苯硫醚纖維、芳砜綸和聚四氟乙烯纖維等。改性阻燃纖維主要是指通過物理或化學(xué)改性后而獲得的具有良好阻燃性能的纖維，如阻燃滌綸、錦綸、維綸及纖維素纖維等，其主要制備方法包括共聚切片紡絲法、共混紡絲法、復(fù)合紡絲法及涂覆法等。針對(duì)阻燃聚酯纖維、阻燃聚酰胺纖維、阻燃再生纖維素纖維和阻燃維綸等目前主流的改性阻燃纖維，王銳簡(jiǎn)要介紹了其科研進(jìn)展與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀。

阻燃聚酯早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)工業(yè)化，90年代中期，由塞拉尼斯開發(fā)的磷系阻燃單體，成功用于傳統(tǒng)紡織品。杜邦、赫斯特、東洋紡等公司以有機(jī)、無機(jī)阻燃劑及復(fù)配阻燃體系，采用共聚、共混法相繼實(shí)現(xiàn)阻燃聚酯纖維產(chǎn)業(yè)化。東麗纖維研究所（中國）有限公司以共聚共混相結(jié)合工藝制得了陽離子可染阻燃聚酯纖維。德國巴斯夫歐洲公司采用共聚合的方法獲得的阻燃聚酯可用于生產(chǎn)纖維，杜拉纖維技術(shù)公司、意大利Ital Match Chemicals、荷蘭帝斯曼及日本ADEKA公司均有阻燃聚酯纖維的相關(guān)專利報(bào)道。近年來我國阻燃聚酯纖維發(fā)展迅速，從科研角度看，四川大學(xué)、青島大學(xué)、北京服裝學(xué)院及東華大學(xué)等科研院所均有阻燃聚酯纖維的研究報(bào)道或授權(quán)專利；從產(chǎn)業(yè)角度看，四川東材科技集團(tuán)股份有限公司纖維級(jí)阻燃聚酯切片，江蘇盛虹集團(tuán)、上海石化、儀征石化、上海德福倫化纖有限公司的阻燃聚酯長(zhǎng)絲或短纖維均實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)了出口創(chuàng)匯。其中，四川東材科技集團(tuán)股份有限公司與浙江海利得新材料有限公司合作生產(chǎn)的阻燃聚酯工業(yè)絲斷裂強(qiáng)度達(dá)到7.0cN/dtex以上。但是，目前阻燃聚酯纖維的抗熔滴、抑煙等性能仍有待進(jìn)一步提高。

阻燃聚酰胺研究多集中于樹脂領(lǐng)域，且以共混阻燃為主，巴斯夫、羅地亞、帝斯曼等公司均有代表性阻燃塑料產(chǎn)品。但阻燃聚酰胺纖維因制備技術(shù)難度高，僅有瑞士EMS公司宣布研發(fā)出共聚阻燃聚酰胺纖維，卻未有市售產(chǎn)品。東華大學(xué)與新會(huì)美達(dá)錦綸公司合作開發(fā)出阻燃聚酰胺6纖維，然而長(zhǎng)效耐水洗性受限。國內(nèi)中國神馬集團(tuán)有限責(zé)任公司的B890UN牌號(hào)，以及其他公司有少數(shù)阻燃聚酰胺產(chǎn)品，該類產(chǎn)品通過機(jī)械共混的方式加入磷系或其他無鹵阻燃劑，其阻燃性能均能達(dá)到UL94 V—0等級(jí)，上海安凸塑料添加劑公司也有皮芯型阻燃聚酰胺6纖維的報(bào)道。我國共聚型阻燃聚酰胺纖維研究主要集中在高校和研究所，尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

國外阻燃纖維素纖維及其制品的研究領(lǐng)先于國內(nèi)，且早已實(shí)現(xiàn)再生纖維素纖維的產(chǎn)業(yè)化。奧地利Lenzing公司、芬蘭Kemira公司、日本旭化成等公司采用共混法實(shí)現(xiàn)了阻燃再生纖維素纖維的產(chǎn)業(yè)化，其纖維在防護(hù)服、針織物及家用紡織品得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)有關(guān)研究院所和企業(yè)也相繼開展了阻燃再生纖維素纖維研究，青島大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)及恒天海龍股份有限公司采用自主研發(fā)的硅系、磷系及磷氮系阻燃劑，制備了性能良好的阻燃粘膠纖維；河北唐山三友集團(tuán)化纖有限公司、吉林化纖股份有限公司采用磷系阻燃劑，開發(fā)出磷系阻燃粘膠纖維；北京賽歐蘭阻燃纖維有限公司，研發(fā)出新一代環(huán)保型硅—氮系阻燃粘膠纖維。但目前阻燃粘膠纖維的強(qiáng)度、阻燃耐久性等仍有待進(jìn)一步提高。

阻燃維綸目前只有中國、日本和朝鮮有工業(yè)化生產(chǎn)，但是日本和朝鮮均無阻燃維綸產(chǎn)品。我國的阻燃維綸主要是由四川大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“川大”）在20世紀(jì)80年代與中國石化集團(tuán)四川維尼綸廠（以下簡(jiǎn)稱“川維”）合作研發(fā)的。21世紀(jì)初原解放軍總后勤部軍需裝備研究所（以下簡(jiǎn)稱“原軍需所”）開始組織川大和川維研制高強(qiáng)維綸，在此基礎(chǔ)上，原軍需所繼續(xù)組織四川大學(xué)和上海全宇生物科技遂平有限公司自主研發(fā)了集酸源、碳源和氣源為一體的高效無鹵低煙無毒的阻燃劑，并開發(fā)出阻燃維綸制備成套工藝技術(shù)，成功制得極限氧指數(shù)達(dá)29，纖維強(qiáng)度≥7.5cN/dtex，且可染色的高強(qiáng)阻燃維綸。阻燃維綸與其他阻燃纖維混紡面料，已應(yīng)用于武警雪豹突擊隊(duì)、獵鷹突擊隊(duì)、武警航空作戰(zhàn)大隊(duì)、武警救援部隊(duì)、火箭軍作戰(zhàn)服、解放軍維和部隊(duì)；并研發(fā)了公安阻燃戰(zhàn)訓(xùn)服即將裝備，并為廠礦、外軍提供了含高強(qiáng)阻燃維綸的阻燃面料。這種阻燃維綸面料不僅性能優(yōu)于美國杜邦公司的NomexIIIA面料，還可以印制迷彩圖案，且價(jià)格僅為杜邦對(duì)標(biāo)產(chǎn)品的2/3～1/2。