織物阻燃整理方法的研究進展及趨勢

王靜嫻

（中紡新材料科技有限公司 天津 301700）

隨著社會的發展與科技的進步，安全隱患與火災情況也日益增多。阻燃防護服作為保護高溫情況下一線工作人員及消防員健康安全的重要防護裝備，廣泛應用于冶金、石油化工、焊接、消防火災救援等行業[1]。目前對阻燃防護服的研究涵蓋了阻燃纖維、阻燃結構以及阻燃后整理等各個研究方向，呈現出多元化、多方向交叉的研究態勢，對于獲得性能優良的阻燃織物具有積極的推動作用。阻燃纖維和阻燃結構是從分子微觀角度和織物宏觀結構上對織物進行阻燃改性，具有良好的耐久性和耐洗性，但是針對不同的纖維以及織物分子改性的手段較為復雜，并且改性手段較為有限，后期應用時要考慮織物的應用領域及阻燃適用范圍。織物阻燃后整理主要是通過物理或化學方法對織物進行后期涂層、等離子接枝、烘焙，使織物獲得阻燃功效，相對于阻燃纖維和阻燃結構織物，阻燃后整理工藝簡單，成本低廉，適用于大部分織物，因此在很多領域都有了廣泛應用。

2 阻燃防護服的國內外現狀

世界各國每年都會有成千上萬消防員或者普通工作人員因防護服阻燃效果欠佳引起皮膚灼傷或者燒傷，優良的阻燃織物能阻隔火勢，將火災引起的人員與財物損失降至最低。因此，國內外科研人員都投入大量精力進行阻燃防護織物領域的研究。國內阻燃防護織物的研究起步較晚，但隨著科研工作者多年的不斷探索，在阻燃防護的面料組合、制作工藝、結構設計以及整理工藝方面取得了較大的進步。目前國內阻燃整理的織物生產技術與國際先進技術還有差距，特別是產品在耐洗性、低鹵性、低毒性等方面的特性還需繼續改進。

3 防護服阻燃整理方法的研究現狀

3.1 溶膠凝膠阻燃整理法

溶膠凝膠阻燃整理法是用合適的化合物作為反應前驅體，均勻混合后，通過水解縮合等化學反應，在織物表面形成阻燃性涂層，阻止空氣中的氧和熱量進入織物形成易燃空間，從而達到對織物的阻燃整理。張小芳等[2]用正硅酸乙酯作為制備阻燃整理劑的前驅體，以乙醇和水作為反應溶劑，以鹽酸作為反應催化劑，通過水解縮合反應后制得了阻燃基體硅溶膠；加入含磷類的阻燃劑作為補充，將最后得到的阻燃整理劑對織物進行整理，最終整理后的織物極限氧指數值（LOI）達到29%，損毀長度為7cm，顯著提高了織物的阻燃性能。孔令奇[3]等在以正硅酸乙酯為前驅體的基礎上，加入三聚氰胺樹脂和無鹵阻燃劑，最后通過浸漬法對織物進行整理，研究了制備過程中的pH 值、烘焙時間、烘焙溫度等因素對整理后織物阻燃性能的影響，結果發現當pH=3 時，而且在165℃烘焙270S 后可使織物達到最佳阻燃效果，整理后織物的LOI 值達到了33%。鄭成志等[4]制備了雜化硅溶膠，并在硅溶膠中復配了納米蒙脫土復合材料，將最終產物整理在棉織物上，探索了pH 值、蒙脫土加入量等因素對整理后棉織物的阻燃性能影響，結果發現經雜化硅溶膠整理后的棉織物的明燃時間相比于未整理時顯著降低，最小達3.5S，燃燒損毀長度降低至整理前的一半，說明雜化硅溶膠蒙脫土復合材料可明顯提高棉織物的阻燃性能。

3.2 等離子體技術法

等離子體阻燃整理技術主要是通過電子、離子、自由基等電離氣體通過電暈放電和輝光放電在紡織品表面接枝特殊功能基團來改善織物的性能。黃時建[5]以芳綸織物為研究基礎材料，探索了處理介質（氧氣、氬氣、大氣），處理時間，極板間距等對整理后芳綸織物阻燃性能的影響，結果發現當用氧氣作為處理介質、在板間距為14m 時，同時等離子體處理3min，就可使芳綸織物達到最佳阻燃性能，整理后的芳綸阻燃性能滿足國標值。周天池等[6]利用低溫等離子體技術對滌綸聚酯纖維進行表面接枝改性，探索了不同反應條件對整理后滌綸纖維織物阻燃性能的影響，結果發現當浸軋25%濃度的磷酸二氫銨溶液后，在100℃條件下等離子體接枝6h，就可使滌綸織物阻燃性能達到最好，整理后的滌綸織物LOI 值可達29%，織物的明燃時間降低為1.9s。等離子體技術在織物阻燃領域的應用，使得織物阻燃改性減少了原料合成、高溫烘干、廢液處理等多種工序，操作簡單、高效環保。

3.3 層層自組裝法

層層自組裝法制備阻燃織物，主要是將阻燃涂料構建在織物的表面，通過含磷或者其他阻燃劑在織物表面形成阻燃涂層，進而使織物帶有阻燃性能。呂仲等[7]采用殼聚糖、木質素磺酸鈣、植酸鈣等作為組裝劑，對真絲織物進行層層自組裝阻燃整理，通過壓輥擠壓，阻燃劑溶液包覆在真絲織物表面，從而形成阻燃層，結果表明，真絲織物經過組裝5QL 后，各方面性能達到最優，整理后的真絲織炭長達109mm，斷裂強力提高了5.5%，水洗15 次后，測試發現LOI 值仍可達27%，織物的阻燃性能突出。樊崇輝[8]等采用層層自組裝法，并以氫氧化鎂和六偏磷酸鈉為阻燃主體，在棉織物表面構建了阻燃涂層，通過熱重分析儀、掃描電鏡、垂直燃燒儀等儀器，研究了棉織物經過層層自組裝法阻燃整理后在宏觀和微觀方面的性能，以及對阻燃性能的影響；結果表明自組裝4 層即可達到較好的阻燃效果，極限氧指數可達32%，且掃描電子顯微鏡觀察到棉織物纖維殘炭形貌保存完整。

3.4 表面光接枝法

表面光接枝阻燃整理法相比于其他阻燃整理方法具有高效性、快速性、無污染而且還能保持織物本身的物理特性。金銀山等[9]通過紫外光接枝技術對滌棉織物進行了阻燃改性整理，用丙烯酰胺作為接枝單體、以二苯甲酮作為光引發劑，將丙烯酰胺光接枝到滌棉織物表面。并對比研究了滌棉織物接枝前后力學、燃燒、極限氧指數、殘炭形貌等有關阻燃的表征因素，結果發現將丙烯酰胺接枝在滌棉織物表面，可明顯改善織物的阻燃性能，整理后織物LOI 值可達27.1%，陰燃時間由8.3s 降為0，當在600℃燃燒后殘炭量由接枝前的14%提高到23%。

3.5 生物大分子沉積法

生物大分子蛋白質中含有的磷酸基和二硫鍵，具有分子量高、結構復雜的特點，可給基體材料提供一種新型的阻燃體系，應用在織物上，可有效裹覆在織物纖維的表面，形成阻燃層。夏雙雙等[10]根據DNA 中含有的大量磷氮阻燃元素和特殊的雙螺旋結構，將其制成均勻的水溶膠，最后通過特殊工藝將其整理在聚乳酸織物表面，結果表明，在DNA 的協同阻燃下，聚乳酸織物的阻燃性能明顯提升，整理后的聚乳酸織物炭化面積可降至1.52cm2。

4 展望

面對越來越復雜的環境和情況，阻燃性能以及其他附加性能復合顯得尤為重要，未來在織物阻燃整理領域的開發潛力和空間較大。市場對阻燃防護服的智能化要求越來越高，集阻燃、隔熱、防水透濕、吸濕排汗等多功能為一體的阻燃織物將大受歡迎。一些新的整理技術和工藝手段也需要融合進阻燃領域，例如協同阻燃技術、微膠囊技術、泡沫整理技術等。阻燃織物不斷朝智能化、全面化、高性能化方向發展，對于織物的應用領域拓展有積極的推動作用。