搜索
功能纤维一、阻燃纤维（一）燃烧的基本知识1、热对纤维的作用（1）物理作用二级转变温度Tg熔融温度Tm热裂解温度Tp燃烧温度Tc(2)化学作用热裂解热氧化裂解2、燃烧的初期特性闪点和燃点3、稳定燃烧的条件（1）燃烧热的产生（图）（2）燃烧热的散失（图）4、燃烧的分类直接蒸发——蒸发燃烧（酒精、汽油、硫磺、石蜡）热分解——分解燃烧（煤、木材）固体原貌残存——表面燃烧（木炭、焦炭）上述三种称为界面燃烧内部燃烧——与内部含氧源起反应（火药）5、可燃范围（二）纤维燃烧过程纤维—加热—熔融—空气—解聚分解—可燃性气体—空气—可燃混合气体—点火—有焰燃烧——烟气（三）、纤维燃烧的特点1、燃烧热大丙纶43.96木材14.64腈纶35.9煤23.01尼龙30.84涤纶23.8氯纶18.05－28.03羊毛20.7棉18.8粘胶16.32、火焰温度高：丙纶2120℃香烟500－800℃腈纶1860℃火柴800－900℃3、燃烧速度快：4、产生有毒气体5、熔融、滴落现象（四）影响纤维燃烧的因素1化学组成H含量N含量阻燃元素含量CP＝（H/C）-0.65（F/C）1/3-1.1（Cl/C）1/3-x（Br/C）1/32、分子结构刚性链结构规正微观缺陷结晶度3、炭化倾向LOI＝（17.5＋0.4CR）/100CR——加热至850℃时，以重量百分数表示的炭化残渣量4、织物结构5、环境因素压缩空气中，织物燃烧速率增加。湿度会影响燃烧速度，但粘胶例外。温度与纤维LOI关系密切，如棉纤维：初始温度为25℃时，LOI＝18初始温度为150℃时，LOI＝14（五）纤维阻燃剂的种类元素周期表中：第Ⅴ族：氮、磷、锑、铋第Ⅳ族：硼、铝第Ⅵ族：硫第Ⅶ族：氯、溴镁、钡、锌、锡、钛、铁、锆、钼的化合物类型：反应型阻燃剂（与纤维大分子结合）添加型阻燃剂（分散状态）无机阻燃剂和添加剂有机阻燃剂有机磷系阻燃剂（含卤、不含卤）有机卤系阻燃剂（氯系、溴系）1、无机阻燃剂独效阻燃剂—赤磷、聚磷酸氨、磷酸氨阻燃协效剂—锑系：氧化锑、卤化锑锡系：氧化锡、氢氧化锡辅助阻燃剂—钼系：氧化钼、八钼酸氨锆系：氧化锆、氢氧化锆硼系：硼酸锌、偏硼酸钡阻燃填充剂—氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙2、有机阻燃剂含卤有机磷系阻燃剂—三（氯乙基）磷酸酯、磷酸三（2、3－二溴丙基）酯、磷酸三（2、3－二氯丙基）酯不含卤有机磷系阻燃剂—磷酸三辛酯、磷酸丁乙醚酯、辛基磷酸二苯酯有机氯系阻燃剂—氯化石蜡、氯化氯乙烯、全氯环戊癸烷有机溴系阻燃剂—四溴丁烷、四溴双酚A、六溴环十二烷、六溴三丙稀异氰酸酯、六溴苯、五溴甲苯、溴化苯乙烯、十溴二苯醚注：碘化合物不稳定。（六）阻燃剂的阻燃机理1、吸热作用具有高热容量的阻燃剂，高温下发生相变。如：硼砂有10个分子结晶水，释放出的结晶水要夺取142KJ/mol的热量氢氧化铝的阻燃作用也是如此Al(OH)3——Al2O3＋H2O2、覆盖作用高温下生成的稳定覆盖层，或分解生成泡沫状物质覆盖于材料表面，使材料因热分解而生成的可燃性气体难于逸出，并对材料起隔热和隔绝空气作用。如：磷酸酯类化合物和防火发泡涂料等。3、气体稀释作用阻燃剂释放出N2、CO2、SO2、NH3等不燃性气体，使燃烧气体的浓度被稀释到燃烧极限以下，或使火焰中心部分区域的氧气不足，阻止继续燃烧。如：磷酸铵、氯化铵、碳酸铵等加热时就能产生这种不燃气体。阻燃作用的大小顺序是：N2≥CO2≥SO2≥NH34、转移效应（凝聚相阻燃）改变热分解的模式，从而抑止可燃气体产生，如利用酸或碱使纤维素产生脱水反应。如氯化铵、碳酸铵的阻燃作用为：（C6H10O5）n——6nC+5nH2O5、抑止作用（气相阻燃、捕捉自由基）能够切断着火燃烧连锁反应的抑止剂。常用的溴类、氯类阻燃剂就有这种抑止效应。6、溶滴作用转移热量。7、微粒的表面效应若在可燃性气体中混有一定量的惰性微粒，它不仅能吸收燃烧热，降低火焰温度、形成壁面效应。8、协同作用不同类型的阻燃剂混合使用，有时会获得很好的阻燃效果。机理尚不清楚。（七）阻燃方法单体—（聚合）—聚合物—（纺丝）—纤维—（纺织）—织物1、提高成纤高聚物的热稳定性（1）在大分子链中引入芳环或芳杂环（2）交联反应（3）氧、氮原子与金属离子螯合交联形成立体网状结构2、原丝改性共聚法共混法3、接枝改性用放射线、高能的电子束或化学引发剂，使纤维与乙烯基型的阻燃单体发生接枝共聚。芯部接枝表面接枝均匀接枝4、后处理改性将湿法纺丝的初生纤维，用含有添加剂型阻燃剂（或金属离子）的溶液处理，使阻燃剂或金属离子渗入到纤维内部而获得阻燃性。适用于粘胶纤维、腈纶纤维、维伦纤维的阻燃。5、织物的阻燃处理浸扎焙烘法：浸扎—予烘—焙烘—后处理。浸渍烘燥法：又称吸进法有机溶剂法：非水溶性的阻燃剂涂布法：喷雾法：（八）常用纤维的阻燃处理1、羊毛纤维无机化合物：硼酸盐、磷酸盐。氧化钛、锆盐。有机化合物：二甲基甲醛、含卤有机酸，在有机酸酐共存下处理。硫代尿素-磺酸铵-磷酸盐处理。典型处理方法：置于二甲基甲酰胺中，吸附氯菌酸酐，有较好的阻燃性，耐洗涤性高。2、纤维素纤维磷酸氢二铵和磷酸二氢铵—最早的方法，不耐水洗。APO阻燃处理和交联—耐久性好、价格高、有害。THPC和THPOH以及N-羟甲基-β（二甲基膦基）丙酰亚胺—目前广泛使用。3、腈纶共聚法：丙烯腈单体与氯乙烯、偏二氯乙烯、偏二溴乙烯及溴乙烯等进行共聚。一般含量达到1/3，具有较好的阻燃性。如腈氯纶，含量40~60%，LOI=27~28。偏氯腈纶，含量20~60%，染色性较好。共混：在纺丝原液中混入阻燃剂，主要有：无机金属化合物：氧化锑、氯化锑、钛酸钡、草酸锌、磷酸钙、硼酸钙。有机低分子物：卤代磷酸酯类、四溴邻苯二酸酐及有机锡化合物。高分子物：聚氯乙烯、氯乙烯和偏二氯乙烯共聚物等。后处理阻燃改性：在纺丝成型过程中，对初生纤维用阻燃剂处理。例如，在凝固浴中添加六溴苯、六氯苯或三氯乙酐。用金属盐（氯化锗、氯化钴、碳酸钴、硫酸铜）进行处理。用磷酸进行交联处理。热氧化法：在一定张力下连续通过200~300°C的空气氧化炉，停留数十分钟至数小时。LOI=55~62%。火焰中不熔融，不软化、不收缩。4、锦纶共混：以该法为主。添加含卤芳香族化合物（五溴苯、六溴苯、五溴乙苯等）和某种有机酸。强度较高添加量较少（1~7%）力学性能和染色性与常规锦纶类似。另一种方法是与三聚氰胺及三聚氰酸共混。具有较好的机械和阻燃性能，阻燃剂加热量3~15%共聚：主要与含磷单体共聚，纤维中含有35%左右的磷，即可获得自熄性，非常稳定。5、涤纶共混：要求阻燃剂在纺丝温度下不发生分解与升华，粒径小于1微米。主要有氯化叔膦、磷酸酯、联苯、二苯醚及二苯胺类多溴代化合物。限氧指数可达30%。共聚：对共聚单体的要求较高，有磷酸酯和苯基磷酸衍生物，四溴双酚A及其羟烷基衍生物、溴代芳香族二元酸等。耐久性极好。辐照接枝：纤维置于氯气中，室温下用γ射线照射，引起氯化反应，引入12%的Cl（氯）后，即具有阻燃性，15%时，有自熄性。辐照接枝溴乙烯可将溴引入。5、丙纶非极性化合物，阻燃处理最佳方法为添加型改性。采用阻燃母粒纺丝最为有效。阻燃母粒主要成分：六溴环十二烷极限氧指数可达31.5。氧化锑作为协效剂添加1~5%。7、维纶共聚阻燃改性：用85%~88%氯乙烯和12%~15%醋酸乙烯共聚制成氯醋纶。9倍牵伸，强度3.0cN/dtex。但耐酸性差。共混阻燃改性：20%~90%PVA和80%~10%PVC共混制取水溶性纺丝原液，加入0.1%~7%微细粉末状阻燃剂锡化物（氧化锡、氯化锡），经湿法纺丝制得。其极限氧指数可达35.9%，手感性能优良。还可以采用添加型阻燃剂，如十溴二苯醚、氧化锑与PVA共混，加入量为12%~20%。化学交联法：在PVA中加入25%~80的PVC和硼酸（或硼酸盐），配成纺丝液，在碱性凝固浴中湿纺。由于硼的引入，PVA分子间发生少量交联，可制得耐水溶性较好的维纶。8、粘胶纤维共混改性：在粘胶原液中混入添加型阻燃剂，经纺丝凝固成型。服用性能优异。阻燃剂以磷系为主，如环状硫代焦磷酸酯、丙氧基磷腈齐聚物、聚氯代磷酸酯、磷酸三卤烷基酯等。含磷量3%左右。阻燃纤维用途：民用服装：儿童装、老年服家居及床上用品：窗帘、幕布、床单公共场所：地毯、墙布产业用：消防服、电焊服、绳索、过滤布交通工具用：座椅内饰、保温层儿童玩具二、芳香纤维是指带有芳香气味的纤维。（一）芳香物质的分类芳香：是通过嗅觉器官刺激中枢神经系统所形成的一种物理感觉。价值：炫耀个人身分和环境气氛具有心理上、生理上的医疗保健功能。历程：古代祭祀——达官贵人——医疗功效世界上的有味物质40万种，芳香气味的物质仅有5000种，常用芳香物质1500种。目前香型分类尚无定论，大致分为柑桔香、青草香、花香、林木香、东洋香及各种混合香。1、植物香料各类具有芳香气味的植物，涉及花、叶、茎、果实、根各个部分。提取方法：水溶解水蒸汽蒸馏溶剂萃取可以提取植物精油的植物，品种繁多，但需要大量资源才能提取少量香料。如用3吨玫瑰花才能制成1kg香料。2、动物香料数量极少，世界上仅有麝香、龙诞香等4种。麝香最为著名，我国西南－尼泊尔一带，约20－40克，每千克10万美元。1939年，鲁奇因分析出麝香的化学成分而获得诺贝尔奖。香气浓郁。3、合成香料19世纪末期，合成香料问世，开始广泛应用，打开了市场的大门。各种芳香气味的心理医疗效果:醒神——薄荷、桉树、柠檬、马鞭草、香茅、麝香草、玫瑰、迷失香各种芳香气味的心理医疗效果:催眠——檀香、橙花油、熏衣草各种芳香气味的心理医疗效果:抑制食欲——艾蒿精油、迷失香精油、桉树精油、松藻精油各种芳香气味的心理医疗效果:促进食欲——麝香草、月桂叶、柠檬、肉豆蔻、香精花、洋葱、大蒜各种芳香气味的心理医疗效果:抗偏头痛——橙香、柠檬、佛手柑、熏衣草、迷失香、欧薄各种芳香气味的心理医疗效果:厌烟——橙香、柠檬、佛手柑、肉桂、肉豆蔻、香姜花各种芳香气味的心理医疗效果:催淫——檀香木精油、土香根精油、劳丹胶精油、琥珀、麝香各种芳香气味的心理医疗效果:清心镇静——熏衣草、佛手柑、柠檬、迷失香、欧薄荷、玫瑰、肉桂、肉豆蔻(二)芳香纤维的技术类型芳香与纺织品的结合由来已久，最初的办法很简单：喷洒或缝缀——熏香——活性炭吸附——涂香和浸香（水溶液中浸渍、粘合剂涂层、微胶囊整理）1、共混型纤维基材（常规聚酯和聚酰胺类）＋分散剂（分子量2000－4000的聚酯多元醇）＋增粘剂＋香料。缺点：芳香物质的沸点在250℃以上，否则挥发。2、包芯型直接借用芯鞘复合纤维技术。鞘层：聚酯、聚酰胺。芯层：熔点特别低的聚合物如聚乙烯共聚物或均聚物。芳香物质加入到芯层。香味只能沿纤维纵向从端面逸出。改进：中空包芯型3、吸入型解决低沸点问题。乙烯－醋酸乙烯共聚物以共混方式纺入，浸入油性芳香剂中——加压或常压下保持一定时间，吸收足够的芳香剂。优点：对芳香物质的沸点没有限制挥发缓慢、不溶于水改善作业环境，提高纺丝工艺性能（三）芳香纤维举例1、“花之精”芳香纤维采用微胶囊技术，以聚氨酯为微胶囊壁材，用硅系特殊粘合剂进行涂敷加工。有15种香型。2、森林浴纤维复合包芯纤维，鞘部：聚酯，芯部：刺柏天然精油的复合聚合物。有一种漫步在森林中的感觉，使人神清气爽，忘记疲劳。3、共混型芳香纤维沸点250℃以上的芳香物质＋平均分子量2000－4000的脂肪族聚酯多元醇＋平均粒子直径0.1－0.5微米的TrO2微粒。混合后，掺入聚酯纺丝液中，获得内部物质均匀分散的聚酯短纤维。其他各种类型：4、微胶囊共混型芳香纤维5、包芯中空型芳香纤维6、中空型多芯芯鞘芳香纤维7、吸入型共混芳香纤维8、吸入型非完全包芯芳香纤维三、抗菌纤维是指在织物形成之前就赋予抗菌性的纤维。（一）抗菌的价值微生物广泛存在，包括细菌、霉菌、放线菌、酵母等菌类达数千种，人类处于细菌的包围之中。纤维上也附着很多微生物，一般在103－108个/cm2之间，条件适宜就会迅速繁殖，产生危害。1、医护用品的主要性能要求医院的服装、被单、窗帘、地毯等纺织品。2、食品卫生的主要措施工作服、围裙、抹布