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1阻燃纤维摘要：本文讲述了阻燃纤维的现状与发展趋势，根据纤维的用途，并对其进行改性，新型阻燃纤维有更优良的性能，发展前景广阔。关键词：阻燃；发展趋势；性能；聚酯纤维一、阻燃纤维的现状与发展趋势现在国内外市场上阻燃纤维已有几十个品种，传统加工的阻燃纤维主要是阻燃涤纶，阻燃腈纶，阻燃维纶。随着科学技术的进步，各国新近开发生产了多种阻燃纤维，如聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰胺一酰亚胺纤维、聚酰亚胺2080纤维、杂环聚合物聚苯并咪唑纤维(PIM2080)、酚醛纤维。这些特种阻燃纤维的阻燃效果都比较好，在工业及特殊领域有很大的用途。1.阻燃纤维的发展现状随着塑料、橡胶、合成纤维等聚合物材料及其制品的蓬勃发展，迅速代替了传统的钢材、金属、水泥、木材及棉麻等材料，广泛应用于工农业和军事等国民经济的各个部门，与人们日常生活息息相关。但是这些聚合物大多数是易燃、可燃材料，在燃烧时热释放速率大，热值高，火焰传播速度快，不易熄灭，有时还产生浓和有毒气体，对环境造成危害，危及人们的生命安全。因此如何提高聚合物的阻燃性已经成为一个急需解决的问题，而对聚合物进行阻燃处理是减少火灾的重要措施之一。国外一些发达国家在上个世纪六十年代就纷纷制订了有关使用阻燃产品的法律和法规，各国对阻燃制品相继制定严格的实施标准。随着人民生活与环境条件的不断改善,人们对阻燃纺织品性能要求越来越高,应投入力量和资金加大阻燃纤维的开发。日前,中国科大火灾科学国家重点实验室科研人员,用分子设计方法研究成功新型清洁、高效阻燃材料,这项技术成果已被列入国家高技术产业发展计划。阻燃聚合物改性粘土纳米复合材料用“层离纳米复合材料”和“嵌入纳米复合材料”方法,合理地将聚合物和无机物结合在一起,利用新的阻燃技术进行制备,可有效地克服现有阻燃材料的不足。2.阻燃纤维的发展趋势2.1混纺交织与功能复合化阻燃织物的混纺交织与功能复合化正在成为一种新的发展趋势，现在世界各国正在通过阻燃纤维的混纺交织开发具有双功能和多功能的阻燃织物。目前多数阻燃纤维或织物仅具有阻燃功能，不能满足某些部门的特殊要求，如阻燃拒水、阻燃拒油、阻燃抗静电，发展阻燃多功能产品势在必行。如在生产方法上采用多种形式相结合，对阻燃纤维织物进行防水、拒油整理；采用阻燃纤维纱与导电纤维交织以生产抗静电的阻燃纤维；利用阻燃纤维与高性能纤维进行混纺交织生产耐高温织物；采用阻燃纤维与棉粘胶等纤维混纺以改善最终产品舒适性并降低成本等。2.2绿色纺织品“绿色”纤维是当今合成纤维的最大热点和必然发展方向。所谓“绿色”纤维系指纤维生产消耗原材料不会破坏生态平衡，纤维的生产过程不会造成环境污染，纤维在穿用中对人体无毒害，纤维废弃后可再生。具体到阻燃纤维的绿色化是指，减少生产过程对环境和操作人员的毒害作用，防止纤维对穿用人产生不良影响，火灾发生时，会产生“二次毒害”（卤、磷，硫、氮等阻燃剂会产生有毒气体和浓重的烟雾，危害人体和环境）。世界各国尤其是欧美等发达国家相继制定了一系列环保法规和标准，对进口纺织品实施安全检测，限制非生态纺织品的市场流通和消费。欧盟生态纺织品标准Oko－TexStandard100）的产生，更在国际贸易中掀起了一股“绿色浪潮”，济南三太阻燃制品有限公司生产的阻燃涤纶织物已2顺利通过欧洲生态纺织品认证，为保护生态环境作出了重要贡献。2.3新型阻燃材料新型阻燃纤维是随着宇宙开发、航空、新能源、海洋及通讯技术等高新产业的发展需要而开发出来的一系列具有高性能(高强、高模、耐高温)、高功能(高感性、高吸湿、透湿防水、抗静电)的纤维。高技术耐高温阻燃纤维是其中的一个重要分支。高技术型阻燃纤维由于自身独特的化学结构，无须添加阻燃剂或进行改性，本身就具有耐高温阻燃的特性。具有代表性的高技性阻燃纤维主要有聚丙烯睛氧化纤维(PANOF)、聚苯并米哩(PBI)纤维等，暂不做详述。随着我国阻燃法规的不断健全,阻燃纤维纺织产品开发力度将不断增大,永久阻燃性织物将成为我国纺织品市场的新热点。阻燃纤维的应用范围也会越来越广泛。新技术阻燃纤维无疑有着美好的市场前景,然而,新技术纤维生产往往意味着引进新的设备、生产线和新技术,需要大量的投人,原有的纤维生产设备无法再利用,而传统的阻燃剂型阻燃纤维可利用现有生产设备,仅需做工艺参数上的调整,因此,阻燃剂型阻燃纤维仍然占据着阻燃纤维的统治地位,然而,随着新技术和发展,人民活的提高,防火识增强,以及对阻燃纤维材料的安全性、环保型要求的不断增加,新型阻燃纤维必将异军突起,逐步取代传统的阻燃纤维。二、对阻燃纤维的认识1、阻燃纤维的定义阻燃纤维的定义是当纤维在中、小型火源点燃下,会发生小火焰燃烧,一旦火源撤走,火焰又能较快地自行燃灭,是不会蔓延成灾的纤维。纤维的阻燃性一般用LOI来衡量。因为空气中的含氧率为21%,纤维的LOI21%,离开火焰后,在空中才能继续燃烧,LOI=25~31%,可认为基本不燃,如果纤维的LOI20%,该纤维就具阻燃性,对纺织纤维来说,在空气中易燃,但若有足够的空气流和较高温度时仍能引燃。LOI=35~40%,则认为完全不燃,考虑到气流作用等附加条件,一般来说LOI26%的，即认为是阻燃纤维。2、阻燃机理织物的燃烧过程需要经过一系列复杂的物理和化学变化。首先，可燃物质受到火（热）源作用，温度升高并伴随着纤维分解，产生可燃性气体、不燃性气体和碳化残渣；然后，可燃性气体与空气中的氧混合引起燃烧，并释出大量燃烧热；燃烧热又对纤维进行作用，从而促使燃烧反应连续进行。从燃烧的过程分析，要达到阻燃的目的就必须控制住固相分解，减少可燃气体的产生；或抑制气相燃烧，削弱可燃气体的热能。目前比较成熟的阻燃机理有以下四种：（1）熔融覆盖机理阻燃剂与火源接触后产生玻璃状隔离膜，把被燃物覆盖起来使之与氧气隔开，达到阻燃的目的。（2）气体机理根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。用阻燃剂捕捉燃烧反应中的自由基，可降低燃烧区的火焰密度，使燃烧反应速度下降直至终止，从而达到阻燃的目的。（3）吸热反应机理在高温条件下，阻燃剂发生了强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度，有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。（4）化学机理阻燃剂作为一个组分参加化学反应，生成不燃或难燃物质，达到阻燃目的。3、阻燃纤维的生产方法3.1提高成纤聚合物的热稳定性3（1）在成纤高聚物的大分子链中引入芳环或芳杂环，增加分子链的刚性、大分子链的紧密度和内聚力。如芳纶1313、芳纶1414、聚酰亚胺纤维、聚芳砜酰胺纤维等。（2）通过纤维中线型大分子链间交联反应生成三维交联结构，从而阻止碳链断裂，成为不收缩、不熔融的阻燃纤维。酚醛纤维就是这种技术制造的阻燃纤维。（3）将纤维置于200℃～300℃高温的空气氧化炉中，使纤维大分子发生氧化、环化和碳化等反应，直线型分子链转化为耐热的梯形结构。聚丙烯腈预氧化纤维就属此类。3.2对原丝进行阻燃改性（1）共聚法。在成纤高聚物的合成过程中，把含有磷、卤、硫等阻燃元素的化合物，作为共聚单体引入大分子链中，然后再把这种阻燃性成纤高聚物用熔融纺或湿纺制成阻燃纤维。目前，生产的阻燃涤纶和阻燃腈纶大多采用这种方法。（2）共混法。将阻燃剂混炼入纺丝熔体或原液中纺制阻燃纤维。如在粘胶原液中混炼入磷化物，在醋酯原液中混炼入溴和磷。（3）后处理改性。将湿法纺丝过程中的初生纤维，用含有添加型阻燃剂的溶液处理，使阻燃剂渗入纤维内部，而获得阻燃性。这种方法工艺简单，但阻燃纤维的阻燃持久性不如原丝改性法。4、阻燃纤维的种类4.1阻燃粘胶纤维。工业上制造耐久性阻燃粘胶纤维的方法,主要有共混阻燃改性和接枝共聚阻燃改性。4.2阻燃聚丙烯睛纤维。制造耐久性阻燃睛纶的方法,主要有共聚阻燃改性、共混阻燃改性、热氧化法几种。而热氧化法是睛纶的特有方法。4.3阻燃聚乙烯醇纤维。即维纶。4.4阻燃聚醋纤维。即涤纶。4.5阻燃聚丙烯纤维。即丙纶,是成本最低廉的一种合成纤维。在土工布、防护服、装饰行业具有广泛的应用前景,其极限氧指数为。4.6阻燃聚酞胺纤维。即锦纶,是一种高强、耐磨、弹性好、易染色的纤维,产量仅次于涤纶,其极限氧指数为。由于其特殊的组成,该纤维的阻燃研究一直未有较大的进展。4.7阻燃聚芳酞胺纤维。即芳纶,具有高强、高模、耐高温性。不同组成和结构的芳纶,具有不同的耐热、阳燃性能。4.8PBI纤维。即聚苯并咪哩纤维,是一种非热塑性阻燃纤维,具有阻燃、耐高温、耐磨、耐化学药品、穿着舒适等优良性能。4.9PPS纤维。即聚苯硫醚纤维,是一种优良的耐热、耐化学品纺织,并有良好的纺织性能,主要用于防护织物。4.10PTO纤维。即聚对苯二甲酞草酸双眯金属赘合纤维,具有优异的阻燃和绝热性能,可作防火服和隔热服。三、阻燃纤维的性能1、阻燃纤维的性能1.1阻燃、耐高温纤维一般应具备的条件在高温下能保持常温时的力学性能,长时间暴露在高温环境下,不发生热裂解反应，具备一般纤维的材料加工性能,具体地说,具有难燃、防火耐热的性能。1.2工业上赋予纤维的阻燃性的方法主要有提高成纤高聚物的热稳定性和原丝阻燃改性两种,目前已开发的阻燃纤维按性能可分为三大类：1.2.1具有较高的强度、可纺性,适宜于制造阻燃和耐热织物的纤维,材料如芳香族聚酞胺,聚4酞亚胺类纤维,这类纤维由于在成纤高聚物的大分子链中加人芳香环或芳杂环,增加了分子链的刚性,大分子链的密集度和内聚力,从而提高了其热稳定性。这类纤维中不含阻燃元素,耐热阻燃性能优良,可纯纺,也可与其它纤维交织,获得综合性能优良的阻燃耐高温织物。1.2.2具有良好的阻燃及耐热性能,但是机械强度较低,可纺性差,适宜于制毡和层压类制品或与高强纤维进行混纺织造。1.2.3具有阻燃特性的常规合成纤维,如阻燃聚醋、阻燃粘胶、阻燃睛纶等。这类纤维一般通过原丝阻燃改性获得,其特点是纺织品加工容易,价格低廉,可在只要求阻燃性能的织物中应用,并可作为高价阻燃的混纺纤维。目前阻燃纤维的开发和研制在发达国家中十分活跃,各国竞争极为激烈,预计未来年,阻燃纤维的生产增长率每年为,其中美国和日本几乎生产和研制了所有门类的阻燃纤维,并不断完善各类产品的品质,以适应实际消费的需要。在在西欧,以德国和法国在这方面的研究比较活跃,其次是英国和奥地利。我国阻燃纤维的生产情况已具中试规模,但没有形成工业化生产,性能与外国相比还有较大的差距,没有获得应有的社会和经济效益。2、几种常见的阻燃纤维2.1芳香族聚酞胺纤维芳香环聚酞胺纤维在国内称之谓芳纶,这类纤维的高分子结构中都有芳香环,其中主要品种有芳纶、芳纶、芳纶、芳纶,其中芳纶属于阻燃耐高温纤维,它由间苯二胺和间苯二酞氯缩聚后,经干法和湿法纺丝所制得的一种全聚芳酞胺纤维。2.2聚丙烯睛氧化纤维是生产碳纤维的中间产品,居合成纤维和阻燃纤维的榜首,属于永久性难燃纤维。其中可达,具有优良的阻燃性,直接与火焰接触不熔融粘着,有自熄性,燃烧后仅碳化,具有优良的热稳定性,由于它的分子结构本身所赋予的,而不象一般纤维靠添加阻燃化合物,因此,其产品具有永久性的耐燃性,所以值高和永久的耐燃性是它的两大特点。2.3其它阻燃高温纤维其它特殊纤维,还有芳族聚酞亚胺纤维、酚醛纤维、丙烯酸、丙烯酞胺共聚纤维,它们除了阻燃耐高温这一特点外,各自还具有其它特殊性能,以上多数属于芳香族高分子物质,具有优良的耐高温阻燃性能,可用于各种工业滤布、飞机部件、阻燃地毡、体育用品以及某些特殊用途等。四、阻燃纤维的应用服用防护服：消防、焊工等工作服和军服一般服装：睡衣、婴幼儿等服装非服用家庭装饰用：地毯、窗帘、墙布等床上用品：毛毯、被、床罩等家具用：椅套、台布、家具包布交通运输用：飞机、轮船、火车内饰用布军事用：炮衣、帐篷布等工业用：滤布等公共场所用：装饰墙布（毡）、窗帘、帷幕、装饰包布等其他：假发、人造毛皮、长毛绒玩具五、阻燃纤维的改性5纤维大分子与阻燃剂的结合方式，既可以是化学结合，也可以是物理结合。与纤维的化学结构、用途和需求量等因素有关。常用的主要方法有：1、共聚法。是将含阻燃元素（卤素、磷、硅等）的化合物，作为共聚单体通过化学方法引入成