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阻燃聚酰胺(绵纶)纤维——织物也能更安全

国民经济的发展与工业生产水平的进步使得越来越多的纺织品种进入了人们的日常生活中,而随之而来的因纺织品引燃而成灾的问题也显得越发严重。火灾调查结果显示,因纺织品不具备阻燃性能而被引燃并蔓延所导致的火灾占所有火灾事故的20%以上,如新疆克拉玛依友谊宾馆火灾、辽宁阜新艺苑歌舞厅火灾,即分别由幕布和沙发燃烧蔓延所致。

 

图1 纺织制品的应用

 

阻燃剂协会(EFRA)曾做过一项调查,发现每年仅欧洲就有5000人因火灾而失去生命,相当于10万人中就有1~2人死于火灾。而据英国年度火灾统计,英国发生的火灾中有20%是因纺织品燃烧所致,然而这20%的火灾所导致的死亡率却占到了所有死亡人数的50%以上。火灾事故的频发同样也给我国带来了严重的生命财产损失,见表1。

 

表1. 我国近几年火灾统计

 

聚酰胺(绵纶)是最早实现工业化生产的合成纤维,其产量占所有合成纤维的第二位。主要品种包括绵纶6、绵纶66等。虽然绵纶并不属于易燃纤维,但由于其熔融温度与着火点温度相差较大,在燃烧时容易发生收缩和熔融滴落的现象,进而传播火灾、引燃其他物质,因此在实际应用中所潜在的火灾风险更大,(图2)。随着人们安全环保意识的提升,如何改善织物的阻燃性,降低潜在风险也成为人们日益关注的重点。

 

图2 绵纶熔滴导致火灾扩大

 

目前,绵纶纤维阻燃性的提升主要可从两方面进行考虑:

一. 绵纶纤维本身阻燃性的提升

该类方式主要通过共聚或共混的方式,提高绵纶纤维本身的阻燃性能,具有永久阻燃,环保的优势,但成本相对较高。

①共聚阻燃改性,在绵纶的合成过程中掺入具有阻燃特性的共聚单体,利用阻燃单体与绵纶单体之间的反应活性使合成的聚合物基体本身即具有阻燃特性。用于绵纶中的共聚单体主要有磷、硫、卤素等。

②共混阻燃改性,即在绵纶聚合物中加入阻燃剂后直接纺丝,而所选用的阻燃剂必须满足如下条件:阻燃剂热稳定性优于绵纶纤维;熔融温度略低于纺丝温度;分解温度远高于纺丝温度;阻燃剂与绵纶具有良好的相容性。

绵纶中可选用的共混阻燃剂较多:如磷系阻燃剂中的低分子量含磷化合物;含卤阻燃剂中的溴代季戊四醇、氯代聚乙烯等。

 

二. 织物阻燃后整理

阻燃后整理即通过接枝、烘焙、涂覆和喷雾等方式在绵纶织物成型件的表面覆盖一层阻燃剂,从而提高制品的阻燃性。此类方法相对共聚/共混方式来说工艺简单、操作便捷,但可能会降低织物的强力和耐洗性,并影响其外观及手感。

①反应型,绵纶纤维表面因具有酰胺基团而具有一定活性,可与一些反应型阻燃剂发生取代反应而获得阻燃性。列如在200℃下,将绵纶纤维浸渍在含卤反应型阻燃剂溶液中进行处理,即可获得具有阻燃性的织物纤维。

②非反应型,该类方式将阻燃剂通过吸附沉积、非极性范德华力结合、粘合剂粘接等形式附着在纤维表面,起到阻燃效果。由于该方法采用了物理结合的方式,因此阻燃成分很难渗入绵纶纤维内部,使所制得织物的阻燃效果无法长久保持,同时影响织物耐洗性。

随着绵纶纤维应用领域的扩展与科技水平的进步,阻燃绵纶纤维织物的研究也必将取得更多突破性的进展,未来的趋势将主要集中于无卤环保绵纶纤维、无熔滴阻燃绵纶纤维,功能性阻燃绵纶纤维的开发。