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涤纶面料阻燃整理技术的应用

王兴福孙丽华北京洁尔爽高科技有限公司技术中心主任高级工程师天津鑫利达针棉纺织品有限公司总工程师

原载：第七届全国印染后整理论文集

【摘要】本文根据涤纶面料渗透性差、易燃的特点，经过大量试验摸索出涤纶面料的加工工艺，并对阻燃的机理、阻燃测试方法及相关阻燃标准进行了阐述。

一、前言
近年来，在我国平均每年发生的火灾次数为3至4万起，死亡人数2至3千人，火灾损失折合人民币2至3亿元，而且有上升趋势。据美、英、日等国对火灾起因的调查，由纺织品引起的火灾占火灾总数的一半。所以防止由纺织品引起的火灾问题引起世界各国人们的重视。
随着各类民用和产业用纺织品的消费量迅速增加，特别是各种室内装饰、舱内装饰织物和床上用品的需求量日益增加，由纺织品引起的火灾也不断增加。本世纪60年代日本、欧美等发达国家对纺织品的阻燃整理提出了要求，并制定了各类纺织品的阻燃标准，我国也制定了相应的阻燃标准、明确提出了阻燃制品的测试方法和技术指标，对纺织阻燃的质量控制提供了保证。在应用方面，从纺织品的种类和适用场所限制非阻燃织物。
由于涤纶织物来自合成材料的特性，所以具有非常易燃的特点，因而涤纶阻燃纺织品的开发显得极为重要。另外由于涤纶阻燃纤维在纺丝过程中受到阻燃材料添加量的限制，所以很难达到理想的阻燃效果。根据涤纶纤维的特点，我们采用北京洁尔爽高科技有限公司的涤纶阻燃剂ATP通过浸轧法在高温定型过程中，使阻燃材料的小分子嵌入涤纶的大分子之中，形成良好的键合，既表现出良好的阻燃效果，又有出色的耐洗性。
二、涤纶纤维的阻燃机理
涤纶纤维的种类很多，其结构也不尽相同，因此，其燃烧情况也各异。纺织品的燃烧也和其他物质一样，必须具备三个条件：热、空气和可燃物。纺织品的燃烧，都是由外来热源引起的，当热源的温度达到一定的高度时，使其分解或裂解产生可燃性气体，与空气中的氧气混合而使其着火。其间，在气相、液相和固相中发生的物理的和化学的反应十分复杂，同时受到种种因素的影响，所以，至今仍难对它进行定量分析。对纺织品燃烧的定性说明也还不很完善。
纺织品燃烧的过程包括加热、熔融、裂解和分解、氧化和着火等步骤。在各个步骤进行的速度还受到许多因素的影响。纺织品加热后，首先是水分蒸发、软化和熔融这样的物理变化，继之才是裂解和分解等化学变化。物理变化与纺织纤维的比热、热导率、熔融热和蒸发潜热等有关；化学变化又决定于纤维的分解和裂解温度、分解潜热的大小。另外，纺织品的种类、组织结构、表面形态等对其燃烧也是有影响的。
1．涤纶纤维的热裂解
纤维的热裂解在纺织品的燃烧过程中是一个至关重要的步骤，它决定裂解产物的组成和比例，对能否续燃关系极大。了解纺织品的热裂解及热裂解的产物，可以帮助我们研制阻燃剂和制定纺织品的阻燃整理工艺。通过阻燃整理使这些易燃物质减少或将其封闭，以达到阻燃的目的。
涤纶纤维是应用较广的合成纤维之一，它的燃烧与其他合成高分子材料一样，和高温热源接触，吸收热量后发生热裂解反应，热裂解反应生成易燃气体，易燃气体在空气(氧)存在的条件下，发生燃烧，燃烧产生的热量被纤维吸收后，又促进了纤维继续热裂解和进一步燃烧，形成一个循环。合成纤维持续燃烧，必需具备下列条件：①高聚物分解，能产生可燃气体；②燃烧产生的热量，足以加热高聚物，使之连续不断地产生可燃气体；③产生的可燃气体能与氧气混合，并扩散到已点燃的部分；④燃烧部分蔓延到可燃气体与氧气的混合区域中。针对这四个条件，人们提出了阻燃的基本原理：减少(或者基本没有)热分解气体的生成，阻碍气相燃烧的基本反应，吸收燃烧区域的热量，稀释和隔离空气。
2．涤纶纤维阻燃机理
材料的阻燃性，常通过气相阻燃、凝聚相阻燃及中断热交换阻燃等机理实现。抑制促进燃烧反应链增长的自由基而发挥阻燃功能的属气相阻燃；在固相中延缓或阻止高聚物热分解起阻燃作用的属凝聚相阻燃；将聚合物燃烧产生的部分热量带走而导致的阻燃，则属于中断热交换机理类的阻燃。但燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响和因素，将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的，实际上很多阻燃体系同时以几种阻燃机理起作用。
涤纶纤维织物的阻燃整理改性方法工艺简单、成本低，从流通的多样性及对阻燃要求程度多方面的适应性来看，较原丝改性方法有利。但阻燃剂如果用量多，则对织物的手感和色泽影响较大。聚酯纤维织物阻燃整理的方法大致有以下三类：
1)将阻燃剂设计成象分散染料那样的吸附型结构，采用整理-染色一浴法工艺。如阻燃剂JLSUN®ATF。
2)用热溶法将与聚酯纤维亲和性很大的阻燃剂固着在纤维上。适合于这种方法的阻燃剂品种不多，对手感影响小，耐洗牢度好。如阻燃剂JLSUN®ATF。
3)溶出型阻燃剂使用方便，阻燃效果良好，适用于天然及化学纤维织物和纸张的不耐洗涤阻燃整理，还适用于宾馆、汽