淺談阻燃技術(shù)在滌綸制品中的應(yīng)用

淺談阻燃技術(shù)在滌綸制品中的應(yīng)用

1滌綸阻燃技術(shù)近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高，絲綢纖維被廣泛用作重要的服裝材料。然而,滌綸纖維的可燃性增加了其使用時(shí)發(fā)生火災(zāi)的可能性。為了減少火災(zāi)的發(fā)生,滌綸阻燃技術(shù)得到了快速的發(fā)展。滌綸阻燃技術(shù)的使用,有效地保障了滌綸材料使用的安全性,對(duì)促進(jìn)滌綸的廣泛使用有著積極的作用。下面將來(lái)談?wù)劀炀]阻燃技術(shù)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)。2阻燃方法的選擇滌綸阻燃的方法多種多樣,按阻燃劑的引入方式和生產(chǎn)過(guò)程,可將滌綸的阻燃改性方法分為以下幾種:在縮聚階段或酯交換階段加人反應(yīng)型阻燃劑進(jìn)行共縮聚;加入添加型阻燃劑在熔融紡絲前向熔體中;以含有阻燃成分的聚酯與普通聚酯進(jìn)行復(fù)合紡絲;在滌綸或織物上進(jìn)行反應(yīng)型阻燃劑接枝共聚;進(jìn)行滌綸織物的阻燃后處理。前三種方法為原絲的阻燃改性,后兩種方法為表面處理改性。能夠達(dá)到長(zhǎng)久的阻燃效果是共聚法的主要優(yōu)點(diǎn),不會(huì)對(duì)織物的機(jī)械性能產(chǎn)生很大的影響,國(guó)外工業(yè)化的阻燃滌綸品種,主要采用就是共聚法阻燃改性方法,但共聚法也有其缺點(diǎn),就是工藝相對(duì)比較復(fù)雜,而且開(kāi)發(fā)成本較高;操作費(fèi)用低和簡(jiǎn)單易行是共混法的主要優(yōu)點(diǎn),但共混法難以找到合適的添加型阻燃劑,而且耐久阻燃性要遠(yuǎn)差于共聚法,除此之外,共混阻燃改性還需要解決其毒性、界面相容性以及分散性等問(wèn)題;復(fù)合紡絲阻燃改性一般都使用皮一芯型結(jié)構(gòu),是以共混型阻燃聚酯或共聚型為芯,普通聚酯為皮層復(fù)合紡制而成,這種紡絲方法適用于耐水解性比較差的,如部分膦共聚改性阻燃聚酯;接枝阻燃改性是使聚酯與乙烯基型的阻燃單體通過(guò)用化學(xué)引發(fā)劑、紫外線或高能電子束輻射發(fā)生接枝共聚的一種方法,該方法不但效果好而且而持久性強(qiáng),但后接枝共聚和復(fù)合紡對(duì)生產(chǎn)成本和技術(shù)條件的要求都比較高,因此,難以被普遍采用;適用面廣、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉是后整理法的主要優(yōu)點(diǎn),同時(shí),后整理法能夠滿足不同程度的阻燃要求,但其阻燃劑持久性不理想,而且用量較大,影響織物與纖維的強(qiáng)力和手感等物理機(jī)械性能,目前在滌綸阻燃后整理法仍是的重要方法之一,特別是含磷共聚型阻燃劑,其因具有發(fā)煙量低、效率高以及無(wú)毒等特點(diǎn),而受到人們的廣泛關(guān)注。3絲綢的燃燒和鎖定機(jī)3.1環(huán)烯體化合物的生成在滌綸受熱分解的過(guò)程中會(huì)有大量的煙霧、熱量以及可燃性物質(zhì)生成。在受熱的初始階段,分子中會(huì)有環(huán)狀低聚物生成,經(jīng)過(guò)B-H的轉(zhuǎn)移生成乙烯基酯和羧酸,通過(guò)脫羧對(duì)苯二甲酸會(huì)生成二氧化碳、酸酐苯甲酸等,在乙烯基酯分子鏈之間會(huì)有鏈脫離過(guò)程和聚合反應(yīng)的發(fā)生而生成環(huán)烯狀交聯(lián)結(jié)構(gòu),繼續(xù)降解則會(huì)生成一氧化碳、酸酐乙醛以及小分子的酮類(lèi)物質(zhì)等,同樣可能會(huì)有活潑的自由基產(chǎn)生。3.2減少可燃性氣體的生成量磷系阻燃劑是滌綸纖維所用的主要無(wú)鹵阻燃劑,磷系阻燃劑的阻燃機(jī)理是通過(guò)對(duì)聚合物炭化的促進(jìn),減少可燃性氣體的生成量,從而起到阻燃的作用。磷系阻燃劑改性的阻燃滌綸燃燒的過(guò)程中,生成在其燃燒表面的無(wú)定形碳能有效地將氧氣以及熱量與燃燒表面進(jìn)行隔絕,此外,磷酸類(lèi)物質(zhì)在分解過(guò)程中會(huì)吸收大量的熱量,對(duì)聚酯的降解反應(yīng)也起到了一定的抑制作用。4為避免氧化和磷污染而轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)化4.1共混型芳香族溴系阻燃劑和阻燃聚酯纖維溴代物是滌綸阻燃處理的鹵素化合物中最為主要的一種。溴類(lèi)阻燃劑的應(yīng)用比較廣泛,主要是因?yàn)槠渥枞夹Ч?而且添加量也相對(duì)較小。上世紀(jì)開(kāi)發(fā)了許多共混型芳香族溴系阻燃劑和阻燃聚酯纖維,它主要是用溴二苯醚作為阻燃添加劑與聚酯共混紡絲而成。所有的溴系阻燃劑當(dāng)中,含溴量最高的為十嗅二苯醚,其分解溫度一般都高于350℃,而且具有極佳的熱穩(wěn)定性、較高純度以及燃燒時(shí)過(guò)程中不會(huì)有大量的有毒氣體產(chǎn)生。4.2降低耐光牢度盡管鹵素阻燃劑具有較好的阻燃效果,但其也存在許多不足之處,如在滌綸紡絲的過(guò)程中,鹵素阻燃劑會(huì)嚴(yán)重腐蝕噴絲板和設(shè)備,通常會(huì)降低滌綸的耐光牢度,一旦有光照射到染料,就會(huì)使其與溴化物發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致纖維變黃,顏色惡化。在燃燒時(shí)含鹵素的阻燃材料時(shí),會(huì)有腐蝕性和刺激性的鹵化氫氣體放出,尤其是在高溫裂解或燃燒一些含鹵素類(lèi)阻燃體系時(shí),會(huì)導(dǎo)致有毒物質(zhì)的產(chǎn)生,嚴(yán)重威脅生命與財(cái)產(chǎn)的安全,因此,無(wú)鹵化阻燃材料的使用比較廣泛。4.3阻燃滌綸纖維隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)以及對(duì)阻燃材料和火災(zāi)研究的不斷深入,越來(lái)越重視具有低毒及低煙的磷系阻燃劑。磷的質(zhì)量百分含量為5%時(shí)就會(huì)導(dǎo)致滌綸產(chǎn)生自熄的行為,而在同等的條件下,溴的質(zhì)量百分含量要占到17%左右才會(huì)導(dǎo)致滌綸產(chǎn)生自熄的行為。磷系阻燃劑的綜合性能比較強(qiáng),磷系阻燃劑不但可以避免由鹵素阻燃劑引起的纖維脆性增加、顏色惡化以及耐光牢度降低等問(wèn)題,通常還會(huì)改善纖維的染色性能和色澤。目前磷系阻燃劑主要包括膦酸衍生物、膦酸酯類(lèi)以及磷酸醋等。早期磷系阻燃劑通常都是使用磷酸酯作為滌綸的阻燃劑,但是這類(lèi)阻燃劑的相容性較差,揮發(fā)性較大,耐熱性也比較差,燃燒過(guò)程中會(huì)生成滴落物,其阻燃劑含磷量與其阻燃效果成正比。隨著高相對(duì)分子質(zhì)量磷系阻燃劑的廣泛使用,將會(huì)逐漸淘汰這類(lèi)高揮發(fā)性添加劑。4.4磷系阻燃劑的生產(chǎn)近年來(lái),含磷共聚改性型阻燃滌綸越來(lái)越多的人們的關(guān)注,具有雙反應(yīng)性功能團(tuán)的磷系反應(yīng)型阻燃劑竣酸烷基膦酸已研制成功,并開(kāi)始了工業(yè)化的生產(chǎn)。它是一種白色晶體,主要是由不飽和脂肪酸以及苯基磷化物等合成的,含磷量為14.2%,熔點(diǎn)為156~158℃,具有較好的熱穩(wěn)定性,分解溫度在275℃以上。由于具有較低的分解溫度,因此必須將聚合溫度控制在270℃以下,否則會(huì)對(duì)聚酯切片的質(zhì)量和聚酯的縮聚工藝產(chǎn)生一定的影響。雖然在使用磷系阻燃劑時(shí)不會(huì)導(dǎo)致有毒物質(zhì)的產(chǎn)生,但阻燃劑的生產(chǎn)過(guò)程以及各種中間體都具有毒性。人們對(duì)硅系阻燃劑及其它無(wú)機(jī)阻燃劑的研究與應(yīng)用也越來(lái)越重視。無(wú)機(jī)阻燃劑不僅廉價(jià)安全,而且無(wú)毒、無(wú)煙、無(wú)腐蝕性,如碳黑、陶瓷硼酸以及云母等無(wú)機(jī)物也被用于滌綸的阻燃改性。5延遲技術(shù)5.1法律的起源實(shí)踐證明,阻燃劑、阻燃材料和阻燃技術(shù)的發(fā)展與一個(gè)國(guó)家阻燃法規(guī)的健全與否有非常密切的關(guān)系。一般規(guī)律為,如果一個(gè)國(guó)家有嚴(yán)格的法規(guī),那么該國(guó)的阻燃技術(shù)發(fā)展較好。阻燃技術(shù)在我國(guó)已引起重視,現(xiàn)正需要按照我國(guó)的實(shí)際情況,并參照國(guó)外實(shí)際經(jīng)驗(yàn),逐步制訂各項(xiàng)阻燃產(chǎn)品和測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)。5.2無(wú)機(jī)溶劑阻燃顆粒越細(xì),對(duì)材料的物理機(jī)械性能影響越小。許多廠家研究改進(jìn)生產(chǎn)進(jìn)程,以獲得細(xì)顆粒的無(wú)機(jī)阻燃劑,也進(jìn)行顆粒形態(tài)和級(jí)配控制,以使材料獲得較好的流動(dòng)性。5.3阻燃涂層膠結(jié)充填法膠囊可防止阻燃劑與材料直接接觸,并可解決阻燃劑的遷移問(wèn)題和改善材料的加工流動(dòng)性。目前許多廠家研究此領(lǐng)域,但尚無(wú)工業(yè)產(chǎn)品間世。一般用兩種方法,即分散包覆法和載體包覆法,前者是選擇一種可燃性小、溶解度參數(shù)與所配合樹(shù)脂相匹配的材料,如硅膠、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、按乙基纖維素、有機(jī)硅、環(huán)氧樹(shù)脂、水溶性脈醛樹(shù)脂和三聚氰胺一甲醛樹(shù)脂;后者將液態(tài)或熔融阻燃劑吸入多孔載體中,多孔載體如果也是阻燃劑則更好。5.4國(guó)外阻燃劑的復(fù)配研究常用的是銻-鹵、磷-鹵和磷-氮體系,其實(shí)遠(yuǎn)不止這些。國(guó)外很多制造廠是將阻燃劑進(jìn)行復(fù)配,以達(dá)到降低阻燃劑用量,提高阻燃劑性能的目的。這不僅可降低阻燃材料價(jià)格,而且可使阻燃材料的物理機(jī)械性能損失減到最小程度。6滌綸阻燃技術(shù)的發(fā)