阻燃整理原理

紡織物的燃燒是一個復(fù)雜的過程。它們的易燃性除了纖維的化學(xué)組成以外還和織物結(jié)構(gòu)以及織物上染料等物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。阻燃劑的作用主要是：改變纖維著火時的反應(yīng)過程，在燃燒條件下生成具有強烈脫水性的物質(zhì)，使纖維炭化而不易產(chǎn)生可燃的揮發(fā)性物質(zhì)，從而阻止火焰的蔓延。阻燃劑分解產(chǎn)生不可燃?xì)怏w，從而稀釋可燃性氣體并起遮蔽空氣作用或抑制火焰的燃燒。阻燃劑或其分解物熔融覆蓋在纖維上起遮蔽作用，使纖維不易燃燒或阻止炭化纖維繼續(xù)氧化。

織物經(jīng)阻燃整理后，并不能達(dá)到如石棉的不可燃程度，但能夠阻遏火焰蔓延，當(dāng)火源移去后不再燃燒，并且不發(fā)生殘焰陰燃。阻燃整理織物可用于軍事部門、工業(yè)交通部門、民用產(chǎn)品，如地毯、窗簾、幕布、工作服、床上用品及兒童服裝等。

選用阻燃劑時，除了必須考慮阻燃效果和耐久程度外，還必須注意對織物的強度、手感、外觀、織物染料色澤及色牢度有無不良的影響；對人體皮膚有無剌激，阻燃劑在織物受熱燃燒時有無毒氣產(chǎn)生，與其他整理劑的共容性等。

（1）將硼砂與硼酸按照7：3比例混合溶解于水，織物浸漬干燥后，增重6%～10%就可獲得阻燃效果。磷酸氫二銨、硼砂、硼酸按照5：3：7比例混合應(yīng)用有同樣的效果。

織物在這兩類阻燃劑溶液中浸漬烘干后，在織物受熱燃燒時，會熔融形成薄膜包覆在纖維表面，將纖維與火源、空氣隔離，阻止燃燒進(jìn)行，達(dá)到阻燃目的。銨鹽受強熱分解出難燃的氨氣，起沖淡織物受熱分解出的可燃?xì)庾饔?。但此類阻燃劑不耐水洗，不宜用于露天?yīng)用的織物，如帳篷及必須經(jīng)常洗滌的織物。

（2）銻鈦絡(luò)合物：將氯化鈦與氧化銻的混合液浸軋織物，烘至半干，用氨氣處理后可與纖維素反應(yīng)，生成纖維素銻鈦絡(luò)合物，同時水解生成的氫氧化鈦與氫氧化銻沉積在纖維上。纖維受強熱燃燒時，有脫水作用，降低了纖維熱分解時產(chǎn)生的可燃性氣體及焦油物質(zhì)，因而具有優(yōu)良及較耐久的阻燃效果，同時還有防霉功能，但整理后織物的手感較差，強力下降較多。

（1）普魯本阻燃劑：是一種穩(wěn)定的四羥甲基氯化膦-尿素化合物，即THPC-尿素初縮體。阻燃性能良好，耐洗性好，并能較好地保持織物原有特性，強力降低少。在國外應(yīng)用廣泛，我國于80年代引進(jìn)了這種阻燃劑及整理技術(shù)。其主要工藝流程如下：

織物浸軋工作液→烘干→氨熏→氧化→堿洗→皂洗→水洗→烘干。

(2) 派羅伐特克斯CP（Pyrovatex CP）：是一種含有機(jī)磷與氮化合物的阻燃劑，我國也生產(chǎn)類似產(chǎn)品。此法工藝較簡單，可用通常的軋→烘→焙法，在一般設(shè)備上即可生產(chǎn)。產(chǎn)品耐洗，手感好，阻燃性能也好，但織物強力降低較多。

(3) 十溴聯(lián)苯醚和三氧化二銻協(xié)合阻燃劑：主要用于滌綸或滌棉混紡織物，藉粘合劑將其固著在織物上，這種阻燃劑無毒無污染，阻燃效果好，也較耐洗。滌棉混紡織物由于棉纖維的支架作用，協(xié)合阻燃劑用量必須在30%以上時才有阻燃效果。

國內(nèi)外阻燃品種較多，大都是鹵素、磷、氮的化合物。阻燃劑所起作用因品種不同而異，或起隔離織物與空氣接觸，如硼砂、硼酸混合物；或阻燃劑本身受熱分解放出難燃或不燃?xì)怏w沖淡可燃?xì)?；或改變纖維熱分解物的成分；或生成高熔點灰燼，起到阻燃燒蔓延的作用。

纖維素纖維容易燃繞，所以對纖維素纖維紡織物的阻燃整理研究得最多。常用的阻燃劑主要是含磷化合物，如四羥甲基氯化磷(THPC)。整理時如與含氮或含鹵素的化合物并用，可提高阻燃效果。THPC可與纖維素纖維發(fā)生交聯(lián)，又能與三羥甲基三聚氰胺等發(fā)生縮合反應(yīng)，常與尿素及三羥甲基三聚氰胺(TMM)等混和組成浸軋液?？椢锝?jīng)浸軋后烘干，在140～150℃焙烘 4～5分鐘使阻燃劑發(fā)生縮合反應(yīng)而固著在纖維上。產(chǎn)品具有耐洗的阻燃性和防皺性,但織物的斷裂強度和撕破強度有所降低。THPC和氨(NH3)起縮合反應(yīng),能生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物固著在纖維上，所以也可用THPC溶液浸軋織物。烘去大部分水分后，用氨熏固著法進(jìn)行阻燃整理。THPC在整理過程中釋出氯化氫，會損傷纖維，須在浸軋液中加入適量緩沖劑。THPC與氫氧化鈉作用后可生成四羥甲基氫氧化磷(THPOH),也是良好的阻燃整理劑，由于在整理過程中無氯化氫釋出，因而被廣泛應(yīng)用。

纖維素纖維屬于易燃纖維，受強熱時分解出可燃性氣體C0、CH4、C2H6及焦油與固體炭，引起有焰燃燒及陰燃，致使燃燒迅速蔓延。但纖維素纖維沒有熔融性，經(jīng)阻燃劑整理后阻燃效果較好。熱塑性纖維如滌綸、錦綸必須達(dá)到比熔點更高的溫度才會著火燃燒，離開火源后，燃燒部分因呈熔融態(tài)會自行脫落，火焰即時熄滅。在滌棉、滌粘、滌麻等混紡或交織物中，則可熔融纖維被不熔融纖維所支持，離開火源后仍能繼續(xù)燃燒且更猛烈，這就是“支架現(xiàn)象”。經(jīng)阻燃整理的棉纖維支架作用更顯著。因此，上述混紡織物阻燃整理效果常不理想，用十溴聯(lián)苯醚及氧化銻處理的滌棉混紡織物雖有一定效果，但使用量過高，手感欠佳，還影響有色織物的色光。

滌綸是合成纖維中應(yīng)用較廣的品種,燃燒時熔融,熔融體落下能阻礙繼續(xù)燃燒。滌/棉混紡織物燃燒時，棉纖維生成的炭化物使滌淪纖維熔融體落下受阻，燃燒不易熄滅。滌綸可用磷酸三（2,3-二溴丙）酯等作整理劑。

羊毛的回潮率和受熱分解氣體的著火點都比較高,而羊毛本身的含氮量又高。因此,羊毛不易燃燒而著火后有自熄性。其阻燃整理主要是利用鈦鹽或鋯鹽與纖維生成絡(luò)合物，通常在織物染色后進(jìn)行。一般是在60℃以下處理30分鐘，也可與染色一并進(jìn)行。

常見的有：①測定織物燃燒的極限氧指數(shù)，也就是測定織物在氧氮混合氣體中能維持燃燒所需最少的氧氣體積含量。②按規(guī)定條件測定織物著火后燃燒持續(xù)時間和織物被燒焦的程度。③測定織物燃燒時熱的傳導(dǎo)速率。

棉織物的阻燃整理發(fā)展很快，目前國內(nèi)比較成熟，阻燃劑基本可以工業(yè)化生產(chǎn)純棉耐久性阻燃整理，大體有下列三種方法﹕

A﹒Proban/氨熏工藝，Proban法是英國Wilson公司首先用于工業(yè)化生產(chǎn)，傳統(tǒng)的Proban法是阻燃劑THPC（四羥甲基氯化氨）浸軋后焙烘工藝，改良的方法是Proban/氨熏工藝，工藝流程為﹕浸軋阻燃整理→烘干→氨熏→氧化→水洗→烘干。國內(nèi)已有北京光華、江陰印染廠、鞍山棉紡印染廠等引進(jìn)國外的助劑和設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。這是目前公認(rèn)的阻燃效果好、織物降強小、手感影響少的工藝。但由于設(shè)備問題限制了其推廣。

B﹒PyrovatexCP整理工藝。國內(nèi)已有上海農(nóng)藥廠、常州化工研究所、天津合材所、華東理工大學(xué)、青島紡織服裝學(xué)院等單位生產(chǎn)該助劑。產(chǎn)品的阻燃性能較好，耐久性好，可耐家庭洗滌50次甚至200次以上，手感良好，但強力降低稍大。國內(nèi)使用該類阻燃劑的廠家有二、三十家。

純棉暫時性、半耐久性阻燃整理——電熱毯、墻布、沙發(fā)布等織物的阻燃耐洗次數(shù)要求不是很高，這類產(chǎn)品做暫時性或半耐久性阻燃整理即可。即能耐1～15次溫水洗滌，但不耐皂洗。主要有硼砂～硼酸工藝、磷酸氫二銨工藝、磷胺工藝、雙氰胺工藝等。上述工藝應(yīng)用在純棉織物上工業(yè)化生產(chǎn)的不多。青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院的SFR-203屬半耐久性阻燃整理劑。

羊毛具有較高的回潮率和含氨量，故有較好的天然阻燃性，但若要求更高的標(biāo)準(zhǔn)，則需進(jìn)行阻燃整理。最早的羊毛阻燃整理是采用硼砂、硼酸溶液浸漬法，產(chǎn)品用于飛機(jī)上的裝飾用布。這種方法阻燃效果良好，但不耐水洗。60年代后采用THPC處理，耐洗性較好，但工序繁復(fù)，手感粗糙，失去了毛織物的品格。國際羊毛局研究的方法是采用鈦、鋯和羥基酸的絡(luò)合物對羊毛織物整理，獲得滿意的阻燃效果，且不影響羊毛的手感，故得到普遍采用。主要有鈦、鋯、鎢等金屬絡(luò)合整理劑。80年代后期以來，國內(nèi)有幾個單位研究開發(fā)毛用阻燃劑及整理工藝，獲得了滿意的結(jié)果。天津合成材料研究所研制了復(fù)合型WFR-866系列阻燃劑，一種為WFR-866F（以氟的絡(luò)合物為主要成份），一種為WFR-866B（以含溴羥基酸為主要成份）。天津仁立毛紡廠、北京制呢廠、北京毛紡廠均采用廬阻燃劑處理精、粗紡產(chǎn)品。青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院研制了SFW系列毛用阻燃劑，與濟(jì)寧毛紡廠、濰坊第二毛紡廠合作開發(fā)純毛阻燃產(chǎn)品，產(chǎn)品阻燃性能達(dá)到和超過了國內(nèi)外同類產(chǎn)品水平。

目前，純毛阻燃織物主要應(yīng)用于飛機(jī)艙內(nèi)、高級賓館等地毯、窗簾、貼墻材料等。

滌綸織物的阻燃整理到目前為止，還沒有找到一種適宜的理想阻燃劑。三磷酸酯（2、3-二溴丙基）（TDBPP）對滌綸阻燃有一定效果，但有致癌作用。美國莫倍爾公司（Mobilchemco）推出一種Antiblaze19T阻燃劑，適于100%滌綸織物，效果較好，毒性不大。國內(nèi)常州化工研究所制造的FRC-1即屬同類產(chǎn)品，常州針織總廠、上海針織廠用該阻燃劑生產(chǎn)純滌綸針織品。此外對含溴、銻化合物的整理劑如十溴聯(lián)苯醚、六溴環(huán)十二烷、三氧化二銻、五氧化二銻等都進(jìn)行了研究，在工作液中添加粘合劑，將阻燃劑粘合于織物上。

但總的來說，整理織物阻燃性尚可，但手感硬，有白霜現(xiàn)象、色變等，整理液的穩(wěn)定性也不好。主要原因是阻燃劑粒度大，易聚沉，且對纖維吸附性差。據(jù)國外介紹，粒子大小在15～20nm，則阻燃效果可提高3倍，手感柔軟，耐洗性也好。國內(nèi)對滌綸織物進(jìn)行研究的有﹕常州化工研究所、常州針織總廠、常熟緯編總廠、遼寧市經(jīng)編廠、中國紡織大學(xué)、青大紡織服裝學(xué)院、石家莊紡織經(jīng)編廠等。