阻燃整理

阻燃整理

紡織物經過某些化學品處理後可遇火不易燃燒,或一燃即熄,這種處理過程稱為阻燃整理,也稱防火整理。阻燃劑為含有磷、氮、氯、溴、銻、硼等元素的化合物。

TMMl>歷史
阻燃面料阻燃面料

17世紀就已有關於紡織物阻燃整理的記載。19世紀20年代法國化學家蓋呂薩克研究磷酸鹽等對麻織物的阻燃作用。他指出,一些低熔點的化學品熔融後能覆蓋在織物上,或受熱能生成不燃性氣體,有一定的阻燃作用。1913年W.H.珀金用錫酸鈉等作纖維素纖維的阻燃整理劑。第二次世界大戰期間曾用氧化銻作阻燃劑。此後,化學家對紡織物的阻燃問題作了進一步的研究,並生產出一些效果較好的阻燃劑。

用途

阻燃衣服和面料阻燃衣服和面料

織物經阻燃整理後,並不能達到如石棉的不可燃程度,但能夠阻遏火焰蔓延,當火源移去後不再燃燒,並且不發生殘焰陰燃。阻燃整理織物可用於軍事部門、工業交通部門、民用產品,如地毯、窗簾、幕布、工作服、床上用品及兒童服裝等。
 

原理

 紡織物的燃燒是一個複雜的過程。它們的易燃性除了纖維的化學組成以外還和織物結構以及織物上染料等物質的性質有關。阻燃劑的作用主要是:改變纖維著火時的反應過程,在燃燒條件下生成具有強烈脫水性的物質,使纖維炭化而不易產生可燃的揮發性物質,從而阻止火焰的蔓延。阻燃劑分解產生不可燃氣體,從而稀釋可燃性氣體並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氧化。

阻燃劑

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生,與其他整理劑的共容性等。

無機阻燃劑

(1)將硼砂與硼酸按照7:3比例混合溶解於水,織物浸漬乾燥後,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比例混合套用有同樣的效果。
織物在這兩類阻燃劑溶液中浸漬烘乾後,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,阻止燃燒進行,達到阻燃目的。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氣作用。但此類阻燃劑不耐水洗,不宜用於露天套用的織物,如帳篷及必須經常洗滌的織物。
(2)銻鈦絡合物:將氯化鈦與氧化銻的混合液浸軋織物,烘至半乾,用氨氣處理後可與纖維素反應,生成纖維素銻鈦絡合物,同時水解生成的氫氧化鈦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生的可燃性氣體及焦油物質,因而具有優良及較耐久的阻燃效果,同時還有防霉功能,但整理後織物的手感較差,強力下降較多。

有機阻燃劑

(1)普魯本阻燃劑:是一種穩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,並能較好地保持織物原有特性,強力降低少。在國外套用廣泛,我國於80年代引進了這種阻燃劑及整理技術。其主要工藝流程如下:
織物浸軋工作液→烘乾→氨熏→氧化→鹼洗→皂洗→水洗→烘乾。
(2) 派羅伐特克斯CP(Pyrovatex CP):是一種含有機磷與氮化合物的阻燃劑,我國也生產類似產品。此法工藝較簡單,可用通常的軋→烘→焙法,在一般設備上即可生產。產品耐洗,手感好,阻燃性能也好,但織物強力降低較多。
(3) 十溴聯苯醚和三氧化二銻協合阻燃劑:主要用於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。滌棉混紡織物由於棉纖維的支架作用,協合阻燃劑用量必須在30%以上時才有阻燃效果。
國內外阻燃品種較多,大都是鹵素、、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氣體沖淡可燃氣;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。

不同織物的阻燃整理

纖維素纖維織物的阻燃整理

 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並用,可提高阻燃效果。THPC可與纖維素纖維發生交聯,又能與三羥甲基三聚氰胺等發生縮合反應,常與尿素及三羥甲基三聚氰胺(TMM)等混和組成浸軋液。織物經浸軋後烘乾,在140~150℃焙烘 4~5分鐘使阻燃劑發生縮合反應而固著在纖維上。產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,能生成網狀結構的聚合物固著在纖維上,所以也可用THPC溶液浸軋織物。烘去大部分水分後,用氨熏固著法進行阻燃整理。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衝劑。THPC與氫氧化鈉作用後可生成四羥甲基氫氧化磷(THPOH),也是良好的阻燃整理劑,由於在整理過程中無氯化氫釋出,因而被廣泛套用。

纖維素纖維屬於易燃纖維,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,經阻燃劑整理後阻燃效果較好。熱塑性纖維如滌綸、錦綸必須達到比熔點更高的溫度才會著火燃燒,離開火源後,燃燒部分因呈熔融態會自行脫落,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,離開火源後仍能繼續燃燒且更猛烈,這就是“支架現象”。經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。

滌綸織物的阻燃整理

 滌綸是合成纖維中套用較廣的品種,燃燒時熔融,熔融體落下能阻礙繼續燃燒。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。

毛織物的阻燃整理

 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後有自熄性。其阻燃整理主要是利用鈦鹽或鋯鹽與纖維生成絡合物,通常在織物染色後進行。一般是在60℃以下處理30分鐘,也可與染色一併進行。

阻燃性能的測試方法

 常見的有:①測定織物燃燒的極限氧指數,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按規定條件測定織物著火後燃燒持續時間和織物被燒焦的程度。③測定織物燃燒時熱的傳導速率。

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