石 紅

（江漢大學(xué)化學(xué)環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430056）

隨著現(xiàn)代化城市不斷的發(fā)展，人們對(duì)紡織品提出更高的難燃化要求。但是，在世界范圍內(nèi)紡織品燃燒所引起的火災(zāi)依然無(wú)法禁止。因此，對(duì)纖維阻燃性能進(jìn)行分析，觀察其各個(gè)方面的變化情況，就成為當(dāng)前阻燃纖維研究的重點(diǎn)。

1 阻燃紡織材料

滿足紡織材料的阻燃性能，可以通過(guò)2種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：第一，對(duì)紡織材料進(jìn)行阻燃處理，滿足紡織材料的阻燃目的。這種操作方式不僅加工容易，而且成本低廉，但是隨著洗滌次數(shù)和使用年限的增加，其阻燃性會(huì)隨之降低，甚至消失。并且，通過(guò)部分整理，在燃燒過(guò)程中紡織材料可能產(chǎn)生有害氣體，危害人們的身體健康［1］。第二，直接生產(chǎn)阻燃纖維，使用阻燃纖維進(jìn)行織造和紡紗。這樣的產(chǎn)品就能達(dá)到永久阻燃的目的。對(duì)于直接生產(chǎn)的阻燃材料，還可分為本質(zhì)阻燃與改性阻燃2種類型。

本質(zhì)阻燃纖維指的是纖維本身的大分子鏈就存在阻燃性基團(tuán)，其阻燃性并非是改性處理之后才得到的；改性阻燃纖維主要是通過(guò)阻燃劑接枝、共聚、共混等方式，確保原始纖維特性不變的前提下，賦予纖維阻燃性。如，改性丙綸、改性滌綸等。

部分場(chǎng)合要求紡織材料兼顧阻燃性和耐高溫性，即在200℃的高溫條件之下，紡織材料在連續(xù)使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)分解現(xiàn)象，保持其物理性能不變。由于其耐熱性，即使其暴露在傳導(dǎo)、熱輻射以及對(duì)流的環(huán)境之下，對(duì)材料的衡量依然可以用保持性能不變來(lái)判斷。一般而言，本質(zhì)阻燃纖維的阻燃性與耐熱性較高，可以稱之為高性能纖維。而改性阻燃纖維本身的耐熱性偏低，并且永久阻燃的阻燃性也是相對(duì)的，并非能夠阻燃一切。

2 阻燃機(jī)理及阻燃劑類型

可燃物的燃燒離不開氧氣與溫度，通過(guò)極限氧指數(shù)（LOI）可以表現(xiàn)出燃燒的難易程度。一般來(lái)說(shuō)，空氣氧濃度為21%，如果LOI大于21%，在空氣中該物質(zhì)就難以燃燒。具體的LOI值見表1所示。

表1 纖維LOI值 %

阻燃原理：一方面，在熱分解逐漸減少的過(guò)程中，生成可燃?xì)怏w與阻礙氣相燃燒的基本反應(yīng)。另一方面，空氣的隔離、稀釋以及對(duì)區(qū)域內(nèi)燃燒熱量的吸收也會(huì)影響燃燒。紡織材料的可燃性可以用極限氧指數(shù)來(lái)表示。在實(shí)驗(yàn)條件下，能夠支持材料燃燒的最低極限氧濃度，就可以稱之為最低體積百分?jǐn)?shù)。計(jì)算公式如式（1）。

其中：［O2］表示氧氣流量；［N2］表示氮?dú)饬髁俊?/p>

氧指數(shù)實(shí)驗(yàn)方法具備良好的重現(xiàn)性，并且還可以得到相應(yīng)的數(shù)字結(jié)果，所以，其發(fā)展很快，大部分國(guó)家都將其作為聚合物材料可燃性實(shí)驗(yàn)的主要方式。如，JISK7201。國(guó)內(nèi)于1980年制定了GB2406氧指數(shù)實(shí)驗(yàn)方法，最新的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為1997年提出的GB5454。

國(guó)內(nèi)在研究阻燃纖維時(shí)，大部分都集中在磷素和鹵素等阻燃劑上，一般來(lái)說(shuō)，阻燃劑包含氯、硫銻、氮、磷等。在阻燃領(lǐng)域內(nèi)，鹵系阻燃劑所具備的阻燃效率以及在材料有機(jī)合成中的相容性都是公認(rèn)的，但是在燃燒時(shí)，鹵素阻燃劑會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，并且還具有一定的腐蝕性。隨著人們使用要求的不斷提升，阻燃纖維所使用的阻燃劑也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的調(diào)整，人們不僅要求阻燃纖維要具備阻燃性，同時(shí)還要做到無(wú)毒與消煙阻燃［2］。

按照使用方法，阻燃劑分為添加型和反應(yīng)型2個(gè)類別。添加型是在阻燃纖維加工過(guò)程中添入的，反應(yīng)型則是在合成高分子過(guò)程中，作為一個(gè)組分參與到反應(yīng)之中，或者是能夠與高分子之間發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而在高分子化合物中引入具備阻燃作用的基團(tuán)；按照阻燃元素劃分，可以分為鹵系、磷系、硫系、鋁系等；按照阻燃的機(jī)理又可分為固相阻燃和氣相阻燃。當(dāng)鹵系阻燃劑受熱分解，就會(huì)有相應(yīng)的氣體產(chǎn)生，捕捉到火焰當(dāng)中的自由基，然后達(dá)到阻燃的目的。這屬于常見的，具備典型性特點(diǎn)的氣相阻燃機(jī)理［3］。含有氮和磷的阻燃劑，在受熱之后會(huì)有泡沫層出現(xiàn)，不僅可以將空氣隔絕，還可以降低可燃?xì)怏w本身的成型速度，在燃燒時(shí)，具備煙霧少、有害氣體少以及在碳層形成之后對(duì)聚合物熔滴有效防止的優(yōu)點(diǎn)。

3 阻燃纖維梳理前、后長(zhǎng)度與強(qiáng)度的變化

對(duì)阻燃纖維通過(guò)小型梳毛機(jī)試驗(yàn)進(jìn)行梳理之后，收集樣品，進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)阻燃纖維在梳理前、后的長(zhǎng)度與強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。在梳理前、后，阻燃纖維具體的變化情況如表2所示。

表2 梳理前、后阻燃纖維的強(qiáng)度與長(zhǎng)度的變化統(tǒng)計(jì)表

從表2可以清楚地看到，在經(jīng)過(guò)梳理之后，4種材料的阻燃纖維強(qiáng)度都有所降低。其中，阻燃粘膠和芳綸的強(qiáng)度變化相對(duì)較少，而腈氯綸與阻燃維綸的強(qiáng)度變化較大，腈氯綸的變化達(dá)到25.6%，阻燃維綸的變化達(dá)到14.2%。

雖然4種材料都是化纖，但是在梳理前、后的阻燃纖維長(zhǎng)度差異并不明顯，在梳理之后，阻燃纖維的長(zhǎng)度都有不同程度的降低，其中，阻燃維綸、芳綸、腈氯綸變化相對(duì)較小，而阻燃粘膠纖維長(zhǎng)度變化率達(dá)到16.7%。綜合表2中對(duì)強(qiáng)度與長(zhǎng)度測(cè)量的結(jié)果分析，通過(guò)梳理作用，阻燃纖維的強(qiáng)度與長(zhǎng)度都會(huì)有所變化。由于阻燃纖維生產(chǎn)方式和自身屬性的不同，其梳理的影響程度也存在一定的差異。芳綸本身強(qiáng)度較高，在梳理之后，其強(qiáng)度與長(zhǎng)度變化都不明顯；腈氯綸與阻燃維綸雖然其長(zhǎng)度沒有較大的變化，但是強(qiáng)度降低較多，說(shuō)明在進(jìn)行梳理時(shí)，會(huì)對(duì)纖維產(chǎn)生影響；阻燃粘膠在梳理前、后的變化最大，這主要是因?yàn)槠浔旧韽?qiáng)度偏低，在梳理過(guò)程中容易出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象［4］。

通過(guò)對(duì)表2的分析可知，梳理作用對(duì)阻燃纖維的強(qiáng)度與長(zhǎng)度或多或少都會(huì)產(chǎn)生影響，除了芳綸之外，其余的影響相對(duì)偏高，以阻燃粘膠纖維為最。這樣的操作，會(huì)增加紗線的毛羽，降低紗線的強(qiáng)度。所以，針對(duì)阻燃纖維的不同，制定相匹配的工藝對(duì)改變阻燃材料的性能是非常必要的。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著綠色環(huán)保的不斷發(fā)展，阻燃纖維的應(yīng)用不僅要對(duì)火災(zāi)進(jìn)行防御，延緩火災(zāi)的蔓延速度，同時(shí)，還要具備無(wú)污染、無(wú)毒的要求。隨著人們自我安全意識(shí)的不斷提升，阻燃纖維開發(fā)力度不斷增大，永久性阻燃紡織品必定會(huì)成為研究的新熱點(diǎn)，并且隨著社會(huì)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍也會(huì)越來(lái)越廣泛。所以，研究阻燃材料性能及其變化，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)、社會(huì)大眾的安全防護(hù)有著實(shí)際意義，值得相關(guān)人員加深研究深度、拓寬研究廣度，為今后的紡織品阻燃奠定基礎(chǔ)。

［1］ 程士潤(rùn)，沈妍，王紅.淺談阻燃纖維的分類和發(fā)展［J］.中國(guó)纖檢，2013（1）：84-86.

［2］ 杜紅麗，趙書林.阻燃纖維及其最新研究進(jìn)展［J］.天津紡織科技，2008（1）：24-28.

［3］ 周志華，李玉林，薛露云.阻燃纖維的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.中國(guó)纖檢，2014（11）：82-83.

［4］ 周建紅.新型阻燃纖維的改性研究［J］.消防科學(xué)與技術(shù)，2014，33（8）：949-951.