中国统计年鉴显示,2010年1至6月份我国共发生火灾73317起,死亡656人,受伤271人,直接财产损失79290.7万元,其中大部分由织物燃烧引起,因此,研究织物阻燃技术并推广阻燃织物应用,对有效减少火灾带来的损失有着重要意义。我国现行对装饰类织物的国家标准GB17591—2006《阻燃织物》中考核指标为Bl级标准的损毁长度小于150mil,续燃和阴燃时间都小于5s。研究表明,经阻燃处理后的织物比普通织物具有更长的燃烧时间(增加10一l5倍),燃烧释放的热量却只有未经阻燃加工织物的25%。此外,如何减少纺织品燃烧时的危险性及有毒气体的释放,减少生命财产的损失,也已得到了全世界的重视。
1阻燃剂
1.1阻燃剂的阻燃基本原理
燃烧反应需要由可燃物、氧气及一定温度三要素组成。阻燃剂作用机理就是在燃烧时抑制一种或者几种要素的产生,以达到阻止燃烧的目的。每一种特定的阻燃剂都有着不同的阻燃机理,但阻燃的基本原理都是相同的。主要包括吸热冷却、气相稀释、形成隔热层和终止自由基链反应,前3种为物理效应,后一种为化学效应。多数纤维素织物在300ºC以下发生分解,经过阻燃整理后,并不是就不发生燃烧或不会造成损伤,只是在不同程度上降低了其可燃性,或离开火源后会停止燃烧。
1.2织物的阻燃整理方法
纤维素织物阻燃整理通过吸附沉积、化学键合等作用在织物上,常见的方法有以下3种:
(1)简单浸渍法:将阻燃剂配制成一定浓度的溶液,把织物浸渍在阻燃剂溶液中一定时间后脱水干燥,干燥温度一般不超过100ºC。阻燃剂可以是单一的,也可以是复配的,溶剂大多为水。该法多用于暂时性或半耐久性阻燃整理。
(2)浸轧一焙烘法:将织物浸渍在盛有阻燃剂溶液的设备中,连续浸轧直至达到要求,先预烘、焙烘,然后干燥。在预烘和焙烘过程中,阻燃剂和纤维素发生反应或使其在织物内交联,焙烘温度和时间起着重要作用。该法多用于半耐久性和耐久性阻燃整理。
(3)涂覆法:阻燃剂需要借助于胶粘剂,靠其粘合作=用附着于织物上。方法简单、阻燃剂用量少,但仅织物的表面阻燃,达不到很高的阻燃要求,适于不能用全浴浸渍法的织物,如窗帘、地毯等。该方法多用于暂时性阻燃整理。
1.3阻燃剂的分类
阻燃剂分类方式很多,根据不同的划分标准可将阻燃剂分为以下3类:
按所含阻燃元素分为:卤系、磷系、硼系、硫系、硅系和氮系等J,其中卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的阻燃剂之一;
按组分不同分为:无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂3种,其中无机阻燃剂包括无机水合金属化合物阻燃剂、锑系阻燃剂、硅系阻燃剂和无机磷系阻燃剂等,有机阻燃剂主要包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂等;
③按使用方法和在聚合物中存在形态分为:添加型和反应型两大类阻燃剂,其中添加型以无机阻燃剂为主,反应型以有机阻燃剂为主。
1.4各类阻燃剂的阻燃特性
1.4.1无机阻燃剂的特性
(1)红磷是应用最为广泛和研究最多的阻燃剂之一,它以较低浓度使大多高聚物具有很好的阻燃性能、处理过程稳定,但易产生有毒气体磷化氢且其粉尘易爆炸;
(2)硼系阻燃剂主要是以硼酸锌为主,该阻燃剂可明显提高制品耐火性、具有优良的阻燃和抑烟性能,使物品燃烧时散发出较少地有毒、有害气体;
(3)锑系阻燃剂中三氧化二锑是主要产品,用于塑料制品和纺织物的阻燃,也可用于橡胶、木材等的阻燃处理;(4)无机水合金属类阻燃剂主要有氢氧化镁、氢氧化铝、水滑石等J,这类物质具有热稳定性好、无毒、不产生腐蚀性气体、发烟量小等优点。