由于纺织品大多数具有易燃特性,日常生活中的火灾隐患也无所不在,因此阻燃纤维及纺织品的开发和应用越发受到社会关注。例如,防火阻燃性纺织品研发和性能测试以及相关标准的制定、国内外阻燃剂开发现状与发展、阻燃技术在家纺领域中的实践应用等等,成为最近几年许多人士感兴趣的热点。据了解,针对纺织品的不同用途,世界各国制定的阻燃法规已经由飞机内饰纺织材料、地毯和建筑装潢材料逐渐扩大到纺织服装、家具沙发套、床垫和室内装饰物等,英国、美国、日本等国家还以法律形式规定了妇女、儿童、老年人、残疾人的服装以及睡衣要具有阻燃功能,且必须在产品上标明。而据中国阻燃协会秘书长、国家阻燃专业实验室教授周政懋曾经介绍说,我国法规对公共场所用阻燃制品的阻燃性能及阻燃标准等级都有明确规定,人们希望在更安全、更可靠的环境中生活,因此阻燃纺织品标准和环保的阻燃剂生产成为重要研究课题。部分专家也认为,阻燃剂发展趋势在提高阻燃性能的同时,将更加突出注重环保与生态安全性能,一些传统溴系阻燃剂受到日益严格的环保和阻燃法规的压力,溴系阻燃剂代用品的研究和开发成为热点,逐步实现阻燃剂的无卤化和生态化将是未来发展趋势之一。目前,我国阻燃剂无论是品种上还是用量上与发达国家存在较大差距,随着国家对阻燃法规贯彻力度的加强,我国阻燃剂及阻燃纺织品开发和发展将更有前景,因此要提高开发创新能力,推动阻燃剂工业朝着环保化、低毒化、高效化、多功能化方向发展。对于材料和结构进行阻燃处理,可以降低火灾发生的概率和发展的速率。
一、阻燃的基本概念
阻燃方法的分类及特点:阻燃剂按其使用方法分为反应型和添加型两种。添加型阻燃剂可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂,它们和树脂进行机械混合后赋予树脂一定的阻燃性能,主要用于聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯等树脂中。它的优点是使用方便、适应面广,但对聚合物的使用性能有较大的影响。反应型阻燃剂是作为一种反应单体参加反应,使聚合物本身含有阻燃成分。多用于缩聚反应,如聚氨酯、不饱和聚酯、环氧树脂、聚碳酸酯等。反应型阻燃剂具有赋予组成物或聚合物永久阻燃性的优点。
二、阻燃纺织品技术发展历史
人类最早的阻燃历史可追溯至炼金术和罗马帝国时代,据Claudius年鉴记载,在公元前83年,即用alum溶液处理木城堡以阻燃。这里的alum或alumem系拉丁文,很可能是铁和铝的二硫酸盐。有关织物的阻燃最早记载是Nikolas Sabbatini在1638年发表的文献,当时考虑到剧院的火灾危险,建议用陶土和熟石膏作为填料加入涂料中以用于处理剧院的帆布窗帘而使其获得阻燃性。此外,1684年9月16日发表的报告中也提到过一种难燃织物以及衣服。第一个提及阻燃纤维的专利是1935年的英国专利551。此专利报道用于阻燃织物和纸浆的阻燃剂含有alum等。几十年后,法国国王路易十八嘱著名科学家研究降低剧院织物可燃性的方法,此时剧院的火灾也已经引起社会的普遍关注。而我国的纺织品阻燃技术始于上世纪50年代,以研究棉织物暂时性阻燃整理起步,但发展缓慢。上个世纪60年代才出现耐久性纯棉阻燃纺织品。上个世纪70年代开发了阻燃剂后开始了对合成纤维及混纺织物阻燃技术研究阶段。上世纪80年代,我国阻燃织物进入了新的发展时期,上海、吉林、山东、广东、天津、四川、北京、江苏等省市的一些科研单位、院校及工厂相继对阻燃纤维进行了小试研究,涤纶和丙纶已形成批量生产能力,但总体说来,阻燃纤维产品仍处在研究和试阶段。本文摘要介绍合成纤维阻燃改性技术。因此,从简单的阻燃技术发展历史回顾段落中可以看出,阻燃技术历史悠久,防止火灾从古到今一直是受社会关注的永久性话题。虽然现在已经进入二十一世纪了,但是这个话题还是要继续讲下去,直到永远。
三、纺织品阻燃技术现状与法规
1. 纺织阻燃技术现状
近几年,我国对纺织阻燃技术有了较快发展,一大批新型阻燃纤维及多功能阻燃纺织品问世,但与国外差距仍较大,特别是高端市场基本上被国外公司所把持,而我国自己研制的技术尚有很多难点有待克服。据有关资料介绍,目前,我国公共场所使用阻燃产品的比例很小,阻燃塑料的用量1%的比例都未达到,使用阻燃纺织品的比例更少。日常生活中使用的绝大部分天然纤维、人造纤维及合成纤维都是易燃或可燃的,用这些纤维加工的纺织品也极易燃烧。而国内外大量统计资料表明,室内装饰织物、床上用品、沙发、电热毯等都曾是火灾的源头,因而发达国家对开发阻燃纺织品都有给予高度重视,并制定了严格的法规。据说,对纺织品的可燃性表征,可用极限氧指数(LOI)表示,即维持已燃材料继续燃烧所需要的最低含氧体积的百分率。按极限氧指数(LOI)将纺织原料分为4类:不燃(LOI≥35%)纺织品,如多数金属纤维、碳纤维、石棉、硼纤维、玻璃纤维、PBO纤维、PBI(聚苯并咪唑)纤维、聚酰亚胺纤维等;难燃(LOI=26-34%)纺织品,如芳纶、氟纶、氯纶、改性腈纶、改性涤纶、改性丙纶、改性维纶、改性粘胶、PPS(聚苯硫醚)、海藻纤维等;可燃(LOI≥26%≤34%)纺织品,如涤纶、锦纶、维纶、羊毛、蚕丝、醋酯纤维等;易燃(LOI≤20)纺织品,如丙纶、腈纶、棉、麻、粘胶纤维、竹浆纤维、大豆蛋白纤维、牛奶蛋白纤维等。不燃纤维虽然阻燃效果好,但多数不适宜穿着或家用,而多数人们常用的天然或化学纤维都是可燃或易燃的,只有对这类纺织品进行改性或后整理才能提高他们的阻燃性能,也就是将具有阻燃功能的阻燃剂通过各种途径加入到纺织品中才能达到阻燃效果。纤维阻燃的途径是阻止或减少纤维热分解,隔绝或稀释氧气,快速降温使用其终止燃烧。为实现上述目的,一般是将有阻燃功能的阻燃剂通过聚合物聚合、共混、共聚、复合纺丝、接技改性等加入到化纤中去或用后整理方法将阻燃剂涂层在纤维表面或渗入纤维内部。在实际应用中,往往采用多种阻燃剂,以两种以上方式协同效应达到阻燃效果。
2.阻燃法规
早在2001年起,国家有关部委对国内阻燃技术应用现状进行了分析研究,并提出要加强完善关于阻燃技术及制品的法规体系,为此,出台了一系列的法规及相应的标准。如公安部消防局组织制定了强制性国家标准GB20286-2006《公共场所用阻燃制品燃烧性能要求和标识》。于2007年3月1日正式实施,2008年7月1日强制执行。该法规规定了公共场所用阻燃制品及组件的定义及分类、燃烧性能要求和标识等内容。该标准将公共场所阻燃制品及组件分为六个大类:其中第二类为阻燃织物。公共场所阻燃制品及组件按燃烧性能分为两个等级:阻燃1级、阻燃2级。该标准对公共场所使用的各类材料及组件的燃烧性能都有明确要求,如公共场所使用的装饰墙布(毡)、窗帘、帷幕、装饰包布(毡)、床罩、家具包布等阻燃织物的燃烧性能应符合有关规定的标准。我国公共场所范围如此之大,该法规的有关标准制定得具体细致,可以预计,随着该法规的贯彻执行,未来我国阻燃纺织品市场将逐渐扩大。随着人们对安全及生命的重视,当经济发展到一定程度,会像发达国家一样,可能对家用纺织品,床垫、老人儿童睡衣等也要求推广阻燃纺织品。另外,据悉由浙江绍兴县阻燃控股集团参与制定的《阻燃织物》国家标准也早已经通过了专家评审,浙江阻燃控股集团是一家专业生产阻燃纺织面料的国家级重点高新技术企业,产品畅销国内外,多年来一直领跑国内同行,此次作为全国惟一一家企业参与制订《阻燃织物》国家标准。一流企业做标准,二流企业做品牌,三流企业做产品。多年来,阻燃集团牢牢盯住“标准”,不惜重金,从英国引进威尔逊普鲁班设备和技术,开发出阻燃耐久性全棉劳保服装面料,推广应用于军服、消防服和警服等,产品已进入欧美市场。近年来,阻燃集团成立了绍兴县特种阻燃研究所,每年投入科研经费200多万元。前不久,阻燃集团与中国纺织科学研究院和社会科学院联合开发出新型阻燃无纺布,进一步拓展了阻燃行业的新领域,被列入“浙江省2005年第二批新产品试制计划”。通过参与国家标准的制订,公司在阻燃产品领域更上了一个新台阶。
五、阻燃纺织品应用领域更加广泛
由于阻燃织物应用领域还是很广泛的,也就是因为应用广泛使国外对阻燃织物的开发及研究也较多,下面列举大量与阻燃纺织品相关的实际应用例子来说明问题!
1. 巴斯夫公司的新型阻燃纺织品涂料如虎添翼
巴斯夫的Lurapret系列纺织品涂料又有了新的阻燃品种。该配方是单独与客户根据实际生产需要共同开发的,特别适用于产业和家用纺织品,从窗帘、百叶窗到床垫、影院、街车装饰材料到酒店的遮光窗帘。Lurapret系列涂料可以减缓甚至阻止火势的蔓延,保护人们避免烧伤,或者将经济损失降至最低。另外,从2005年7月1日开始,巴斯夫的Justinx(tm)升华性染料油墨将可以从www.justinx.basf.com网站订购。这意味着巴斯夫将对大容量数字印花机用油墨采用全新的销售方式。三个实力雄厚的合作伙伴BASF Aktiengesellschaft, Ursa Chemie 和FedEx将联合确保油墨能够方便、快捷和品质有保障的到达客户手中。JustinxTM升华性染料油墨可以完成无瑕疵热升华印花,不管图像清晰度、印花速度或油墨喂入系统如何,可以在几乎所有的涤纶或锦纶表面可靠地打印出轮廓清晰、色泽艳丽的数码印花图案。巴斯夫推荐这种油墨用于常规的大容量数码印花机上,如Mimaki JV4,Mutoh Viper和Roland Hifi Jet Pro II以及经过改进的这些设备上。
2.浙江天圣控股集团开发的新型阻燃面料
由浙江天圣控股集团有限公司研制开发的新型面料“丽赛涤面料”、“阻燃防静电超纤维灯芯绒”,2006年已经通过省级新产品鉴定,得到了专家们的一致好评。“阻燃防静电超纤维灯芯绒”具有良好的阴燃和防静电性能,在原料选用、织物的结构设计、织造及前处理、染整工艺等方面有创新性,工艺水平处国内领先水平。而“丽赛涤面料”也以柔软的手感和无可比拟的悬垂性征服了各位专家。专家们认为“丽赛涤面为”以新型的再生纤维素——丽赛纱与涤纶交织,并经过特殊的炼染整理,在流溢染色机上做出原纤化效果的桃皮织物,有很强的创新性。位于浙江省绍兴县柯西工业园区的浙江天圣控股集团高度重视科技对企业发展的推动作用,努力提高产品的科技含量,加大科技研发的力量。天圣控股集团还建起了国家级纺织品研发中心。
3.中国金辉化纤公司阻燃涤纶细旦空变纱家纺满意
由江苏太仓市金辉化纤实业有限公司承担的国家级火炬计划项目--家纺用阻燃涤纶细旦空变纱,早已经通过了太仓市科技局和太仓市财政局的专家组的验收。当时验收组一致同意通过项目验收,并给予该项目高度评价。据介绍,家纺用阻燃涤纶细旦空变纱具有永久阻燃性,产品的弹性、耐磨性等物理机械性能均佳。产品适合制造仿真丝织物和仿毛织物,是装饰物及高档服装等纺织品的理想用料。验收组认真听取和审议了项目的工作总结、技术总结、经济财务分析报告、投资执行情况还本付利息分析等相关资料,并考察了生产现场,认为该产品目前填补了国内空白,替代进口,品质达到进口产品水平,其技术性能指标符合《阻燃涤纶喷气变形纱》Q/320585JHH001-2005标准。此外,项目产品的销售形势良好,
4.新乡新星特种织物公司阻燃工装面料
新星公司引进的开发RISTAR阻燃面料,阻燃布。是针对国内、外劳保行业开发的复合型阻燃布,具有超强的阻燃性能,可以耐洗50次以上,且色泽鲜艳,无毒无异味。可能达到EN470-1。EN531。EN533。NFPA2112标准。
新乡新星专注各种阻燃防护产品的开发,目前推出的产品有:全棉阻燃面料,CVC阻燃布,晴棉阻燃面料,锦棉阻燃布。
5.德国纺织公司开发的TreviraCS新型面料
在火灾事故中,纺织品着火蔓延的情况很常见。纺织品尤其是化纤产品在燃烧时,散发出炝人的有毒烟气。据欧洲阻燃协会(EFRA)研究,每年死于火灾的人员,有很大一部分被有毒烟气熏炝窒息而死。从燃烧的织物上散出的烟气中,除含有一氧化碳和二氧化碳外,还含有氰化氢、氯化氢、氯气、碳酸氯等。德国研制出的TreviraCS新型面料,它在燃烧时排出的一氧化碳,只相当于其它面料(如LSZ羊毛面料,变性聚丙烯腈)的五分之一,燃烧和阻燃时不散发氰化氯、二氧化硫、氯化氢、氟化氢等气体。通常凡经表面处理的阻燃面料,阻燃性能都是随着时间推移而逐渐降低,而用TreviraCS面料制成的阻燃产品,在合成纤维时聚合物链中即含有磷的成分,因纤维本身阻燃,其性能可长久保持。阻燃性能既不受洗涤影响,也不受纤维老化影响。
6.意大利Sinterama公司新型阻燃抗菌PET纱线
意大利Sinterama公司已推出一种兼有阻燃和抗菌性能的新型PET纱线;其牌号为“GUARD纱线”,其中含有AlphaSan®抗菌剂,此抗菌剂由Milliken公司制成,为银基制剂,可抑制产生臭味和损伤织物的微生物的生成。GUARD纱线可用于制作家用和汽车用装饰织物,以及工作服等。该公司选择AlphaSan为抗菌剂,因为它具有许多优点:如抗菌效率高,热稳定性高,耐久性优异,加工灵活性好,便于使用和安全等。GUARD纱线除了具有优异的抗菌性能和阻止织物霉变和产生臭味外,由于采用了现有制作银品牌的STOPFIRE阻燃纱线的技术,它还可阻燃,并具有自熄功能,这对宾馆和公共场所的装饰织物来说,是至关重要的。AlphaSan抗菌剂在纱线生产的“挤出(extrusion)”过程中加入,所以所产织物经过重复机洗,干洗,与普通化学品接触,均仍可保持其抗菌性能。此抗菌剂采用了独特的陶质载体,可控制其中的银离子的释放,使之释放缓慢。此外,Milliken公司还可给予技术支撑。Sinterama公司还开发了其它各种防护用的细旦纱线,其品牌为:Bactershield(抑制细菌),STOPFIRE(阻燃),Matko(防UV线)等。意大利Sinterama公司于1968年在意大利的Biella成立,曾经是欧洲生产有色PET纱线领先厂商,可生产400多种不同类型的纱线,年产量为35000吨,广泛用于制作家用和汽车用装饰织物,以及产业用途等。此公司拥有70名工作人员,在全球有1600多家用户,分布在40个国家里。
7.俄罗斯开发生产的Noflan阻燃织物
最近几年来,俄罗斯科学家和化学企业已经研制出了一种新型有机磷阻燃剂Noflan,用于羊毛和棉制品。该产品已被欧洲现有商品目录(EINECS)注册为第四类无危险性产品。俄罗斯科学家Nisek博士介绍了其用于羊毛加工的优点。这种环保型阻燃化合物对使用喷—轧—烘技术连续处理富含羊毛的地毯,以及用作室内装饰材料的背面涂层连续使用时生产效率高,无金属及有机溴和氟化物,从而避免了排放污染,Noflan的使用增加了燃烧生成的炭,但并未显著增加烟和有毒气体的排放。用Noflan处理过的飞机内部毛型装饰材料符合美国联邦航空工业法规中阻燃的要求,而被空中客车和波音公司看好。
六、结语
众所周知,几乎所有的纺织材料都是可燃的,即使经过阻燃技术处理也难以阻止纤维在火焰中燃烧。只是经过阻燃处理后会不同程度的降低纺织材料的燃烧速度和离开火源后能够迅速停止燃烧,因此阻燃是相对的而不是绝对的。