浅谈阻燃黏胶纤维
阻燃粘胶／Basofil混纺消防防护织物的研究
１ 引 言 ． Ｂ ｓｆ 纤维 是 Ｂ Ｆ公 司生 产 的一 种 合 成 三 聚氰 胺 纤 维 （ ， ａｏ ｌ ｉ ＡＳ Ｍ Ｂ ｓｆ 是 Ｂ Ｆ公 司 的注 册 商 标 。Ｂ ｓｆ 纤 维 属 于 隔 热 和 阻 燃 纤 维 ａｏ ｌ ｌ ＡＳ ａｏｌ ｉ 材 料 ． 提 供 在 热 或 燃 烧 作 用 下 的 高水 平 的 防护 性 能 ， 护 人 体 或 物 可 保 体 免 受 热 的危 害 。 目前 ，ａｏ ｌ 维 正 在 以非 织 造 布 或 机 织 物 的形 Ｂ ｓｆ 纤 ｉ 式 被 越 来 越 多 地 用 在 消 防员 和 某 些 特 殊 工种 用 的 防护 服 中１ ３ ］ 。 本 课 题 研 究 制 备 的无 机 纳 米 阻燃 粘 胶纤 维 采 用 的 是无 机 硅 系 阻 燃 剂 ． 烧 过 程 中不 产 生 有 害气 体 Ｈ 阻 燃粘 胶 是 一 种 含 硅 酸 盐 的纤 燃 。 维 素 纤 维 。 以纤 维 素 为 主体 ， 大 分 子 内部 形 成 硅 酸盐 分 子 网 络 和大 其 量 的化 学 结 合 水 。其 物 理 机械 性 能 与普 通粘 胶 纤维 相类 似 ， 不但 吸 湿 透气易染色 ， 而且耐酸耐碱耐虫蚀 ， 其他 阻燃纤维相 比较 ， 成本低 ， 无 污 染 ． 加 工 成 各 种 纺 织 品 。 并 可 通 过 自然 生物 降解 成 为 有 机 和 无 机 可 的混合土壤 ， 在燃烧条件下炭化成无毒 的 Ｓ０ 。 ｉ２ ２ 实 验 部 分 ．
２１ 维 原 料 ．纤 Ｂ ｓｆ 纤 维 ： 国 Ｂ Ｓ ａｏｌ ｉ 德 Ａ Ｆ公 司 生 产 的 Ｂ ｓｆ 短 纤 维 ； 燃 粘 胶 纤 ａｏ ｌ ｉ 阻
阻燃粘胶纤维的研究进展及应用
阻燃粘胶纤维的研究进展及应用赖小旭;郭荣辉【摘要】综述了具有防火阻燃性能的粘胶纤维,介绍了阻燃粘胶纤维的常用阻燃剂种类、阻燃粘胶纤维的制备方法、阻燃机理及其应用.【期刊名称】《成都纺织高等专科学校学报》【年(卷),期】2016(033)003【总页数】7页(P192-198)【关键词】阻燃粘胶纤维;阻燃剂;制备方法;阻燃机理;应用【作者】赖小旭;郭荣辉【作者单位】四川大学轻纺与食品学院,四川成都610065;四川大学轻纺与食品学院,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TS102随着防火知识的宣传普及，防火安全观念也逐渐走进了千家万户。
纺织品，作为与人类生活息息相关的商品，其是否具有阻燃性成为了人们关注的话题。
2007年，我国出台并实施国家强制性阻燃标准——《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》，对公共场所使用的六大类制品，包括织物、建筑制品、家具及组件、塑料/橡胶等的燃烧性能，提出严格要求。
其中，三大类制品都涉及阻燃纤维，对纤维的阻燃性有更高要求。
阻燃纤维主要分两类，一类是对纤维(如涤纶、维纶、腈纶等)改性处理，使其达到阻燃效果。
这类纤维燃烧后有潜在危害性，易熔融滴落，可能引燃其他的易燃物品，且燃烧时产生的大量浓烟，增大救援难度。
另一类是自身具有阻燃性的纤维，如芳族聚酰胺纤维、PBI，PBO纤维等，这类纤维的阻燃性能十分优异，然而价格昂贵，不适合大规模工业生产。
所以，耐熔滴、生产价格低的阻燃纤维成为研究重点。
粘胶纤维原料为天然纤维素，来源丰富，可生物降解，价格低廉，制备工艺成熟，力学性能优异，除此之外，燃烧时不熔融滴落。
然而，粘胶纤维是再生纤维素纤维，其结构为碳水化合物，极限氧指数为19%，极易燃烧，分解温度270℃～350℃，燃烧温度320℃～350℃。
因此研发阻燃粘胶纤维成为当今研究热点[1]，研究粘胶纤维阻燃性、新型阻燃粘胶纤维，应用前景广阔。
阻燃粘胶纤维用阻燃剂的种类繁多，按阻燃剂与被阻燃基材之间的关系，可分为反应型和添加型，前者以化学交联方法发生反应，留在纤维中，用于热固性材料；后者以物理形式分散于纤维中，适用于热塑性材料。
粘胶纤维剖析
将碱纤维素撕碎的过程 粉碎成细小颗粒（0.1~5mm2）
纤维素的碱化
目的：
制备碱纤维素 溶出浆粕中的半纤维素 使浆粕膨润以提高其反应性能
重要性
黄化的反应能力 粘胶过滤性能 纺成纤维的结构性能
碱化过程中的化学反应
加成反应（6位伯羟基）
C6H7O2 (OH)3 NaOH nH2OC6H7O2(OH)3 NaOH nH2O H
碱纤维素Ⅰ具备实际用途
生成条件：NaOH 10％～20％，温度 0～30℃ 结构单元组成
C6H10O5 NaOH 3H2O
浆粕的膨化
浆粕膨化
膨润度可达4～10倍
比表面积增加
浆粕中的毛细管扩大，8m2/g ↑ →300～400m2/g
实质
碱液中的水化钠离子扩散进入浆粕内部，使纤维素 大分子间的距离拉开
第2节 粘胶纤维原料
纤维素原料：浆粕
溶解：NaOH、CS2、水 凝固：H2SO4、Na2SO4 、ZnSO4 助剂：油剂、消光剂及有机或无机助剂
1吨粘胶（大约）
1～1.2吨的浆粕 0.3吨CS2 50公斤ZnSO4
0.6~1吨NaOH 1吨H2SO4
1. 浆 粕
按照原料
木浆、棉浆和草类（如蔗渣、芦苇、竹子等）浆
黏胶纤维
分类
（1）粘胶纤维
普通粘胶 高湿模量
富强、HMW、Modal
强力粘胶 永久卷曲粘胶 阻燃粘胶
（2）溶剂型再生纤维
铜氨纤维 Lyocell纤维
（3）纤维素衍生物再 生纤维
醋酯纤维
二醋酯 三醋酯
硝酸酯纤维
第1节 粘胶概述
粘胶概述
粘胶纤维是以粘胶法生产的纤维
粘胶法天然纤维素浆粕为基本原料，经转化为纤维 素黄酸酯溶液再纺制而成的再生纤维素纤维。
粘胶纤维阻燃技术研究进展及应用现状
受热 分解产 生 的 ＨＢ 可 与 一ＯＨ 自由基 反应 生 成 水 ， ｒ 封闭 其连锁 反应 ， 过 降 低 燃 烧 区 的 火焰 密 度 而 达 到 通 阻燃 目的。
并 以 ５ ～ ７ 的年增 长率快 速发 展 。但 是粘胶 纤维 的 极 限氧指 数 只有 １ ， ８ 易着 火 引发火灾 ， 威胁 人们 的生
表 面氧 与火焰 的接 触 ， ＫＨＣ 受 热分解 产生 Ｃ ｚ 如 Ｏ。 Ｏ 达
到阻 燃 目的 。 （ ） 捉 自由基 ： 持燃 烧需 要 活 性 自由基 ， ３捕 维 纤维 素燃 烧过 程 主要 是 一 ｏＨ 自 由基 的作用 ， 溴 阻 燃剂 含
（） ２接枝共聚法 ： 阻燃剂与纤维大分子链发生化学 反应 ， 让具有阻燃效用 的反应基团紧密结合在纤维素 大分子 上 ， 阻燃效 果持 久 。但该 方法 操 作条 件 复 杂 ， 其
环 保 、 久 的 方 向发 展 。 耐
关键 词 ： 胶 纤 维 ； 燃 ； 用 粘 阻 应
中 图分 类 号 ： Ｉ５ ５ ＴＳ ９ ．
文献标识码 ： Ａ
文章 编 号 ：６ ３ ０ ５ （０ １ ０ 一Ｏ ０ 一Ｏ １ ７ － ３ ６ ２ １ ） １ Ｏ８ ４
目前 ， 中国粘胶 纤维 的产量 占全球市 场 ５ 以上 ， Ｏ／ ９ ６
家确 认 的阻燃 机理 主要 有 以下几 种Ｅ ｌ ： ５Ｏ －］
制 造 阻燃 粘 胶 纤维 的方 法 主要 有 涂 层 法 、 枝 共 接 聚法 、 混法 和阻燃 整理 ， 中工 业应 用 比较 广泛 的是 共 其
共 混法 和阻 燃整理 ＿ ］ １ 。 卜
（） １吸热作 用 ： 燃 剂 高 温 下发 生相 变 ， 阻 吸收 热 量 或抑 制热 量 的 释 放 ， 低 燃 烧 体 系 温 度 ， ＡｌＯ 降 如 ｚ 。・
常规阻燃纤维的技术现状与发展趋势
4、基于大数据和AI的阻燃纤维设计：未来的阻燃纤维设计将更加依赖于大 数据和人工智能（AI）技术。通过收集和分析大量数据，可以准确了解纤维在各 种条件下的性能表现，并利用AI技术优化设计参数，实现更高效、更环保的纤维 生产。
5、阻燃纤维的复合化：为了满足复杂环境和多样化需求，阻燃纤维的复合 化将是未来的一个重要趋势。例如，将阻燃纤维与耐高温材料、导热材料、传感 材料等进行复合，可以获得具有多种功能的复合材料，满足更多的应用需求。
参考内容
一、引言
随着人们对环保和可持续发展的日益，生物质阻燃材料成为了一个备受瞩目 的领域。生物质阻燃材料是一种由生物质资源制成的防火材料，具有环保、可再 生、低碳等优点。在消防安全领域，生物质阻燃材料的重要性和紧迫性更加凸显。 本次演示将深入探讨生物质阻燃材料的发展现状与趋势，以期为相关领域的研究 和实践提供有益的参考。
3、航空领域
在航空领域，碳纤维复合材料可以用于制造飞机机身、机翼、起落架等关键 部件。由于碳纤维复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，可以提高飞机的 燃油效率和安全性。未来，随着航空技术的不断创新和发展，碳纤维复合材料在 航空领域的应用前景将更加广阔。
4、航天领域
在航天领域，碳纤维复合材料可以用于制造火箭发动机、卫星等关键部件。 由于碳纤维复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，可以提高航天器的安全 性和可靠性。未来，随着航天技术的不断创新和发展，碳纤维复合材料在航天领 域的应用前景将更加广阔。
3、技术创新与提升：为了提高生物质阻燃材料的性能和降低成本，未来将 需要进一步推动相关领域的技术创新。例如，利用基因工程等技术改良生物质原 料，以提高生物质阻燃材料的生产效率和性能。此外，新的制备工艺和方法也将 有助于提升生物质阻燃材料的品质和降低成本。
粘胶短纤维的制备及性能研究
粒径(n m) 含量（%） 0. 100 0. 00 0. 200 0. 00 0. 500 19. 52 1. 000 94. 41 2. 000 100. 00 5. 000 100. 00 10. 00 100. 00 20. 00 100. 00 45.00 100. 00 75. 00 100. 00
[3]
（1） 混合纺丝液 固含物；& 8% -9. 2% NaOH： 4. 8% -5. 8% 粘度：30~50s （落球法，20^） 熟成度:16.0~22.0mL （10%氯化鞍值） （2） 凝固浴： 硫酸:100~120g/L
2019年第3期 2019,No. 3
硫酸钠：330 ~360g/L 硫酸锌：12.0±2.0g/L 温度：45 ~50^ （3）纺丝工艺 喷丝头规格：＜p0. 06mm x 15000孔 纺速：40 〜50m/min 总牵伸：100%〜120%
关键词氧化石墨烯粘胶短纤维阻燃 抗菌远红外
0前言
粘胶纤维较低的极限氧指数（L0I值） 使粘胶纤维及其制品易燃烧甚至引发火灾，从 而给人们生命财产安全带来重大隐患，因此, 粘胶纤维的阻燃品种开发具有重大的现实意 义。阻燃粘胶纤维的生产主要有添加共混法、 接枝共聚法及阻燃整理法三种。目前市场上产 业化的产品主要是采用焦磷酸酯类阻燃剂通过 添加共混的方法，使纤维获得较为持久的阻燃 性能，但通过共混技术生产的阻燃粘胶纤维 ， 存在阻燃剂添加量大、纤维生产或使用过程中 阻燃剂流失、阻燃纤维力学性能下降、纤维服 用性能降低等问题。
表I
助剂添加量 纺丝液性能指标
样品
a-纤维素 DDPS （对a-纤维素） GO（对a-纤维素） 固含物（％） NaOH(%) 粘度（S） 熟成度（mL） 网值（mL）
阻燃粘胶纤维的研究进展及发展趋势
维 所不 能 比拟 的 。而基 本 原 料 纤维 素资 源 丰 富 ， 经
在燃 烧温 度下 分解 成 不 挥发 的玻 璃 状 物质 ， 覆在 包 聚 合物表 面 ， 这种致 密 的保 护层 起 到 了隔 离 膜 的作 用， 如硼 系 和 卤化 磷 类 阻 燃 剂 具 有 类 似 特 征 ； 是 二
用。综述 与剖析 了阻燃粘 胶 纤维的进 展 ， 测 了阻燃 粘胶 纤 维 的未 来发 展 趋 势 ， 阻燃 粘胶 纤 维的研 发 和 预 对
应 用具有 一定 的指 导意 义。 关键 词 ： 粘胶 ； 阻燃 ； 能 ； 性 进展
随着 社会 的进 步 及 纺织 新 材 料 、 技 术 的应 用 新 与 发展 ， 纺织 品种 类 不 断 增 多 ， 应 用 范 围从 人 们 其 的 日常 生活 扩 展 到 工 业 、 业 、 通 运 输 、 事 、 农 交 军 卫 生、 防护等 诸 多领 域 。与 此 同 时 ， 由于 大 部 分 纺 织 品不具 备 阻 燃 性 能 而 内含 着 潜 在 火 灾 威 胁 。据 统
够深 入 ， 涉及 很 多 影 响 和制 约 因 素 ， 此 很 难 定 量 因 描述 阻燃模 式 ， 是对 阻燃 机 理 进行 定 性 描 述 。主 只
阻燃纤维及应用_杨丽
杨丽，杨俊玲（天津工业大学材料化工学院，天津３００１６０）摘要：介绍了研究阻燃纤维的意义、目前阻燃纤维的品种和特种阻燃纤维（偏氯纶和腈氯纶及维氯纶）的性能、用途，并对常见的阻燃涤纶及其阻燃剂进行了表述．关键词：阻燃；纤维；纺织品；应用中图分类号：ＴＱ３１４．２４＋８文献标识码：Ａ文章编号：１００４－０４３９（２００６）０９－０００５－０３阻燃纤维及应用Ｆｌａｍｅ－ｒｅｔａｒｄａｎｔｆｉｂｅｒｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＹＡＮＧＬｉ，ＹＡＮＧＪｕｎ－ｌｉｎｇ（Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｉｎｓｔ．，ＴｉａｎｊｉｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎ．Ｕｎｉｖ．，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｏｆｔｈｅｆｌａｍｅ－ｒｅｔａｒｄａｎｔｆｉｂｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｓａｎｄｔｈｅｅｘｉｓｔｅｎｔｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｔｈｅｐｒｏｐｅｒ－ｔｉｅｓａｎｄｕｓｅｓｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｆｌａｍｅ－ｒｅｔａｒｄａｎｔｆｉｂｅｒｓｓｕｃｈａｓｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ－ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｃｈｌｏｒｉｄｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒ，ａｃｒｙｌｏｎｉ－ｔｒｉｌｅ－ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｃｈｌｏｒｉｄｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒａｎｄｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ－ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｃｈｌｏｒｉｄｅ）ａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｍｍｏｎｆｌａｍｅ－ｒｅｔａｒｄａｎｔｆｉｂｅｒｓａｎｄｆｌａｍｅ－ｒｅｔａｒｄａｎｔａｇｅｎｔｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔ；ｆｉｂｅｒｓ；ｔｅｘｔｉｌｅｓ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ收稿日期：２００６－０１－１６作者简介：杨丽（１９６９－），女，天津市人，实验师，主要从事染整工艺的应用．天然或合成纤维，由于其化学结构的不同其燃烧性亦不一，按燃烧时引燃程度、燃烧速度、息燃性等特征，可将纤维定性地分为阻燃纤维和非阻燃纤维两大类．其中，不燃纤维和难燃纤维属阻燃纤维，可燃纤维和易燃纤维属非阻燃纤维．目前国际上广泛采用限氧指数ＬＯＩ（ＬｉｍｉｔＯｘｙｇｅｎＩｎｄｅｘ）来表征纤维及其制品的可燃性．限氧指数ＬＯＩ是指材料点燃后在氧－氮大气里维持燃烧所需要的最低含氧量体积分数．限氧指数ＬＯＩ值越大，材料燃烧时所需氧的浓度越高，即越难燃烧．通常空气中氧气的体积分数接近２０％，所以纤维也可按ＬＯＩ值分类，将ＬＯＩ值低于２０％称为易燃纤维，２０％￣２７％的称为阻燃纤维．［１］为了减少易燃物质的可燃性，约２００年前，盖・吕萨克（ＧａｙＬｕｓｓａｃ）便研究过生产阻燃织物的可能性．２０世纪６０年代以前，研究工作重点是粘胶织物的阻燃．开发阻燃合成纤维是近２０年的事．因为某些合成纤维在遇火时会熔融收缩而使纤维离开火焰，所以锦纶的阻燃问题一直没有得到重视．后来大量合成纤维同粘胶纤维混纺成织物时，因粘胶纤维易燃，并在织物中有“网格支架”的作用，增加了混纺织物的可燃性．因此，阻燃纤维的研制变得更加重要．随着城市现代化建设的发展，对纺织品的难燃化要求也越来越高．美国曾作过统计，１９７１￣１９７５年，美国有人伤亡的火灾中，９０％以上是住宅火灾，且最初着火物主要是纺织品．近年来，美、英、日、德等国对纺织纤维的阻燃已用法律的形式作了规定，要求凡是制作儿童、老人、残废者的服装，室内铺饰用布，剧院幕布以及交通运输工具和旅馆内使用的纺织材料，炼钢工人及士兵的制服等均需达到一定的阻燃要求．因各种纤维的阻燃性差别很大，同一种纤维的命名亦不同，为了不造成概念上的混乱，采用极限氧指数（ＬＯＩ）为依据的分类法．表示式如下：对于状态相近的物质来说，氧指数越高，表示在ＬＯＩ＝Ｏ２／（Ｏ２＋Ｎ２）×１００％印染助剂ＴＥＸＴＩＬＥＡＵＸＩＬＩＡＲＩＥＳＶｏｌ．２３Ｎｏ．９Ｓｅｐ．２００６第２３卷第９期２００６年９月印染助剂２３卷空气中越不容易燃烧，即该物质的阻燃性能越好．［２］这种分类见表１．［３］１偏氯纶偏氯纶亦称偏二氯乙烯纤维，为氯乙烯－偏二氯乙烯的共聚物，其中含氯乙烯３０％￣１０％，偏二氯乙烯７０％￣９０％，在美国的商品名称为Ｓａｒａｎ，１９４０年便实现了工业化生产．［４］偏氯纶聚合物在纺丝时加入少量的液态卤代苯等软化剂以及热稳定剂，用熔纺法纺入空气中，进入冷水（１０℃）浴槽冷却，再经过拉伸卷绕即得成品丝．偏氯纶可用熔纺法纺制成鬃丝，也能制得短纤维和长丝．偏氯纶的强度较低，密度达１．７０，但具有较好的阻燃性、耐热性和回弹性，还有较高的耐磨性、良好的抗霉和抗腐烂性．６５℃以下，在空气中是稳定的，长期太阳光作用下纤维稍变暗；偏氯纶不吸湿，在水中不膨胀，７５℃以下能保持满意的机械强度；耐浓酸腐蚀性虽不及氯纶，但在化学纤维中亦可称佼佼者．偏氯纶常用作滤布，对有腐蚀性的液体或气体物质过滤尤为合适．用作鞋垫既能透气，又能保持热量．还能用作纱窗、刷子、手套、袜子、绳缆、捕鱼用具等．偏氯纶的阻燃性突出，可用作车厢中的坐垫材料、沙发套、地毯、防火帘、护林工人制服等．［５］２腈氯纶和阻燃腈纶腈氯纶又称改性腈纶，其纤维大分子链中含３５％￣８５％的丙烯腈链节．而阻燃腈纶中的丙烯腈链节量大于８５％．阻燃腈纶包括丙烯腈－偏二氯乙烯和丙烯腈－氯乙烯２种共聚纤维．［６］２．１性能腈氯纶原料来源充足，成本低廉，单纤维间有较大的静电，在加工、穿着过程中无擀毡现象，能一直保持蓬松，适宜制造人造毛皮等起毛织物．因阻燃性能好，又适合制造室内铺饰织物．腈氯纶和阻燃腈纶的物理性质、耐候性及染色性类似普通腈纶，而阻燃性、耐化学药品等性能又类似于氯纶．所以，它与多种纤维混纺不会造成染色困难而使织物品质降低，还能赋予织物阻燃性．［７］２．２用途根据人造毛皮加工工艺和毛皮风格的要求，腈氯纶最适合制造人造毛皮，与天然兽皮相比，价廉、兽毛感强、仿天然皮毛形象逼真、质轻、保暖性好．在腈氯纶长毛绒产品中，以仿貂皮、獭皮、狐皮、黄狼皮、灰鼠皮等较为流行，阻燃长毛绒玩具也颇受消费者的青睐，腈氯纶和阻燃腈纶编织物主要用于衣着领域．［８］３维氯纶该纤维于１９６８年在日本试制成功，定名为ＳＥ纤维．化学名是聚乙烯醇－氯乙烯接枝共聚纤维，商品名称叫Ｃｏｒｄｅｌａｎ，我国称作维氯纶．目前仅日本兴人公司生产，在美国十分畅销，被认为是一种有发展前途的阻燃纤维．［９］据报道，维氯纶制造方法十分特殊，先在低分子质量聚乙烯醇的水溶液中加入引发剂和氯乙烯单体，使氯乙烯在聚乙烯醇上发生接枝共聚．得到外观为青蓝色的半透明乳状液，随后再混以适量常规聚乙烯醇的水溶液增稠，并经湿法纺丝得到初生纤维，再经拉伸、热处理和缩醛化等加工获得成品纤维．３．１性能①维氯纶的物理性能介于维纶和氯纶之间，软化温度约１８０￣２００℃，沸水收缩率在５％左右，手感柔软，白度较好，耐磨性、回弹性以及抗静电性能均属优良；②维氯纶的极限氧指数（ＬＯＩ）比腈氯纶高，比氯纶稍表１纤维燃烧性的分类纤维名称纤维品种举例ＬＯＩ／（％）不燃纤维石棉玻璃纤维粘胶纤维１７￣１９棉１７￣１９腈纶１８￣２０丙纶１８￣２０可燃纤维涤纶２０￣２２锦纶２０￣２２阻燃腈纶２７￣３２阻燃丙纶２７￣３１腈氯纶２６￣３１阻燃涤纶２８￣３２聚氯乙烯纤维（氯纶）３５￣３７维氯纶３０￣３３酚醛纤维３２￣３４阻燃纤维聚偏二氯乙烯纤维（偏氯纶）４５￣４８以金属纤维为代表的无机纤维耐热纤维聚四氟乙烯纤维９５芳香族聚酰胺纤维３３￣３４６９期低；③一般用于室内铺饰用的防火材料，其防火性能均采用发烟量和发热量来表征．维氯纶的温度时间面积因子（ｔ・ｄθ）为０，是几种纤维中最小的．在相同条件下发热量较小说明它们在燃烧时可抑制纤维分解，而不释出大量的烃类物质以助燃．大量文献报道，合成纤维着火时，人往往是被织物窒息而死．而维氯纶的发烟量仅稍大于粘胶纤维，产生少量烟雾，适用于制造室内铺饰织物，市场前景十分美好；④维氯纶燃烧产生的有害气体为氯化氢．比其他含氯纤维产生的氰化氢的毒性要小．其收缩温度１７０￣１８０℃，起始分解温度２３４℃，因此，当接触火焰时仅发生收缩，聚合物徐徐分解，故不会烫伤皮肤．维氯纶的软化温度１８０℃，熔点不明显，不像锦纶和涤纶熔融后粘在皮肤上产生烫伤．［１０］３．２用途可用于织造毯子、床单、罩布等床上用品；妇女儿童衣服、儿童睡衣、老弱病残者的内衣以及工作服衣料；滤布等工业用布；女式兽毛外套、衣服衬里、玩具等绒毛类织物；高级毛巾、墙纸、纸张等非织造物．４阻燃涤纶４．１品种和性能阻燃涤纶制法有共聚法、共混法和纤维阻燃后整理法．以日本东洋纺的阻燃涤纶Ｈｅｉｍ为例，阻燃涤纶的性能如下：①自熄性优良，符合日本消防法和美国可燃性织物的阻燃标准；②纤维各项物理指标和后加工性能与常规涤纶几乎相同，显示出优良的后加工性能和使用性能；③用分散染料染色时比常规涤纶易染；④燃烧时无毒，不会灼伤人的皮肤．有人曾研究过涤／棉混纺织物的可燃性，结果发现，涤／棉（５０／５０）织物容易燃烧，即极限氧指数值较低．阻燃整理剂大多以卤素、磷及其化合物为主要成分，较早文献报道的７８种阻燃整理剂：含卤素的化合物３３种，含磷化合物１７种，磷－卤素“配伍”的化合物２０种，氮－卤素“配伍”的化合物８种．［１１］４．２用途最早的阻燃涤纶用于薄型窗帘纱，原丝７８ｄｔｅｘ，加捻至８００捻／ｍ，用有梭织机制造的织物克重为５０￣７０ｇ／ｍ２．生产厚型窗帘织物，是用１６５ｄｔｅｘ的阻燃涤纶为经纱，腈氯纶为纬纱，经有梭织机织成．交织织物也是床毯、幕布、航空工业中椅子套的装饰材料．棉被、儿童和老人睡衣，特殊防火要求的工作服；阻燃的绳索、缝纫线、帐篷、屏风、工程用布等．５阻燃纤维的发展随着我国阻燃法规的不断健全，阻燃纤维纺织产品开发力度将不断增大，永久阻燃性织物将成为我国纺织品市场的新热点．阻燃涤纶因具有永久阻燃性，其应用前景将十分广阔．主要用途有：产品用纺织品、建筑内装饰材料、防护服等．日本三菱人造丝公司采用非卤素难燃剂，开发出耐候性和难燃性高的聚丙烯（ＰＰ）纤维．美国明尼苏打州Ｓｔ．Ｐａｕｌ的３Ｍ公司最近面市的陶瓷非织造布（专利产品），它在火焰屏蔽用途上有优异的热性能．名为“Ｎｅ－ｘｔｅｌＦｌａｍｅＳｔｏｐｐｉｎｇＤｏｔＰａｐｅｒ”（简称ＦＳＤＰ）的这种产品是薄型且柔性的，当暴露到火中时能保持其完整性并将不会熔化与收缩，在９ｍｉｎ内不会烧穿，且有向室内透过的热量较小，没有烟及毒气放出等特点．ＮｅｘｔｅｌＦＳ－ＤＰ潜在用途包括防火墙、熔炉、燃烧器、管道、绝热材料、密封及阻燃贮藏库等．［１２］环境友好型阻燃纤维，纳米级粒径的阻燃剂［１３，１４］，无熔滴阻燃纤维，舒适型阻燃纤维等特殊用途的新型阻燃纤维正在应运而生．［１５］参考文献：［１］林山．阻燃纤维［Ｊ］．上海丝绸，２００４（３）：２６－２９．［２］马新安，李新延，王瑄．纯棉织物耐久性阻燃整理的研究［Ｊ］．陕西纺织，２００４，６４（４）：２－６．［３］ＬｙｏｎｓＪＷ．ＴｈｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄｕｓｅｓｏｆｆｉｒｅｒｅｔａｒｄａｎｔｓ［Ｍ］．ＮｅｗＹｏｒｋ：Ｗ－ｉｌｅｙＬｕｔｅｒ－ｓｃｉｅｎｃｅ，１９７０．２２．［４］姚穆，周锦芳，黄淑珍，等．纺织材料学［Ｍ］．北京：中国纺织出版社，１９９０．１０４．［５］张梅，孟繁慧．一种轻量吸湿透气功能性保暖内衣的研制开发［Ｊ］．上海纺织科技，２００６，３４（１）：５７－５９．［６］邹振光，毛西亭，施楣梧．常规阻燃纤维的技术现状与发展趋势［Ｊ］．纺织导报，２００６（３）：４５－４９．［７］张建春，钟铮．腈氯纶阻燃纤维生产技术与应用［Ｊ］．纺织导报，２０００（２）：１７．［８］欧育湘．实用阻燃技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００２．３４８－３４９．［９］全凤玉，纪全，夏延致，等．阻燃粘胶纤维的研究及其进展［Ｊ］．纺织学报，２００４，２５（１）：１２１－１２３．［１０］周翠荣，董奎勇，杨萍．阻燃粘胶纤维及其研究现状［Ｊ］．人造纤维，２００４（４）：２５－２６．［１１］吴英，翟中凯，郭永林．阻燃涤纶的性能及应用［Ｊ］．产业用纺织品，２００１（１）：３５－３６．［１２］高新方．阻燃纤维新发展［Ｊ］．新纺织，２００３（１１）：２１－２３．［１３］贾修伟．纳米阻燃技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００５．５７０－５７１．［１４］张泽江，冯良荣，邱发礼．纳米无机阻燃剂的研究进展［Ｊ］．化学进展，２００４，１６（４）：５０９－５１６．［１５］秦华军，张立新．阻燃剂的现状与发展［Ｊ］．华北工学院学报，２００１，２２（２）：１１３－１１４．杨丽等：阻燃纤维及应用７。
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浅谈阻燃粘胶纤维(整理)引言目前粘胶纤维生产技术成熟，有无限的原料基础，产量高、品种多、用途广。
因其优异的吸湿性、透气性、良好的染色性能、衣着舒适性和可生物降解性等特点，被广泛用于服装面料，如部队作战服、装饰面料及床上用品等，近年来在我国仍以较快的增长速度发展。
随着纺织阻燃材料市场需求的迅速发展，对纺织品以及粘胶纤维的阻燃性能、多功能性、环保性和耐久性的要求日益提高。
粘胶纤维的强度、模量较低，遇火极易燃烧引发火灾，极限氧指数只有17%左右，从而造成人身伤亡和财产损失，使其应用受到限制[1]。
但是随着新的纤维素品种及粘胶纤维生产工艺的改进，以及新型阻燃剂的开发等，粘胶纤维的物理机械性能有所改善。
本文将主要对粘胶纤维的阻燃机理、使用的阻燃剂、制造方法以及国内外阻燃粘胶纤维的研究现状进行简要介绍，以增加人们对此问题的了解和认识。
1. 纤维素纤维的燃烧机理纤维素纤维的燃烧过程如图1所示。
纤维和高温热源接触后吸收热量，发生裂解反应，生成大量可燃性气态产物，在氧存在条件下发生燃烧，燃烧产生的热量又促进了纤维的进一步裂解和燃烧，形成循环燃烧反应。
图1 纤维素纤维的燃烧过程纤维素纤维在接触火焰时，不收缩，不熔融而直接燃烧，烟气毒性较低；离开火源后仍能够继续燃烧，速度快且无余灰 [2]。
粘胶纤维的分子结构类似棉花，是一种再生的纤维素纤维，常常和木质素、半纤维素与天然树脂混合在一起[3]。
粘胶纤维属于非热塑性纤维，其物理性质在高温时不发生显著变化,TP （热裂解温度）和TC（燃烧温度）相等，均为350℃；其热对粘胶纤维的作用主要是化学变化，当温度达到其热对粘胶纤维的作用主要是化学变化，当温度达到TP时首先发生裂解[4]。
纤维素在不同的温度下的热降解主要有两种方式：一种是高温（大于250℃），产物主要是焦油等。
焦油的主要成分是左旋葡萄糖，而后，左旋葡萄糖裂解，产生大量易燃烧的低分子量物质，并形成二次焦炭。
各种纤维素纤维热降解产生的左旋葡萄糖的量如表1。
显然纤维素C6位被取代会减少左旋葡萄糖的生成量位的羟基被取代会减少左旋葡萄糖的生成量[3]。
Golova等证明了左旋葡萄糖的生成量与纤维素大分子的聚合度有关。
另一种是在较低的温度下（160℃～250℃）热降解，通过脱水而炭化，主要生成水、CO、CO2等大约60种低分子化合物。
纤维素纤维裂解产物与左旋葡萄糖裂解产物相同，从而表明纤维素在低温降解产生的化合物是降解产物左旋葡萄糖进一步降解的结果[3]。
在氧的存在下，当温度达到或超过TC 燃烧温度，左旋葡萄糖裂解产物发生氧化，燃烧生成CO2和H2O，放出大量热量，这些热量又引起更多的纤维素发生裂解[2]。
表1 不同纤维素纤维热降解左旋葡萄糖的生成量[3]不同的纤维素纤维聚合度（D.P.）左旋葡萄糖生成量/%棉纤维1000 60～63棉纤维（丝光）1200 36～37棉纤维（经酮氨溶液中沉淀）1000 14～15未取向的粘胶纤维380 4.0～4.5取向的粘胶纤维400 4.8～5.02 粘胶纤维的阻燃机理燃烧是一个复杂的过程，严格区分一种阻燃体系的作用和机理是困难的。
加之不同纤维和不同的阻燃剂又有各种不同的性质，因而阻燃机理便成为一个十分复杂的问题。
迄今为止尚未建立对各方面都适用的阻燃理论。
从纤维素热降解的产物来看，要实现纤维素的阻燃，方法有两种：一是使可燃性气体的燃烧变得困难，减少热量的生成；二是促进焦油的生成，即促进左旋葡萄糖的生成，进一步使其炭化，生成更多的固体残渣，从而减少燃烧过程中“燃料”的生成[3]。
因此，对纤维素进行阻燃加工，就得设法阻碍分解，抑制可燃性气体，改变热分解反应机理，或者通过隔离热和空气以及稀释可燃性气体，达到阻燃目的。
目前对纤维阻燃机理主要有四种理论：覆盖论、气体论、热论和催化脱水论。
前两者仅分别适用于某些阻燃剂的作用，而后者比较具有普遍意义[1]。
（1）覆盖论指一些阻燃剂在低于500℃时是稳定的，不会分解，当在温度较高的情况下，能在纤维表面形成覆盖层。
覆盖层具有隔绝作用，除了能阻碍氧气的供应外，还有阻止可燃性气体向外扩散的作用，从而达到阻燃的目的。
例如磷酸酯类化合物和防火涂料等，在较高温度下会生成稳定的覆盖层，或分解生成泡沫状物质覆盖于材料表面，使材料因热分解而产生的可燃气体难于逸出，同时起着隔热和隔绝空气的作用[1]。
（2）气体论有两种机理，一种是气体稀释作用。
阻燃剂在燃烧的温度下，分解出的不燃性气体，将纤维素分解出来的可燃性气体浓度冲淡到能产生火焰浓度以下。
所谓不燃性气体主要是指Na2CO3、NaHCO3和NH4Cl受热分解出来的二氧化碳、氯化氢和水，这种理论有一定的局限性，因为很多阻燃剂，通过加热并不能产生这种气体[1]。
另一种则是抑制链反应。
阻燃剂在加热条件下能作为活泼性较高的游离基的转移体，从而阻止了游离基反应的进行。
例如含卤阻燃剂中的卤素能够捕捉燃烧反应中的自由基，阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止[5]。
溴化烃便有这样的作用：RBr +·H→HBr + R·（3）热论也有两种形式，一种是阻燃剂在高温下发生吸热变化，如水合三氧化铝等。
由于这种添加剂具有吸热后分解的特点，能有效地维持纤维处于较低温度而不致达到热分解的程度，从而有阻止燃烧蔓延的作用[2]；另一种则是纤维迅速散热，使织物达不到燃烧温度[1]。
（4）催化脱水论主要指改变纤维的热裂解过程。
由于阻燃剂的存在，能使纤维素分子链在断裂前发生迅速而大量的脱水，甚至发生某些交联作用，阻止左旋葡萄糖的生成，使可燃气体和挥发性液体的量大大减少，而使固体碳量大大增加，这样，有焰燃烧就会得到抑制。
一般认为磷酸盐及有机磷化合物的阻燃作用是由于它可与纤维素分子中的羟基（特别是第6位碳原子上的羟基）形成酯，阻止左旋葡萄糖的形成，并且进一步使纤维素脱水，生成不饱和的双键，促进纤维素分子间形成交联，增加碳状物的生成[1]。
3 阻燃粘胶纤维的制造方法制造阻燃粘胶纤维的方法大致有后处理法、接枝共聚法、共混法和阻燃整理法[6]。
3.1 处理法将纺丝成形后的初生纤维浸渍在含有阻燃剂的溶液中，而后经压榨、干燥、热定型，赋予纤维表面具有阻燃性能。
此法操作简单，成本低，纤维的强力损失小，阻燃效果明显。
但耐洗性差，阻燃剂易流失，阻燃性不持久[6]。
3.2 接枝共聚法在纤维素大分子上接枝上一些能起阻燃作用的反应性基团，而达到阻燃功效[6]。
这种方法可使阻燃剂能长期而稳定地存在于纤维表面，阻燃效果耐久。
此法工艺方便，生产的成本低，但是，接枝反应会产生大量的均聚物，从而导致纤维各项物理机械性能明显下降[7]。
3.3 共混法将纺丝原液中混入添加阻燃剂进行纺丝，使纤维具有永久的阻燃效果[7]。
因为在纺丝时，溶液凝固形成的纤维把阻燃剂包住，成纤后阻燃剂的残留率一般可达90%左右。
这样制得的纤维其物理机械性能、手感、耐洗性、耐光性和皮肤接触毒性等较其他方法优越般可达90%左右。
这样制得的纤维其物理机械性能、手感、耐洗性，耐光性、皮肤接触毒性等较其他方法优越[7]。
此法应用广泛，工艺简单,但对阻燃剂的要求较高。
共混法中对阻燃剂的要求如下[6]：1）阻燃剂颗粒度＜1um，在纺丝液中有良好的分散性和稳定性，不会凝聚、沉降。
2）具有疏水性，在纺丝凝固及水洗过程中，流失量低，对纺丝凝固浴污染小。
3）有良好的耐酸碱性。
4）为使阻燃剂在纤维中残留量超过95%，若阻燃剂为线形分子，则要求分子量尽量高些。
5）纺制成的织物能耐漂白。
如何降低阻燃剂颗粒的粒径，提高阻燃剂的分散性和相容性，是共混法阻燃改性的主要研究内容[1]。
3.4 阻燃整理纤维素纤维及织物的阻燃整理研究已近两个多世纪，至今已成功地开发了许多阻燃整理剂及整理工艺，阻燃性能及耐洗性能不断提高，阻燃纤维素织物得到了广泛的应用。
阻燃整理主要有以下几种方法[6]：1）磷酸—尿素法（Ban flam法）。
浸轧液的主要组分为磷酸、尿素和甲醛，采用浸轧焙烘工艺。
该法原料成本低，工艺简单，是一种半持久的阻燃整理工艺，产品有一定的耐洗性，但强力损失较大。
2）Pyrovatex CP法（即汽巴法）。
浸轧液中除Pyrovatex CP（N-羟甲基二烷基磷酸基丙酰胺）外，含有交联剂甲醚化的三羟甲基三聚氰胺TMM，催化剂氯化铵及游离甲醛捕捉剂尿素。
该法所用阻燃剂毒性低、阻燃效果较好，工艺简单，产品耐洗，手感较柔软，国内外都广泛采用。
但织物的强力、吸湿性明显降低，特别是耐磨强力下降较大。
3）THPC（四羟甲基氯化磷）/酰胺法。
浸轧液中除THPC外，还含有三羟甲基法、THPOH/三聚氰胺TMM、尿素和三乙醇胺等。
在该法的基础上，又发展了THPS/NH3酰胺法和Proban法等。
4）Proban法。
该法是英国Albrightant-Wilson公司的子公司Proban公司提出的，它用氨固化法代替热固化法，改变了通过纤维素大分子中羟基与交联剂呈网状结构的传统工艺，是THPC的一大发展。
工艺流程为：浸轧，烘燥，氨熏，氧化，水洗。
该法使得阻燃处理过的织物手感柔软，强力降低很少，基本上保持了纤维素纤维的优良性能。
而且由于阻燃剂存在于原纤中的间隙中，耐洗性大大增强。
4．粘胶纤维用阻燃剂阻燃剂按主要成分可以分无机阻燃剂和有机阻燃剂。
有机阻燃剂又分为有机磷系阻燃剂、有机卤系阻燃剂[3]；无机阻燃剂主要产品有氢氧化铝、氢氧化镁、；磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硼酸锌等[5]。
粘胶纤维用的阻燃剂通常为磷系阻燃剂，有些还含有卤素、氮、锑、硅或硫等阻燃元素，利用这些阻燃元素的协同效应可大大提高阻燃效果[1]。
表2列出了几类常用阻燃剂的性能比较[5]。
表2 几类常用阻燃剂的性能比较[5]阻燃剂代表产品阻燃机理毒性价格主要缺点有机卤系十溴二苯醚、六溴环己烷等抑制链反应放出有毒、腐蚀性气体适中燃烧烟雾大、放出有毒腐蚀性气体有机磷系磷酸酯、含卤磷酸酯等覆盖作用、抑制链反应低毒、低腐蚀适中挥发性大、抗水性差、阻燃性不足无机系氢氧化铝、氧化锑、无机磷化物、硼酸锌等吸热作用、覆盖作用、不燃气体的窒息作用低毒、低腐蚀较低添加量较大,填充量高影响材料的物理机械性能按阻燃剂与阻燃基材的作用关系，阻燃剂可分为反应型和添加型两大类。
前者是将阻燃剂添加到粘胶溶液中，阻燃剂与纤维素黄酸酯发生反应，结合到纤维的主链或侧基上，反应型阻燃粘胶纤维的稳定性好，但其加工工艺复杂；而后者是在粘胶纤维进行纺丝时将阻燃剂成分加入，与纤维不发生化学反应，其加工简单，成本较低，只要阻燃剂的筛选合适，就可以取得良好的阻燃效果[8]。
目前研究较多、已经工业化生产的阻燃粘胶纤维主要是采用添加阻燃剂法[1]。
表3列出了几种较为成熟的粘胶原液添加阻燃剂[8]。