环保阻燃织物的生产与发展:有创意的环保口号
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发布时间：2023-05-17 10:41
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时间：2023-09-14 00:17
In recent yeas, the environmental requirements of people are more and more higher, and green flame retardant fabric has become an inevitable trend in the development of flame retardant textiles. This paper firstly introced the ecological textiles and ecological textile coating finishing technology, and emphatically introced some common flame retardant of environmental protection, then introced the proction methods of green flame retardant fabric from flame-retardant fibers and flame retardancy finishing, finally summarized the development trend of environmental flame retardant fabric.
近年来，因织物燃烧而引起的火灾在世界各国不断增加。我国平均每年因织物燃烧引起的火灾约 3 万 ～ 4 万起，死亡人数达 3 000 人左右，火灾损失超过 2 亿元。在欧洲，每年约有 5 000 多人丧命于因织物燃烧造成的火灾。2007年12月12日，浙江省温州市鹿城新艺苑舞厅发生的重大火灾，几分钟内，大火和滚滚浓烟致使 21 条鲜活的生命永远离开了这个世界。2008年9月20日，深圳龙岗区舞王俱乐部发生火灾，共造成 44 人死亡，60 多人受伤。
采用阻燃纺织品可阻隔火种蔓延，防止火灾发生或延长逃生时间，大大减少火灾伤亡和财产损失。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。根据火灾调查结果分析，因纺织品不具备阻燃性能被引燃并蔓延引起的火灾占火灾事故的 20% 以上。因此近年来世界各国纷纷开展纺织品阻燃技术的研究，并制定了相应的纺织品燃烧性能测试方法、阻燃制品标准及应用法规等。
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。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，在提高阻燃性能的同时，将更加突出阻燃剂的环保与生态安全性能。由于传统溴系阻燃剂受到日益严格的环保和阻燃法规的压力，其代用品的研究和开发正逐渐成为热点，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仍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的发展前将更加广阔。因此要提高开发创新能力，推动阻燃工业朝着环保化、低毒化、高效化、多功能化方向发展。
1生态纺织品涂层整理技术
1.1生态纺织品
“生态纺织品”概念主要来自1991年国际纺织品生态学研究与检测协会颁布的Oeko � Tex Standard 100。随着全球环保潮流的兴起，欧美各国纷纷制定与纺织品贸易相关的法律法规以及各类标准，*非生态产品的进入，国际生态纺织品得到迅速发展。
据统计，国际上纺织涂层产品已占到纺织品总产量的 25% 以上，可见涂层在纺织品后整理中占据重要位置。当今越来越多的纺织品朝功能化、差别化方向发展，涂层工艺已是实现功能化产品的一个重要手段，一些普通面料可以通过涂层来提高产品档次，增加产品附加值。目前市场上应用的许多涂层整理剂和添加剂都存在生态问题。在我国纺织品涂层中，很大部分产品仍采用易燃、易爆的溶剂型涂层剂加工生产，这不仅对环境造成很大污染，而且还对人体健康构成很大威胁。
1.2生态纺织品涂层整理技术要求
依据Oeko � Tex Standard 100 的规定，生态纺织品涂层整理技术需具备以下几个方面的要求：（1）原料在生产、使用和废弃过程中对环境不会造成有害的影响，而且符合不污染空气，不污染水，废弃物易处理等条件；（2）涂层剂的分子结构不会对人体有毒和对环境有害，在其生产和使用过程中不会产生或分解释放出对人体有害和对环境污染的化学物质，纺织品上不会残留有毒或有害化学物质，涂层剂能被回用，被再生，被转化为无害物质或能被生物降解；（3）涂层整理工艺及设备节水、节能、环保。
2绿色环保阻燃剂
2.1阻燃剂的分类
根据材料的加工方法分类，阻燃剂可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂；按化学成份分类，阻燃剂可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂。有机阻燃剂又可分为磷系和卤系 2 个系列，卤系包含氯系和溴系 2 个系列。
有机阻燃剂由于具有分解产物毒性大和烟雾大的缺陷，正逐渐被无机阻燃剂所取代。无机阻燃剂的主要品种有氢氧化物（如氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化锆）、氧化锑、红磷、钼酸铵、硼酸锌等，其中以氢氧化铝和氢氧化镁应用最为广泛，它们不但具有阻燃作用，而且还有补强填充作用，有较好的热稳定性、抑烟和阻滴作用，且有填充安全和对环境无污染及等效等特点，被称为绿色环保型橡塑助剂，越来越受到青睐。
2.2常用阻燃剂
2.2.1氢氧化铝（ATH）
氢氧化铝是无机阻燃剂最主要的品种之一，其用量占阻燃剂使用总量的 40% 以上。它可分为结晶形和无定形 2 种，作为阻燃剂使用的大多数为 α � Al2O3。目前，ATH本身具有阻燃、消烟、填充 3 个功能，因其不挥发、无毒，又可与多种物质产生协同阻燃作用，被誉为无公害无机阻燃剂。它的改性主要体现在以下 3 个方面：采用改进造粒技术，向超细化方向发展，使粒度分布变窄；采用偶联剂对氢氧化铝阻燃剂进行表面处理，改善其与聚合物的粘接力和界面亲合性；采用大分子键合的方式对氢氧化铝进行改性，以降低产品的张力，改善填充后聚合物的机械性能。
2.2.2氢氧化镁（MTH）
氢氧化镁是目前发展较快的一种环保添加无机阻燃剂，具有热稳定性好，不产生有毒气体，价格便宜等优点。添加到塑料制品后，具有阻燃、消烟、防流滴、填充等多种功能。与ATH相比，其热稳定性和抑烟性能都明显优于ATH。氢氧化镁在更高的温度范围内才发生脱水反应，故可应用于阻燃高温分解型聚合物，应用范围较ATH更广。在实际使用中，一般采用以下 2 种方法来提高其与聚合物的相容性：一是将氢氧化镁颗粒细微化；二是采用包覆技术对氢氧化镁表面进行改性。
2.2.3水滑石（HT）
水滑石是层状双金属氢氧化物（LDHs）的典型代表。常见的水滑石是含水的镁铝碱式碳酸盐化合物。LDHs结构中含有相当数量的结构水，控制合成条件可使层间具有CO32－，添加到聚合物中的镁铝水滑石阻燃剂受热分解时，放出的惰性气体二氧化碳和水汽能稀释可燃气体浓度，减弱火势，达到阻燃的目的。而分解产生的MgO和Al2O3可形成隔热层，同时受热分解时吸收大量的热量，降低燃烧体系的温度。由此可见，LDHs不仅具有氢氧化铝和氢氧化镁阻燃剂的优点，而且还具有阻燃、消烟、填充 3 种功能，是一种很有发展前景的高效、无毒、低烟的无卤阻燃剂新 品种。
2.2.4硅氧烷包覆聚磷酸铵协同阻燃剂
聚磷酸铵（APP）是一种性能良好的无机磷阻燃剂，是目前磷系阻燃剂比较活跃的研究领域。APP的P�N阻燃元素含量高，热稳定性好，产品近乎于中性，另外价廉，毒性低，阻燃性能持久，可单独或与其它阻燃剂复合用于塑料的阻燃。目前研究最为典型的阻燃体系是APP/季戊四醇（PER）/三聚氰胺（Mel）三者的复配体系。
但人们在长期使用中发现，APP也存在诸多不足之处。因此，人们采取了各种手段对APP进行改性，经性能比较可知，包覆协同阻燃剂处理过的涤纶牛津帐篷阻燃涂层布在阻燃、强度等方面比相应的APP II处理布有明显的提高，并且解决了“霜化”问题，因此具有较好的工业化应用前景。目前包覆协同阻燃剂已进行了中试。
2.2.5可膨胀石墨
可膨胀石墨是近年出现的一种新型无卤阻燃剂，它是由天然石墨经浓硫酸酸化处理，然后经水洗、过滤、干燥后，再在 900 ～ 1 000 ℃下膨化制得。可膨胀石墨在阻燃过程中主要起到以下作用：（1）在高聚物表面形成坚韧的炭层，将可燃物与热源隔开；（2）在膨胀过程中大量吸热，降低了体系的温度；（3）在膨胀过程中释放夹层中的酸根离子，能结合燃烧产生的自由基从而中断链反应。可膨胀石墨与磷化合物和金属氧化物复合使用，能产生协调作用，加入少量就能达到阻燃的目的。
2.2.6溴系阻燃剂
由于在环保压力下，一些传统溴系阻燃剂的使用正逐渐受到*，这迫使人们去积极寻找溴系阻燃剂的代用品，由此促进了新型阻燃剂的问世。溴化环氧树脂、十溴二苯乙烷等环境友好型溴系阻燃剂产品即为此类产品。其中，十溴二苯乙烷的耐热性、耐光性和不易渗析性等特点都优于十溴二苯醚，其阻燃的塑料可以回收使用，这是众多溴系阻燃剂所不具备的特点。目前该产品已应用于多种工程塑料，且效果良好，如ABS、PBT、PA和HIPS等。
2.2.7磷（膦）系阻燃剂
有机磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒、低卤或无卤等优点，符合阻燃剂的发展方向，具有很好的发展前景。有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、磷杂环化合物和聚合物磷（膦）酸酯等，应用最广的是磷酸酯和膦 酸酯。
近年来磷系阻燃剂的研究，发展方兴未艾，每年报道很多，主要集中在后面 2 种。有机次膦酸金属盐作为一种新兴的阻燃剂亦备受关注。
2.2.8氮 � 磷膨胀型阻燃剂
膨胀型阻燃剂是近年来阻燃领域的研发热点之一。它是以氮、磷、碳为主要成分的复合阻燃剂，不含卤素，也不采用氧化锑为协同剂，其体系自身具有协同作用。此类阻燃剂在受热时发泡膨胀，所以称膨胀型阻燃剂。该阻燃剂一般由酸源、炭源、气源 3 部分组成。膨胀型阻燃剂因为具有无卤、低烟、低毒、防融滴和无腐蚀性气体等优点，符合未来阻燃剂的发展方向，是一种环保高效的阻燃剂。此类阻燃剂目前在我国应用较少，国外已初具规模。
3环保阻燃织物生产方法
生产阻燃织物主要有 2 种方法：一是对纤维进行改性，即生产阻燃纤维；二是对织物进行阻燃整理。
3.1阻燃纤维
（1）共聚法。在成纤高聚物的合成过程中，把含有磷、卤、硫等阻燃元素的化合物，作为共聚单体引入大分子链中，然后再把这种阻燃性成纤高聚物用熔融纺或湿纺制成阻燃纤维。目前，生产的阻燃涤纶和阻燃腈纶大多采用这种方法。
（2）共混法。将阻燃剂混炼入纺丝熔体或原液中纺制阻燃纤维。如在粘胶原液中混炼入磷化物，在醋酯原液中混炼入溴和磷。
（3）皮芯复合纺丝法。以阻燃高聚物为芯，普通聚合物为皮，通过复合纺丝制得纤维。其特点是纤维稳定性好、强度高、均匀度高，但加工设备复杂，成本高。
（4）接枝共聚法。将普通纤维与含磷及卤素元素的接枝单体进行接枝共聚可得到具有阻燃效果的纤维。其工艺流程为：纤维（预处理）→ 接枝共聚 → 洗涤 → 烘干 → 阻燃纤维。接枝法的优点是接枝单体价格便宜，生产成本低，阻燃耐久性好，缺点是接枝后纤维断裂强度降低。
（5）后处理改性。将湿法纺丝过程中的初生纤维，用含有添加型阻燃剂的溶液处理，使阻燃剂渗入纤维内部，而获得阻燃性。这种方法工艺简单，但阻燃纤维的阻燃持久性不如原丝改性法生产的阻燃纤维。
3.2织物阻燃整理
阻燃整理主要在纺织品后整理过程中对织物进行表面处理，即通过吸附沉积、化学键合、非极性范德华力结合及粘合等作用，使阻燃剂固着在织物上，从而获得阻燃效果。阻燃方法有以下 4 种。
（1）浸轧烘焙法。工艺流程为浸轧→预烘→焙烘→后处理。浸轧液为阻燃剂溶液，由阻燃剂、交联剂、催化剂、渗透剂和强保剂组成，配制成水溶液或乳液进行整理。
（2）涂层法。将阻燃剂混入树脂内进行加工。根据机械设备的不同分为刮刀涂层法、浇铸涂布法和压延涂层法。
（3）喷雾法。不能用于普通设备加工的厚幕布、大型地毯等商品，可在最后一道工序做手工喷雾法的阻燃整理。对于膨松性表面有花纹、簇绒、绒头起毛的织物，用浸轧法会使表面绒毛花纹受到损伤，一般采用连续喷雾法。
（4）有机溶剂法。用有机物溶解阻燃剂，然后进行阻燃整理，能使整理时间缩短，但会影响织物的强力、手感和色光，且阻燃耐久性不如原丝改性。在操作过程中，必须注意溶剂的毒性和燃烧性。
4环保阻燃织物的发展趋势
4.1无卤化趋势
卤素阻燃剂燃烧时生成大量的烟和有毒且具有腐蚀性的气体，可导致单纯由火所不能引起的电路系统开关和其他金属物件的腐蚀及对环境的污染，对人体呼吸道和其他器官造成危害，甚至因窒息而威胁生命安全。无机阻燃剂氢氧化铝、氢氧化镁等来源丰富、价格低廉，但其阻燃效果较差，添加量大，对制品的性能影响较大，因而国内外努力向超细化、微胶囊化、表面处理、协同增效复合化方面进行技术开发。
4.2阻燃剂的复配增效
阻燃剂的复配增效包含 2 个方面的含义：一是不同阻燃剂之间的复配增效；二是阻燃剂与不同的基体、不同的塑料助剂之间的复配增效。
4.3抑烟化、减少有害气体趋势
火灾中发生的死亡事故 80% 是由于燃烧所释放的烟和有毒气体的窒息造成的。无卤、高效、低烟、低毒新型阻燃剂是当今阻燃剂的发展方向。
4.4纳米复合纤维
随着高附加值纺织品的应用，很多科学家通过在高分子纤维中加入有机的或者无机颗粒，改进其性质，其中包括纳米复合纤维。有报道，在聚丙烯细丝中加入纳米SiO2，并将其应用于生产地毯纱，可以增加其阻燃性。
4.5阻燃纤维发展方向
（1）单一阻燃元素向多种阻燃元素发展。如阻燃腈纶正朝着引入含磷和多元协同体系的方向发展。由二氨基间苯二酸 � 对苯二酸和特别的化合物聚合的PBO纤维，具有极好的热稳定性、高强、高弹、高焦化性、不可燃性。
（2）低污染阻燃纤维。开发无卤、低烟、低毒的阻燃纤维有利于环境的保护，将是未来优先发展的阻燃纤维 品种。
（3）无熔滴阻燃纤维。常规阻燃纤维均存在燃烧时有熔滴，对人体造成烫伤或引起火灾的蔓延，是常规纤维的一大缺陷，因此，开发无熔滴阻燃纤维势在必行。
4.6阻燃整理发展方向
传统的阻燃技术虽然使纺织品具有一定的阻燃性能，但也造成织物手感和强力的降低。可通过混纺技术、复合阻燃剂等方法提高阻燃纺织品的综合性能。
随着世界各国对阻燃织物研究的深入，出现了一些新的阻燃技术。如绿色阻燃技术，以绿色化学和阻燃技术为基础，以可再生资源或可循环使用的材料为原料生产阻燃材料，尽力实现阻燃材料的低毒、低烟和无污染性。
此外还有一种阻燃剂微胶囊技术，是将阻燃剂粉碎成微粒后，用有机物或无机物包裹，形成微胶囊阻燃剂；或以比表面积很大的无机物作载体，将阻燃剂吸附在这些无机载体的空隙中，形成蜂窝式微胶囊阻燃剂。此技术可防止阻燃剂迁移，有利于组分之间复合增效及制造多功能阻燃材料。
随着科技的发展和理论研究的不断深入，阻燃技术将不断克服现有技术缺点，向高效、安全、环保的方向迈进，并开发出兼具多功能的阻燃织物以满足各种工作场合的 需要。
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