阻燃整理

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碳水化合物(纤维素纤维,木材,粮食)，受热到300℃左右,就开始裂解，裂解方式有二种可能，第一种是分解成碳和水，第二种是分解为碳氢(或含氧)化合物，主要是乙烷，乙烯，丙烯，还有部分乙醛，丙烯醛，丁烯，丁二烯，羟基丙酮，异丁烯醛，丙二烯和含量不多的丙酮，丙烯醇，苯，甲苯，羧酸，糠醛，甲醇，甲基丁二烯。阻燃，是通过控制热分解方式的方法来实现的。磷元素可以使碳水化合物按第一种方式裂解为碳和水。碳，是不易点燃的固相物质。水，吸热汽化，不仅降低火区温度，还稀释了空气(降低氧的含量百分比)，在供氧不足的条件下，燃烧速度下降，布片在垂直点燃后，上串火焰的热量被用来裂解纤维，分解产物中的碳和水，使火势逐渐减弱，直至熄灭。当然，磷化物祗能进入纤维无定形区的部分空间，上述反应不是全都如此。析出的也并非都是碳，而是伴随着焦碳，焦油等碳的高聚物。由于阻燃纤维在燃烧时的降温，析碳，以及磷化物残留于未燃物表面，使未能燃烧的剩余物大大增加。发生这类阻燃作用的，一般称之为凝固相阻燃剂。用尿素，三聚氰胺，氨来增加织物上含氮量，对磷处理有增效现象。燃烧时生成的P N键有利于纤维脱水反应的增加，生成的非挥发性磷酸胺盐有阻止暗火的作用。但是这里所说的含氮物指的是伯胺化合物。经过羟甲基化的胺基(仲胺，叔胺)生成P—N键的可能性就小了，

　　印染上用的后整理剂“2D树脂”则完全没有这个作用(《阻燃材料与技术》1988试刊p41-45)。如果为了提高阻燃剂在织物上的牢度，选用羟甲基化合物作交链剂，则是另一个问题了。

　　也有一些纤维，不是碳水化合物，如羊毛，丝绸用磷系阻燃剂效果较差。它们可以采用重金属离子络合法，如同媒染染料染色那样，钛或锆化合物与纤维络合后，有良好的阻燃效果。腈纶纤维采用有限水解方法使部分氰基变为羧基，而后用金属盐处理，生成羧酸盐。经铜，锌，钙处理后的改性腈纶，不仅有很好的阻燃性，其耐热性也有很大提高。另一类阻燃剂是卤素，卤化合物，在火焰中均裂为自由基，能有效地捕获正在燃烧着的火焰中的烃，氢，氧自由基，降低反应活性，削弱火势，这类在火焰中起作用的称为气相阻燃剂。但是有机卤化合物的分解温度大多低于320℃，过早分解逸散，会失去进入火焰的机会。作为补充;三氧化二锑与有机卤化物共热时生成卤化锑，它在较高温度条件下产生游离基，阻燃效果比单独用有机卤化物提高好几倍。

　　以有机氯与三氧化二锑反应为例;

　　R·Cl (250℃)→R+HCl

　　2HCl+Sb2O3(250℃)→SbOCl(白色固体)+H2O

　　氯氧化锑在不同温度条件下，逐步分解出可以均裂为游离基的三氯化锑。这样的阶梯温度方程共有四个平台;

　　Ⅰ 5SbOCl(固)245~280℃→Sb4O5Cl(固)+SbCl3(气)

　　Ⅱ 4Sb4O5Cl2(固)410~470℃→5Sb3O4Cl(固)+SbCl3(气)

　　Ⅲ 3Sb3O4Cl(固)473~565℃→4Sb2O3(固)+SbCl3(气)

　　Ⅳ Sb2O3(固)658℃→Sb2O3(液)

　　卤—锑气相阻燃体系，作为织物后整理的缺点是;三氧化二锑对织物没有亲合力也没有可交联基团，必须依靠涂料粘合剂来固着。它的优点是;可用于任何织物。其耐洗性的好坏可由粘合剂用量来决定。用量越多，耐洗性越好，手感越硬。就涤纶纤维来说，有机磷和卤化物(即使在没有协效剂的情况下)，都能获得很好的阻燃效果。这些阻燃剂，可用于制作涤纶阻燃纤维，也用于涤纶织物阻燃整理，配合协效剂使用时，阻燃剂的用量可以减少，也有人将磷，卤两类阻燃剂合用，耐洗性有一定提高。涤纶产品有很多优点，阻燃效果也很好，但因熔点改变不了，它的阻燃产品(包括混纺)，作为装饰用布比较合适。

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天然纤维祗能依靠后处理方法达到阻燃要求，合成纤维则不然，它可以采取与聚氯乙烯混纺，在纺丝液中添加阻燃剂等办法制得阻燃纤维，特别是一些阻燃性能特好的碳素纤维，可用作消防员的特殊服装，现将主要产品列表介绍如下；




阻燃纤维的不足之处,是融点很少提高,不宜制作服装。特殊纤维中；玻璃纤维祗能用作阻燃橡胶涂层基布,碳纤维与塔氟纶价格太高,因此阻燃纤维的开发,现有水平尚难达到使用要求,现实的做法是;用阻燃纤维与天然纤维混纺后再进行阻燃整理,它有利于改善手感,提高强力保留率,广泛适用于装饰领域。

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阻燃纺织品的几个问题



阻燃纺织品，是用来防止火灾的发生和保护人体免受烧伤。第一个要求重点针对装饰织物,第二个要求是指阻燃防护服.从实际使用要求出发,装饰织物耐洗性可以差一点,有熔融特性的不一定是坏事.但是,阻燃服装就要求耐洗,燃烧时没有熔融,阻燃剂对人体无害,处理织物与皮肤长期接触不会发生皮炎或引发癌症，至于在燃烧时释放有毒气体或浓烟的,它危及救援人员,也在禁用之列。

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阻燃织物的耐洗性





阻燃织物有一定的耐洗性要求,工作防护服装,每星期换洗一次,穿一年至少得洗56次,家常穿的儿童阻燃服装可能要求天天洗.当然,耐洗次数越多越好,不过孩子的衣服多,春夏秋冬不能老穿一件衣服,第二年身体长了,就得更新.所以能耐洗50次也就够了.宾馆里的床上用品有的天天换洗,祗要有个保证期,也能接受.当然耐洗性越好越受欢迎.



窗帘,地毯洗的次数比较少,一般要求耐15次以上洗涤必须强调,耐洗测试条件应与家庭洗衣机的日常操作,与洗衣店工业洗衣机的洗涤条件一致.棉布,化纤服装采用水洗(即:洗涤剂洗涤),毛料服装则采用干洗.



工业用阻燃蓬盖布,不要求耐洗,它要求不透水,经得起一定的水压和长时间的浸泡..

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阻燃织物燃烧时产生的气体

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阻燃剂的毒性

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阻燃剂及其反应机理

水溶性盐

将阻燃剂溶解，配成一定浓度的工作液，织物浸轧烘干。棉织物增重10%，燃烧试验采用"本生"垂直燃烧法阻燃效果见下表；

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不溶性盐

将阻燃剂溶解,浸轧烘干后再轧氨水或纯硷液(使生成不溶性盐)烘干.几种不同不溶性阻燃剂效果比较(要求达到实用水平)


这类阻燃织物可以用作棉篷帐布防水阻燃，但日久变脆，特别是不抗晒。

采用金属元素对织物进行阻燃整理的方法,祗有钛与锆目前在羊毛,腈纶织物上得到了实际应用,它的优点表现在用量少,效果好,手感与强力保留率一般,存在的问题是;耐洗与泛黄尚难兼顾.

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尿素+磷酸二氢铵
资料来源；《织物阻燃整理》p30
尿素 10~32
磷酸氢二铵 5-16 加水至 100 浸轧、烘干、焙烘(170℃6分钟)。用0.5%碳酸钠洗涤，如果再用硫酸钛溶液浸渍1~15分钟，织物阻燃指标可以达到DOC FF3 71(儿童睡衣)标准。

配方中磷酸氢二氨可以从5%到16%，其整理效果就氧指数指标来说；棉布为25-35，粘胶织物则为25-40，用量越多，效果越好。

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双氰胺甲醛+磷酸

资料来源；1991年《全国纺织品阻燃技术研讨会论文集》p139-143，145-149


NP—112阻燃剂的制备；双氰胺加甲醛（Mol比1:1.5）在90~95℃反应生成羟甲基双氰胺，在胺类催化剂作用下，90-100℃一小时缩合，再同磷酸反应（双氰胺与磷酸的Mol比为1：0。75~1。05）并加入6~8%的氨基树脂，即得淡黄色透明液体[NP—112阻燃剂]。其结构式为；



整理工艺；

整理织物；全棉与亚麻布

整理剂用量按织物增重计；薄织物18-25%，厚织物16%


配方；

NP—112 500

渗透剂 0。05

助剂（氨基树脂） 40g/l

工艺

浸轧，烘干，焙烘（140~145℃，5分钟），小苏打洗，水洗，烘干。


整理效果；



棉布断强保留率；75%


注；1。洗涤条件；洗衣粉3g/l，室温搅拌10分钟， 清水洗，脱水，烘干为一次。

2．NP—112用于涤/棉混纺织物，耐洗性不好。
3．NP—112价格低，约5000元/吨

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三溴,N--羟甲基三嗪

资料来源；《印染助剂》1991.3 p12

溴系棉用阻燃剂—二胺基三溴丙基—三嗪（TM-DABT）


整理工艺

配方；%

TM-DABT 15-20

磷酸氢二铵（协效剂）2.5

工艺；

浸轧，烘干，焙烘，水洗，烘干。

整理效果；（纯棉织物）




注；该整理剂对织物白度，色牢度基本没有影响。

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缩聚型—英国Albright and Wilson公司的Proban

四羟甲基氯化磷(THPC)与尿素的预缩体为阻燃剂

2P4 + 12H2O → 5PH3 + 3H3PO4

PH3 + 4HCHO + HCl → [P(CH2OH)4]+Cl-

2P(CH2OH)4Cl+H2NCONH2→(HOCH2)3P(Cl)CH2NHCONHCH2P(Cl)(CH2OH)3+2H2O


(U~-HN-CO-NH-)


Proban加工，工作液中不加其他树脂或交联剂，棉布浸轧工作液后要在小张力条件下缓慢烘干，减小泳移。不要发生将阻燃剂在烘干过程被挤(或转移)到织物表面上来的情况，这一点特别重要，因为阻燃剂对纤维素纤维不发生交链作用。其在纤维无定形区填充量越多，其阻燃效果与耐洗性越好。



氨薰后生成三价磷高分子化合物，充份氧化后生成耐洗性极好的五价磷高分子化合物，由于这一反应不与棉纤维发生交联，因而很少影响棉织物强力。有人将此法用于芳纶(全国助燃论文集P33-43)，阻燃剂同样可以在芳纶上生成高聚物。



有人在Proban加工中添加氰醛树脂，希望能得到更好的耐洗性，但得到的却是手感恶化，织物强力下降。

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溴系阻燃剂
资料来源；1989年北京《国际阻燃研讨会论文集》。p552

对涤纶有亲和力的溴类阻燃剂，通过高温高压染色法可以进入涤纤内部，而获得耐洗的阻燃效果.在4%(owf)，130℃一小时条件下，几种化合物的上染率如下。





采用Coil接焰法(在10公分长的弹簧圈内放1克重的长条涤纶织物，45°角点燃，三次接焰才能把织物烧尽。此时，织物上阻燃剂的含量(称为有效用量)，可以作为阻燃剂阻燃效果大小的对比标准。有关阻燃剂的测试结果列于上表，其中虽以TDBPP最好,但是它有致癌作用而被禁用，HBCD无毒，并且对分散染料染色牢度的影响最小，加强洗涤还可以改善手感。


六溴环十二烷通过精磨加工，细度1μ左右时，上染率可以接近60%。


用HBCD处理的涤纶织物,强力没有变化,经25次洗涤,阻燃指标不变,但耐干洗稍差.,用紫外线幅照24小时,HBCD处理后的涤纶织物,强力下降50%左右,HBCD对涤纶的光氧化促进作用可能是造成整理织物耐晒牢度差的主要原因(资料来源;上海印染学术年会论文资料集96年p218)

dahua1981

学习了，谢谢楼主分享