阻燃粘胶纤维研究进展

李峰 郭继勇

摘要：近年来，我国的阻燃粘胶纤维技术有了很大进展。阻燃粘胶纤维在服用纺织品、室内装饰织物、交通运愉、防护及工业用纺织品方面具有广泛的应用。综述与剖析了阻燃粘胶纤维的进展，预测了阻燃粘胶纤维的未来发展趋势，对阻燃粘胶纤维的研发和应用具有一定的指导意义。

关键词：粘胶;阻燃;性能;进展

引言

纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上。主要由植物通过光合作用合成，每年能生产约1.5×1012t，是自然界取之不尽、用之不竭的可再生资源。因此不断挖掘和充分利用各种天然纤维素是我们材料科学工作者的当务之急。

1阻燃粘胶纤维用阻燃剂

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。按阻燃元素进行分类，可分为卤系，有机磷系和磷－卤系等有机阻燃剂;磷－氮系，无机磷系，铝－镁系，硅系，硼系，钼系等无机阻燃剂。传统的阻燃剂，如卤系阻燃剂，含有可吸附卤化物，有一定毒性，人体吸收后会危害健康;无机磷系阻燃剂，破坏水中营养盐平衡性，进而可能引起水质污染。因此，阻燃粘胶纤维在保证低毒、高效的前提下，将朝着环保、多组分功能等方向发展。例如研究人员青睐于价低、无毒、储量大，燃烧时无浓烟，残渣可自然分解，在且分解过程对环境无污染的硅系阻燃剂。磷－氮阻燃剂具有协同效应，比单一的磷，或氮系阻燃剂效果更好。

2阻燃粘胶纤维的制备方法

2.1共混法

共混法是将阻燃剂加入纺丝熔体或溶液中纺制阻燃纤维，使纤维具有永久的阻燃效果，此法目前使用较多。为了达到阻燃要求，在粘胶原液中需要添加大量的阻燃剂，通常是纤维重量的18%左右。由于阻燃剂是在纺丝之前加入到粘胶原液中的，这就要求阻燃剂不仅要耐碱、耐酸和耐热，而且耐水洗皂洗和耐汗渍等牢度要求也很高。由此法生产的阻燃粘胶纤维中阻燃剂与成纤大分子缺乏化学连接，故持久性较差，但因加工成本低廉而广泛应用。如何降低阻燃剂颗粒的粒径，提高阻燃剂的分散性和相溶性，是共混法阻燃改性的主要研究方向。

2.2接枝共聚法

接枝共聚法是指采用高能辐照或者等离子体轰击等方法，使纤维素大分子与阻燃剂单体进行纤维接枝阻燃改性，获得阻燃粘胶纤维。JiangTaoHu等采用接枝共聚法，将耐久阻燃剂(MDPA)接枝到粘胶纤维上，获得耐久阻燃粘胶纤维，其LOI为30%，热稳定性也显著提高，燃烧后阻燃纤维表面出现的碳层，呈现多孔半球形突起状，直径比原粘胶纤维大，具有吸附作用，可阻止在燃烧过程中热解产生的气体扩散到空气中，同时，外部氧气扩散被阻隔，与未裂解聚合物表面绝缘，无法继续燃烧，从而达到双向阻隔。研究者用O，O－二乙基－O－烯丙基硫代磷酸酯，与粘胶纤维接枝共聚，获得含磷、硫的阻燃粘胶纤维。结果表明，增大接枝率显著提高纤维的残炭率，接枝改性后的粘胶纤维阻燃性能大大提高，LOI可增大近一倍。李树峰用高湿模量的粘胶纤维，接枝磷—氮阻燃化合物，使纤维获得阻燃性能。改性后纤维LOI为28%，相比改性前，强度下降19%。接枝共聚法与共混法相比，阻燃剂与纤维通过共价键结合，牢固的结构，即使多次水洗，仍有良好阻燃性，阻燃效果持久。但接枝共聚过程中，易产生大量均聚物，导致纤维线密度提高，断裂强度显著下降，影响使用性能。

2.3涂层法

涂层法一般是在纤维制成后或在生产过程中纤维处于凝胶状态时，将三氧化二锑同含卤素的阻燃剂以乳胶状态涂敷于纤维表面，使其具有阻燃的性能。此法过程简单，成本低，纤维的强力损失小，阻燃效果明显。但耐洗性较差，阻燃剂易流失，阻燃性不持久，提高阻燃剂的固着性是涂层法急需解决的技术难点。

3阻燃粘胶纤维的应用

3.1加强阻燃纤维素纤维的开发研究

阻燃性持久及具有高性能、多功能等特点的阻燃纺织品及其加工工艺，是阻燃纤维发展的方向和趋势。但目前我国生产阻燃粘胶纤维，用于服装则穿着舒适性较差，一般只能用于工装材料，阻燃纤维织物的生产和使用量相对较少。随着人民生活与环境条件的不断改善，人们对阻燃纺织品性能要求越来越高，应投入力量和资金加大阻燃纤维素纤维的开发和研究。

3.2舒适型阻燃粘胶纤维

在高温、强热辐射及有明火的环境中作业人员必须穿着阻燃防护服或热防护服。在上述条件下，人的热负荷过高，难以长时间坚持正常的工作效能。因此，对于阻燃纺织品而言，必须兼顾纺织品的舒适性。对于阻燃粘胶纤维而言则应兼顾阻燃性能、可纺性能和热湿舒适性能。

3.3绿色环保生产工艺的开发应用

随着全球环境保护、节能意识的提高，再生纤维素纤维的传统生产工艺——粘胶法受到一定限制。因此，寻求再生纤维素纤维绿色加工的新溶剂，实现生产工艺和产品的升级换代，已成为化纤行业研究和开发的迫切需求。溶剂纺Lyocell纤维生产技术、离子液体溶解纤维素纺丝技术、纤维素纤维的熔融纺丝生产工艺等将会在阻燃纤维素纤维的开发、生产上得到推广应用。

3.4改善阻燃纤维的加工工艺

目前对于天然纤维素的生产方法大多仍采用传统粘胶法生产工艺，该工艺生产流程长，能源消耗大，生产成本高，在生产中会释放出大量有毒气体CS₂和H₂S，同时，会产生大量废水、废液和废渣，给环境造成巨大的污染。因此，国内外研究者普遍关注环境友好的纤维素纤维绿色生产工艺，这些工艺方法有N—甲基吗啉—N—氧化物(NMMO)法、纤维素氨基甲酸酯(CC)法、蒸汽闪爆法及熔融增塑纺丝法等。其中，以NMMO为溶剂纺制纤维素纤维已经在国外实现了工业化生产。程博文等人采用环境友好型纤维素氨基甲酸酯（CC）法生产阻燃纤维素纤维完全达到阻燃要求，并且对粘胶纤维绿色阻燃剂的合成工艺进行了深入研究,据报道，目前正在和企业合作进行产业化研究。

3.5复合功能化系列产品的开发

随着人民生活水平的提高，对安全防护的要求日益增高，这要求纺织品不仅要耐高温、防火，同时还要满足舒适耐用、外观时尚等要求，加上抗菌防臭、抗静电、抗紫外、远红外等技术的逐渐成熟，使得集多种功能于一体的多功能纤维、织物的开发变成可能。因此，针对不同需求，研究开发适合不同环境条件下的多功能阻燃面料将成为一种发展趋势。

结语

综上所述，目前世界范围内阻燃粘胶纤维的品种、类别很少，就已经工业化的纤维而言，还存在着不足，所生产出的阻燃粘胶纤维所用的阻燃剂大部分属有机化合物，价格昂贵，阻燃粘胶纤维产品成本高，毒性和污染大，从而限制其大规模的应用。随着研究的进一步深入，研究方法将逐渐向成本低、易生产、毒性和污染小及纳米级无机型阻燃剂的方向发展。因此，只有解决以上几方面的问题，才能开发出综合性能较好、而且价格适宜的新型阻燃粘胶纤维。

参考文献

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