阻燃聚酯纖維的應用

阻燃聚酯纖維的應用

聚酯纖維具有強度高、模型多、耐腐蝕性好、加工方便等優(yōu)點。高性能快速發(fā)展，在這方面不斷擴大。但是,常規(guī)聚酯纖維極限氧指數(shù)約為22,屬于可燃纖維,所以其應用受到了制約,由于其使用面廣量大,因此一旦發(fā)生火災事故,極易造成人民生命財產(chǎn)的重大損失。國外發(fā)達國家對織物阻燃有較高的強制性要求,我們國家對此要求也越來越高。阻燃聚酯纖維作為一種重要的功能纖維,在窗簾、地毯、沙發(fā)、睡衣等方面有廣泛應用。研發(fā)性能穩(wěn)定可靠、對人體和環(huán)境無害的阻燃聚酯纖維非常迫切,上世紀七十年代以來,國內(nèi)外對阻燃聚酯纖維已開展了大量的工作,本文將按聚酯纖維制造工藝路線各階段的阻燃改性方法作一簡要綜述。1阻燃聚酯纖維在聚合階段主要通過共聚或原位復合對聚酯進行阻燃改性。通過阻燃劑與形成聚酯的單體共聚制備阻燃聚酯纖維具有阻燃劑用量少,阻燃效果持久的特點。通過共聚反應使阻燃劑通過化學反應與聚合物結(jié)合在分子鏈或網(wǎng)絡中,不存在相分離的問題,從而減輕強度的損失。不過選擇聚酯合成共聚單體必須考慮到以下情況,因為分子鏈規(guī)整度、分子量、聚酯的物理性能很小的變化對紡絲加工、纖維結(jié)構的發(fā)展和纖維性能都有很大的影響。另外,共聚單體必須在聚合反應期間是熱穩(wěn)定的。適用于聚酯纖維共聚阻燃改性的共聚單體主要有鹵系和磷系。雖然含鹵素阻燃劑可以取得較好的阻燃效果,但受到市場和環(huán)境規(guī)定限制,在使用過程中會放出大量有毒煙霧的含鹵阻燃劑越來越不允許使用,無毒無鹵的呼聲越來越高,而在使用過程中以其效率高、發(fā)煙量低、無毒等為特點的磷系共聚型阻燃劑正越來越被重視,目前磷系共聚型阻燃劑已成為阻燃聚酯纖維生產(chǎn)的主流阻燃劑。美中不足的是,磷系阻燃劑在生產(chǎn)的過程中具有一定的毒性。除了采用共聚模式也可在聚合階段添加阻燃劑,采用原位復合的方法進行阻燃改性,得到的聚酯熔體可直接紡絲,或制成切片紡絲。隨著納米科技的進步,無機類阻燃劑超細化后,通過原位復合可以具有較為持久的阻燃效果,但是隨著阻燃劑顆粒的細化其比表面積相應增大,這類阻燃劑容易發(fā)生團聚現(xiàn)象,如何令其均勻分散在聚合熔體中,是無機阻燃劑應用于聚酯纖維阻燃的最大問題。一旦阻燃劑發(fā)生了團聚現(xiàn)象,必將導致聚酯可紡性變差,甚至無法成纖。硅系阻燃劑通過在聚合階段原位復合后在提供良好的阻燃性同時,還能夠改善聚酯基體,以含有苯基的含硅聚合物為例,不僅阻燃效果更好,在進行阻燃改性的同時還能夠提升熱性能在工業(yè)化的磷系阻燃劑中,基于2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)的阻燃劑得到了較多的研究通過添加反應型磷系阻燃劑制成的聚酯切片物理指標與普通聚酯切片相當,可紡性良好,纖維的后加工性能良好,阻燃聚酯纖維和織物的極限氧指數(shù)均可達到34張亞州等2在紡織階段，阻力改性2.1阻燃和阻燃改性紡絲階段的阻燃改性是在紡絲成形之前,或以普通聚酯與含有阻燃成分的聚酯進行復合紡絲,或?qū)⒁欢康淖枞紕┡c聚酯熔體通過強烈的捏合作用,進行共混阻燃改性。復合紡絲一般以阻燃聚酯為芯,普通聚酯為皮的皮芯結(jié)構。也有芯層阻燃、皮層兼具防水和阻燃的皮芯復合多功能聚酯纖維,具有良好的阻燃性和有效的防水性,但復合紡絲法技術條件和裝備要求較高,因而限制了它的應用。丁致家等2.2pet納米雜化阻燃纖維的制備共混改性是比較容易實施的阻燃改性方法,一般的方法是先將非反應性阻燃劑和常規(guī)聚酯共混制備阻燃母粒,然后再與聚酯共混紡制阻燃纖維,根據(jù)需要可以靈活改變阻燃產(chǎn)品種類因而被廣泛應用。王朝生等一般來說,小分子阻燃劑的添加量較多,對纖維的可紡性和力學性能會帶來一定的不利影響,另外這種非反應性小分子阻燃添加劑還容易發(fā)生遷移到纖維表面的現(xiàn)象。所以添加大分子阻燃成分是一個研發(fā)方向,聚合物型阻燃劑雖然熱穩(wěn)定性較好,不易遷移,但需要和聚酯有很好的相容性,才能均勻地分散在聚酯基體中,達到理想的阻燃效果。將前面提到的阻燃聚酯PET-P-DOPO作為聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的阻燃劑,可以得到相容性好、阻燃效果明顯的共混阻燃材料,克服了與低分子量阻燃劑共混的缺點近年來,納米技術的發(fā)展為制備PET納米雜化阻燃纖維開辟了新途徑。納米阻燃劑既沒有鹵系阻燃劑在燃燒時產(chǎn)生的有毒氣體,又不會像有機磷系阻燃劑與聚酯共混后使得可紡性變差等缺陷,而且在低添加量下就能夠顯著提高聚酯纖維的阻燃性能3在分類步驟中，阻力改性3.1阻燃單體接枝改性該方法是先對聚酯纖維或織物進行表面處理,再將它與用于接枝的阻燃單體共聚,是用紫外線、高能電子束輻射或化學引發(fā)劑使乙烯基型的阻燃單體與聚酯發(fā)生接枝共聚,是獲得有效而持久的阻燃改性方法,且輻射接枝過程與化學方法比較,具有方法簡單,產(chǎn)物單一,生產(chǎn)效率高等顯著的優(yōu)點。劉偉等3.2織物磷酸酯阻燃整理織物后整理阻燃改性法是指在后加工處理過程中,通過噴涂、浸軋、涂層技術對織物表面進行處理,工藝簡單,成本低廉,適用面廣,能夠滿足不同程度的阻燃要求。但是阻燃添加劑的生產(chǎn)效率低,消耗量大,有三廢問題,且大多數(shù)織物都缺乏阻燃耐久性。一種已商業(yè)化的滌綸織物后整理用阻燃劑環(huán)狀磷酸酯,如圖3所示,在190~210℃處理0.5~2min,添加質(zhì)量分數(shù)3%~4%阻燃劑時對滌綸織物具有永久阻燃性雖然磷系阻燃劑在使用過程中不會產(chǎn)生有毒物質(zhì),但是阻燃劑的生產(chǎn)及各種中間體都具有一定毒性,人們逐漸傾向于硅系無機及有機阻燃劑,或硅磷結(jié)合的阻燃劑。王朝生等4阻燃聚酯纖維的研發(fā)方向過去幾十年中,國內(nèi)外對聚酯纖維的阻燃改性已開展了大量工作,并取得明顯成效,但時代發(fā)展對聚酯阻燃改性提出了新要求,為此在總結(jié)以往工作的基礎上,對今后若干年內(nèi)聚酯纖維阻燃改性