A第一章-阻燃整理

功能性紡織品藍廣芊本課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)《功能性紡織品》是紡織工程專業(yè)選修的專業(yè)技能課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握紡織品從服用、保健、防護、環(huán)保等方面功能性設(shè)計方法，以及了解功能紡織品的種類、用途，紡織品功能性的表征、測試標(biāo)準(zhǔn)和檢測的方法等知識。

本課程的基本要求掌握紡織品的阻燃防護功能、靜電防護功能、紫外線防護功能、電磁輻射防護功能、熱防護功能、偽裝防護功能等防護功能的設(shè)計原理和設(shè)計方法；掌握紡織品的保暖防寒功能、吸濕透氣功能、抗菌防霉功能、拒水防污功能、柔軟與舒適功能等服用功能的設(shè)計原理和設(shè)計方法；掌握紡織品的過濾功能、傳輸功能、密封功能、阻塵功能等生產(chǎn)功能的設(shè)計原理和設(shè)計方法；掌握紡織品的生態(tài)環(huán)保功能的環(huán)保纖維的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及生態(tài)技術(shù)。12—13第二學(xué)年考試說明

課程名：《功能性紡織品》

總學(xué)時：36學(xué)時成績評定方法：

平時成績30%結(jié)課成績70%出勤

20%課堂表現(xiàn)

30%作業(yè)

50%第一章總論一、紡織纖維概論1、紡織纖維的涵義一般而言直徑細到幾微米或幾十微米，而長度比細度大許多倍的物質(zhì)稱為纖維。其中長度達幾十毫米以上并具有一定的強度、可撓曲性或具有一定的包纏性和其他服用性能，可以生產(chǎn)紡織制品的，稱為紡織纖維。

2、紡織纖維分類表

種子纖維：棉植物纖維韌皮纖維：亞麻、苧麻、黃麻等葉纖維：劍麻果實纖維：椰子纖維天然纖維動物纖維毛纖維：羊毛、兔毛、駱駝毛等絲纖維：桑蠶絲、柞蠶絲等礦物纖維：石綿等

再生纖維素纖維：粘膠纖維、銅氨纖維、醋酯纖維等紡織纖維再生纖維再生蛋白質(zhì)纖維：酪素纖維、大豆纖維、花生纖維等（人造）人造無機纖維：玻璃纖維、金屬纖維、碳纖維等化學(xué)纖維聚酯纖維：滌綸PET

聚酰胺纖維：錦綸PA

聚丙烯腈纖維：腈綸PAN

合成纖維聚乙烯醇縮甲醛纖維：維綸PVA

聚丙烯纖維：丙綸PP

聚氯乙烯纖維：氯綸PVC

聚氨基甲酸酯纖維：氨綸其他纖維：芳綸等

變形絲、異形纖維、超細纖維、混纖絲、復(fù)合纖維、易染色纖維吸水吸濕纖維抗靜電和導(dǎo)電纖維、防紫外線纖維、光導(dǎo)纖維、抗菌防臭纖維、變色纖維納米纖維、智能纖維芳綸1414、芳綸1313聚苯并惡唑PBO、聚四氟乙烯PTFE碳纖維二、功能纖維及功能紡織品1、涵義

功能纖維及功能紡織品指除一般纖維及紡織品所具有的物理機械性能以外，還具有某種特殊功能的新型纖維及紡織品，如衛(wèi)生保健紡織品，防護功能紡織品、舒適功能紡織品、醫(yī)療和環(huán)保功能紡織品等。

2、分類物理性功能纖維化學(xué)性功能纖維物質(zhì)分離性功能纖維生物適應(yīng)性功能纖維導(dǎo)電性、抗靜電性、光電性、記憶性、耐高溫性、阻燃性、熱敏性、蓄熱性、蓄光性、光導(dǎo)性、光折射性、光干涉性以及異型截面纖維、超細纖維、表面處理纖維等光降解性、光交聯(lián)性、催化活性等中空分離性、微孔分離性、反滲透性、離子交換性、高吸水性、高吸油性及選擇吸附性等抗菌性、芳香性、生物適應(yīng)性和人工透析性、生物吸收性和生物相容性等功能性纖維3、功能性纖維制品的生產(chǎn)方法

方法說明共混紡絲法在紡絲液中添加具有特殊功能的物質(zhì)，然后紡絲，這種方法得到的產(chǎn)品性能穩(wěn)定，效果持久復(fù)合紡絲將含有功能性物質(zhì)的溶液與一般紡絲溶液從同一紡絲口噴出，形成長絲，其結(jié)構(gòu)有多種，如并列形、皮芯形、海島形等；纖維改性將原有纖維進行改性，使其帶有功能性物質(zhì)基團特殊后整理在后整理過程中對織物進行涂層、浸軋或噴灑功能性物質(zhì)，這種加工方法所得到的產(chǎn)品耐久性不強使用新型纖維如甲殼素纖維、牛奶蛋白接枝纖維、大豆蛋白接枝纖維、竹纖維等?；瘜W(xué)纖維制造概述

化學(xué)纖維的制造必須經(jīng)過高聚物的聚合或提純、紡絲液的制備、紡絲和后加工四個步驟。（一）高聚物的聚合或提純

再生纖維的原料是天然高聚物，需經(jīng)提純除去雜質(zhì)。合成纖維則是以煤、石油、天然氣及一些農(nóng)副產(chǎn)品等低分子物為原料制成單體后，經(jīng)過化學(xué)聚合或縮聚成高聚物，然后再制成纖維。（二）紡絲流體的制備

紡絲流體的制備主要有熔體紡絲法和溶液紡絲法兩種方法。凡高聚物的熔點低于其分解溫度的，采用熔體紡絲法；對于熔點高于分解溫度的采用溶液紡絲法。（三）紡絲

將紡絲流體從噴絲頭的噴絲孔中壓出，呈細流狀，再在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)中固化成為細絲，這一過程稱為紡絲。

常用的紡絲方法有熔體紡絲法和溶液紡絲法兩大類。

1、熔體紡絲是將熔融的成纖高聚熔體從噴絲頭的噴絲孔中壓出，在周圍空氣（或水）中冷卻凝固成絲的方法。此方法優(yōu)點是流程短、紡絲速度高、成本低。合成纖維中的滌綸、錦綸、丙綸等都條用此法紡絲。

2、溶液紡絲

根據(jù)凝固方法的不同分為濕法紡絲和干法紡絲（1）濕法紡絲：將高聚物溶解所制得的紡絲液從噴絲孔中壓出，在凝固液中固化成絲的方法。濕法紡絲的紡絲速度較慢，但噴絲孔數(shù)較多。所紡的絲截面大多不呈圓形，且有較明顯的皮芯結(jié)構(gòu)。腈綸、維綸、氯綸、粘膠纖維采用濕法紡絲。（2）干法紡絲：將用溶液法所制得的紡絲液從噴絲孔中壓出，形成細流，在空氣中溶劑迅速揮發(fā)而凝固成絲的方法。干法紡絲質(zhì)量好，噴絲孔數(shù)少，但成本較高，對環(huán)境的污染較為嚴(yán)重。醋酯纖維、腈綸、氯綸、維綸等采用干法紡絲。

3、其他紡絲方法

為了改善纖維的某些性能和紡制出具有某些特殊性質(zhì)的新品種纖維，在上述紡絲法的基礎(chǔ)上，又有一些新的紡絲方法。（1）復(fù)合纖維紡絲法

此法是將兩種（或兩種以上）不同化學(xué)組成或不同濃度的紡絲流體分別由同一噴絲頭中壓出，在噴絲孔的適當(dāng)部位相遇后，形成具有兩種（或兩種以上）不同組分的復(fù)合纖維。（2）異形纖維紡絲法

用非圓形噴絲孔紡絲，根據(jù)噴絲孔的開頭可紡得各種不同截面的纖維，如三角形，Y形，星形和中空纖維等。（見圖）

（3）著色纖維紡絲法

此方法是在化學(xué)纖維生產(chǎn)過程中摻入適當(dāng)?shù)念伭匣蛉玖?，直接制成有色纖維。（4）超細纖維紡絲法

此法是在熔體紡絲或干法紡絲的成形時，用高速氣流噴吹，并進行高倍拉伸，從而紡得直徑細達5μm以下的超細纖維。（四）后加工

初生纖維強度很低，伸長很大，沸水收縮率很高。為了完善纖維的結(jié)構(gòu)和性能，得到性能優(yōu)良的紡織用纖維，還必須經(jīng)過一系列的后加工?；瘜W(xué)纖維的后加工工序根據(jù)可紡纖維的品種和紡織加工的要求而有所不同。

1、短纖維的后加工

其加工流程如下：

集束拉伸水洗上油切斷熱定型打包干燥卷曲

2、長絲的后加工

長絲的后加工比短纖維復(fù)雜。粘膠長絲的后加工包括：

3、滌綸和錦綸6長絲的后加工包括：水洗脫硫漂白酸洗上油脫水烘干絡(luò)筒熱定型平衡倒筒檢驗分等干燥壓洗（滌綸不經(jīng)壓洗）后加捻拉伸加捻包裝第二章阻燃纖維及紡織品阻燃紡織品研究概況1阻燃紡織品分類及制造方法2紡織纖維的熱裂解及阻燃機理3阻燃劑4阻燃纖維5織物阻燃整理6第一節(jié)、概況2004年2月吉林市中百商廈發(fā)生特大火災(zāi)，造成53人死亡上海2010.11.15高層起火，10人死，消防員3犧牲吉林遼源市最大醫(yī)院---中心醫(yī)院發(fā)生火災(zāi)，造成３８人死亡

11月5日，吉林市商業(yè)大廈發(fā)生火災(zāi)，造成19人死亡，24人受傷，家電、服裝、鞋帽、家具大多化為灰燼。2005.2.15吉林燎原中心醫(yī)院火災(zāi)

近年來中國火災(zāi)損失年份火災(zāi)數(shù)量（萬起）死亡人數(shù)經(jīng)濟損失（萬元）200523.62496136000200622.3151778000200715.9141899000200813.313851500002011年，全國共接報火災(zāi)125402起，死亡1106人，受傷572人，直接財產(chǎn)損失18．8億元。

云南省中心學(xué)校——21人死2人傷

1997年5月23日凌晨3時許，云南省富寧縣洞波鄉(xiāng)中心學(xué)校學(xué)生侯應(yīng)香在床上蚊帳內(nèi)點蠟燭看書，不慎碰倒蠟燭引燃蚊帳和衣物引起火災(zāi)?；馂?zāi)損失燒死學(xué)生21人，傷2人，燒毀宿舍24平方米，直接經(jīng)濟損失1．5萬元。

2001年5月16日，廣州市的一所寄宿學(xué)校發(fā)生火災(zāi)，造成8名正在準(zhǔn)備高考的學(xué)生死亡，25人受傷。這是自1999年發(fā)生夏令營火災(zāi)并造成19名兒童死亡以來發(fā)生的另一起校園火災(zāi)慘劇。火災(zāi)是未熄的煙頭引燃了一間休息室的沙發(fā)后引起的

2002年12月1日晚，位于南京老虎橋附近的南大成教院宿舍樓電線老化引起發(fā)生大火，宿舍內(nèi)的學(xué)生衣物等貴重物品均被付之一炬，損失慘重。

2002年11月6日，西安聯(lián)合大學(xué)學(xué)生宿舍失火，原因為使用電爐做飯，明火點燃地上報紙造成火災(zāi)。

2001年12月17日深夜，四川大學(xué)東區(qū)一座學(xué)生宿舍樓發(fā)生火災(zāi)。一研究生寢室內(nèi)電腦、電視等所有物品全遭焚毀。

2001年12月17日，四川大學(xué)一研究生宿舍發(fā)生火災(zāi)，失火原因為臺燈使用時間過長引燃床單。2003.11俄羅斯人民友誼大學(xué)火災(zāi)，41人遇難，其中11名中國留學(xué)生遇難

深圳龍崗舞王俱樂部火災(zāi)2008年9月20日23點上海商學(xué)院火災(zāi)四名女生遇難一、引言

introduction

（一）有關(guān)紡織品引起火災(zāi)的調(diào)查：到1989年為止，約20％的住宅火災(zāi)是由紡織品引起的(即紡織品是首先被引燃的材料)，50％以上的死亡是由這些（紡織品）火災(zāi)造成的。也有統(tǒng)計，一半的火災(zāi)是由紡織品引起的。1、據(jù)英國的一項統(tǒng)計顯示：1989年通過法律強制實施在英國國內(nèi)市場銷售阻燃裝潢型家具。美國、日本推出法規(guī)，要求兒童、老人的睡衣有阻燃性；我國法規(guī)規(guī)定，在交通工具（飛機、火車、輪船等）、影劇院等場所使用阻燃紡織品。3、我國火災(zāi)調(diào)查顯示：平均每年發(fā)生的火災(zāi)次數(shù)為３—４萬起，死亡人數(shù)２—３千人/年，火災(zāi)損失折合人民幣2—3億。起始著火物紡織品占有很大比例.2、日本的一項火災(zāi)調(diào)查顯示：起始著火物為紡織品的占37%。3、美國20世紀(jì)90年代平均每年死于火災(zāi)的人數(shù)是4600多人；平均每10萬人口的火災(zāi)死亡數(shù)美國是1.77人，日本是1.66人；

◆消防難度增加：現(xiàn)代化大城市人口密集、高層與地下建筑越來越多，滅火工作難度很大，為減少火災(zāi)發(fā)生及降低火災(zāi)危害，包括阻燃紡織品在內(nèi)的阻燃系列產(chǎn)品的開發(fā)被提上日程，對紡織材料進行阻燃整理顯得更為重要。（二）研發(fā)阻燃紡織品的重要性：Tovey指出“盡管紡織品的著火是由于人們對熱源的使用或材料的點火不當(dāng)而引起的，但這并不能推卸紡織工業(yè)生產(chǎn)可燃性紡織品的責(zé)任?！币虼?，研究纖維制品的可燃性，是科技工作者面臨的重要問題之一?！籼厥庾鳂I(yè)環(huán)境要求阻燃防護紡織品;◆強制性法規(guī)要求特殊場所使用阻燃紡織品。

2、采用后整理手段制備阻燃紡織品（三）阻燃紡織品的開發(fā)途徑1、采用阻燃纖維織制阻燃紡織品1、軍事上

軍用個體防護的戰(zhàn)訓(xùn)服；軍用集體防護的掩體；武器的罩衣等。（四）阻燃紡織品的應(yīng)用領(lǐng)域2、產(chǎn)業(yè)上

消防員防護服、煉鋼工作服、焊接工作服、醫(yī)用防護服等；篷蓋布、建筑紡織品、交通工具的裝飾紡織品、影劇院、賓館等公共場所的紡織品都需要阻燃。醫(yī)院學(xué)校3、家居生活

家庭裝飾紡織品、服裝；我國對家庭用裝飾紡織品還沒有防火的強制要求，國外有些國家對裝飾紡織品和兒童、老人的家居服有防火要求的規(guī)定。二、阻燃紡織品發(fā)展概況1821年法國取得了用硼砂（NH4）3PO4和氯化物對蠶絲、亞麻進行阻燃整理的專利。1753年美國首先取得了應(yīng)用于紡織品的阻燃混合物――膽礬、硫酸鐵和硼砂的專利。第一、二次大戰(zhàn)期間，美、英、德、日規(guī)定禁止出售按DOCFF－3－71垂直法阻燃試驗不合格的產(chǎn)品（碳長<7in耐洗50次）1912年P(guān)erkin在纖維內(nèi)沉積SnO2，得到了耐久的防火效果。1982年美國規(guī)定1982年12月31日以后新出售的家具布均需通過“一支煙”試驗（一根香煙點完后，燒焦距離不大于50.8mm）1975年美、日為7－12歲兒童睡衣規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)

DOCPFF－5－13法（耐洗50次上法測試）當(dāng)今，歐、美、日本等國，把紡織品的阻燃整理集中于下列織物：產(chǎn)業(yè)用布、裝飾用布，勞保用布，床單布，家具布，老人、兒童睡衣。我國在阻燃方面的研究70年代開發(fā)了PyrovatexCP阻燃劑，并開始了對合成纖維及混紡織物阻燃技術(shù)研究。50年代以研究棉織物暫時性阻燃整理起步，發(fā)展緩慢。60年代研制成功了耐久性純棉阻燃紡織品。80年代我國阻燃織物研究進入了新的發(fā)展時期，許多單位開發(fā)了棉、滌及混紡織物的阻燃劑及整理技術(shù)和阻燃纖維;對阻燃紡織品的使用進行立法，如影劇院等公共場所、飛機、輪船等交通工具的紡織材料必須使用滿足要求的阻燃紡品。90年代至今開發(fā)了高性能阻燃纖維如芳香聚酰胺Nomex

、Kevlar

、阻燃黏膠纖維、碳纖維、預(yù)氧絲

、新型阻燃劑。三、有關(guān)阻燃紡織品的術(shù)語1、防火紡織品（Fireresistancetextile）：紡織品被置于溫度為600℃的火源時，仍能保持原狀而不被點燃，紡織品不失其原有性能。2、阻燃紡織品（Flameresistancetextile）：紡織品被置于火源時，它可被點燃或不被點燃。一旦點燃后移去火源，即能停止燃燒，或燜燒（smoulder—無焰燃燒—陰燃）一會兒，再自熄（self--extinguish）。3、可燃紡織品（Flamenabletextile）：紡織品被置于火源時，即被點燃。并發(fā)生燃燒至燒盡。4.極限氧指數(shù)（limitingoxygenindex）：在規(guī)定的實驗條件下，使材料恰好能保持燃燒狀態(tài)所需氧氮混合氣體中氧的最低濃度，用LOI表示。

O2LOI=×100%N2+O2

5.續(xù)燃時間：當(dāng)移去火焰后，試樣繼續(xù)燃燒至有焰燃燒停止的時間。6.陰燃時間：7.損毀長度（炭長）：纖維燃燒性能與極限氧指數(shù)阻燃纖維不燃纖維≥35難燃纖維27－34纖維

LOI值（%）非阻燃纖維可燃纖維20－26易燃纖維≤20屬于阻燃纖維的有：（1）無機纖維：石棉（Asbestos）、玻纖（Glassfiber）（2）碳纖維（Carbonfiber）（3）耐高溫纖維：芳香聚酰胺Nomex

LOI28.5－30；Kevlar

LOI28－32（4）加入阻燃劑（flameretardants）以達到阻燃的目的阻燃整理紡織品的要求：

（1）燃燒性a.

maxcharlength：（┸條法）<7in（17.8cm）。炭長指試樣在點燃后一定時間，試樣原長與燃燒后未燃著長度之差b.

OxygenIndex：

LOI大于27（26）。在一定試驗條件下使紡織品維持燃燒所需的最少含氧量（％）（3）阻燃劑耐堿水解，耐水洗及干洗（4）加工方便、污染少、價格低、無需特殊設(shè)備c.

低煙、低毒性物質(zhì)（smokelevelandlowtoxicitylevelofcombustionproducts），阻燃劑本身及燃燒時產(chǎn)生的煙霧無毒或低毒d.

耐久的阻燃性（2）阻燃整理后紡織品性能保持不變——物理機械性能，織物外觀等

第二節(jié)紡織品燃燒機理FlameMechanism

紡織品的熱裂解及燃燒燃燒包括：裂解和燃燒兩個過程紡織材料分解溫度和熱裂解產(chǎn)物決定于材料的組成。不同的高聚物具有不同的熱分解溫度和產(chǎn)物，因此燃燒機理和燃燒性能不同。

紡織品無蒸氣壓，在燃燒前，必然先發(fā)生分解，生成揮發(fā)性的可燃性氣體（volatilecombustible）,再與氧反應(yīng)發(fā)生燃燒。紡織品的燃燒一般分為四個階段

圖1聚合物燃燒過程示意圖（1）加熱（heating）――熱量從火源傳遞到織物（2）熱裂解（pyrolysis）――織物受熱開始分解（3）揮發(fā)（volatiligation）――熱分解化合物的擴散及對流（4）氧化（oxidigation）――熱分解產(chǎn)物與大氣中的氧發(fā)生反應(yīng)（產(chǎn)生光和熱）

基質(zhì)在外部熱量作用下，受熱裂解，產(chǎn)生可燃性氣體（ΔH2），其中一部分氣體與空氣中的氧結(jié)合而呈火焰燃燒（ΔH1），余下的可燃氣體（ΔH2-ΔH1）隨催化劑在剩余氧的作用下繼續(xù)燃燒?；鹧娈a(chǎn)生的燃燒熱（ΔH1），一部分不斷提供于基質(zhì)，促使基質(zhì)加熱裂解，形成循環(huán)；另一部分熱量擴散周圍環(huán)境中。因此材料熱分解的難易程度，即熱分解發(fā)生的最低溫度、氣體化合物的特性和質(zhì)量都決定了材料的燃燒性。圖2纖維素纖維分解燃燒模型圖

從紡織品燃燒的四個階段分析，控制每個階段都有可能使其停止燃燒：（4）干擾火焰的燃燒反應(yīng)，減少燃燒產(chǎn)生的熱量（1）去除熱源或冷卻基質(zhì)，使織物達不到裂解溫度。（2）選擇既不分解又不揮發(fā)的穩(wěn)定的基質(zhì)；或改變基質(zhì)的熱分解歷程，顯著減少可燃性氣體的生成量。（3）降低燃燒區(qū)內(nèi)氧氣濃度以終止氧化。棉纖維的熱裂解反應(yīng)纖維素分子結(jié)構(gòu)

棉纖維是以1.4苷鍵相連的右旋葡萄糖所組成的大分子，每個葡萄糖上有兩個仲羥基和一個伯羥基，其熱裂解反應(yīng)一般為：纖維素高分子→降解成纖維素低分子→分解為左旋葡萄糖→分解小分子有機化合物（包括可燃性氣體）纖維素分解成可燃氣體的必由之路是先生成左旋葡萄糖

表1纖維素纖維熱裂解產(chǎn)物

Madorsky及其合作者提出：“熱裂解和脫水同時發(fā)生”機理，解釋纖維素的熱裂解反應(yīng)，認(rèn)為：（1）C—O鍵C—C鍵不穩(wěn)定，纖維素受熱時，C5－C－，C1－O和C4－O鍵發(fā)生斷裂，使一部分纖維素完全破壞生成H2O,CO,CO2和C；（2）纖維素分子中的配醇鍵任意裂解，生成左旋葡萄糖，左旋葡萄糖進一步分解為易揮發(fā)物質(zhì)，引起火焰?？扇細怏w是通過兩條途徑生成的。上海紡科院利用TGA（熱重分析）和PY—GC—MS（裂解－氣相色譜－質(zhì)譜）法對纖維素的裂解行為進行了研究。證明纖維素?zé)崃呀獬勺笮咸烟窃俜纸獬隹扇細怏w，裂解過程分為三個階段，即：初始裂解階段；主要裂解階段；殘渣裂解階段。

圖7五種不同的棉織物熱重分析(TGA)曲線圖1-纖維素纖維；2-精煉棉織物；3-硫化染料染色棉織物；4-還原染料染色；5-阻燃、染色處理初始裂解階段：溫度低于370℃時的裂解為初始裂解階段。主要發(fā)生在無定形部分，無定形部分基本被消耗盡。無定形部分纖維素的裂解又可分為兩個子過程：（1）第一初始裂解過程――纖維素大分子上的甙鍵斷裂，發(fā)生轉(zhuǎn)甙作用，生成跨環(huán)的橋鍵。（2）第二初始裂解過程――第一葡萄糖單元變?yōu)樽笮咸烟牵瑥拇蠓肿由蠑嗔严聛?，接下來重?fù)第二初始裂解過程，不斷產(chǎn)生左旋葡萄糖。

纖維的變化：物理性能有很小變化及少量失重，約在14%以內(nèi)；纖維素的D.P.開始時下降很快，然后趨向于一穩(wěn)定值150－400。主要裂解階段：裂解溫度：370－430℃

主要裂解階段發(fā)生區(qū)域:纖維的結(jié)晶區(qū)。主要分解產(chǎn)物：左旋葡萄糖；纖維的變化：大部分失重在此階段發(fā)生，這階段的失重速度快，失重率約為70%。實測所得主要裂解階段的活化能為50Kcal/mol左右。殘渣裂解階段：裂解溫度：高于430℃

。纖維素的殘留部分脫水、脫羧，放出H2O和CO2等，C/H比不斷上升，殘渣中含炭量越來越高。

初始裂解階段到主要裂解階段，其實質(zhì)就是從纖維無定形部分到結(jié)晶區(qū)的逐步裂解的過程。纖維素?zé)岱治黾盁崃呀庋芯拷Y(jié)果

未整理阻燃劑整理初始裂解階段裂解溫度80－320.75℃80－307.25℃

失重15.792％7.406％主要裂解階段裂解溫度368－431℃305－382.63℃

失重71.982％39.825％殘渣裂解階段裂解溫度429.88－701℃382.63－701℃

失重6.502％16.362％經(jīng)阻燃整理的纖維素纖維在初始和主要裂解階段，失重率明顯低于未整理纖維，說明可燃氣體釋放量顯著減少。殘渣階段釋放CO2和水。纖維素裂解產(chǎn)生近50個裂解底物,其中28個裂解底物已被鑒定，被認(rèn)為已鑒定的底物中，絕大部分為可燃性揮發(fā)化合物。聚酯纖維的熱裂解產(chǎn)物Compsmole%CO8.0CO28.7H2O0.8CH3CHO80.0C2H42.02-methyldioxalan0.4CH40.4C6H60.4表4幾種纖維熱裂解產(chǎn)生的氣體

表2各種纖維的燃燒性能表3各種纖維的熱裂解、燃燒溫度常見纖維的燃燒特性及阻燃對策★纖維素纖維的燃燒性能：棉著火點493℃，粘膠449℃，是易燃纖維，燃燒快，有陰燃。高分子纖維素纖維→低分子纖維→左旋葡萄糖→羥基丙酮、異丁烯醛、乙醛、丙烯醛、甲醇（可燃混合氣體，發(fā)生有焰燃燒）和炭渣（無焰燃燒，需要更高的溫度）。阻燃方案：阻止或減少熱裂解時可燃性物質(zhì)的生成。阻燃方案：抑制游離基的形成，阻斷鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；或降低熔點，使之熔融而不燃燒。★合成纖維：著火點：錦綸6：504℃；腈綸540℃；滌綸575℃受熱時先軟化、熔融、產(chǎn)生熔滴，而后再分解。燃燒：大分子氧化、分解產(chǎn)生游離基，由于游離基具有活性，不斷破壞碳間的結(jié)合，引起連鎖分解反應(yīng)，促使分子鏈斷裂，引起聚合物降解，產(chǎn)生可燃性和不燃性氣體;熔滴使熱量分散，可降低燃燒性能，但熔滴可能成為二次火源★蛋白質(zhì)纖維：毛和蠶絲著火點650℃，含有碳、氫、氧外，還有氮、硫等元素，是不易燃燒

的纖維。燃燒：產(chǎn)生有毒氣體CO、HCN。（3）在燃燒過程中，阻燃劑能在兩組分間遷移，影響阻燃效果的發(fā)揮。滌棉混紡織物：燃燒特點：（1）棉纖維不熔融不收縮，滌熔滴，兩者混紡制品燃燒時，棉炭化，對滌起到支架作用，阻止滌產(chǎn)生的熔滴滴落，使滌綸的自熄性受到抑制。（2）兩種高分子化合物或其裂解產(chǎn)物相互熱誘導(dǎo)，加速了裂解產(chǎn)物的溢出，因此，混紡織物著火速度比純滌和純棉快得多；

第二節(jié)紡織品阻燃整理機理

MechanismofFlame–Retardentfinishing◆縮合相機理◆氣相機理◆物理效應(yīng)作用機理縮合相機理

Condensed－phasemechanism縮合相機理的實質(zhì)在阻燃劑作用下，改變材料的熱裂解歷程，減少熱裂解產(chǎn)生可燃性氣體的量，而更多的生成炭，二氧化碳和水。即，隨著阻燃劑的加入，使圖1中的△H2減小，而△H1/△H2不變，△H1也減小，使提供給基質(zhì)熱量減少，如此循環(huán)，基質(zhì)最終熄滅。縮合相機理主要適用于纖維素材料的阻燃，對其他聚合物也有一定的適應(yīng)性。

縮合相機理的兩種反應(yīng)模式

（1）脫水dehydration阻燃劑（如含磷阻燃劑）在高溫下分解成酸性物質(zhì)，對纖維素具有強烈的催化脫水作用，使纖維炭化，并生成水，而不使纖維分解成可燃性氣體，另外生成的水蒸發(fā)還有吸熱作用。（C6H10O5）n→6nC+5nH2O纖維素脫水炭化可燃性氣體Weil提出磷化物在各種聚合物中具有不同的阻燃能力，這直接與脫水后炭生成的可能性有關(guān)，如：纖維素制品，用2％磷化物即能有阻燃作用，而聚烯類化合物則用5～15％的磷化物才有阻燃作用，其原因是前者材料中含氧量高，易發(fā)生脫水作用之故。

Basch

、lewin

的研究證明，按縮合相機理作用的阻燃劑，當(dāng)其用量較少時，酸性的阻燃劑對棉的熱裂解反應(yīng)有催化作用，左旋葡萄糖的生成量增加，因而增加了可燃性。如果同種阻燃劑用量較大時，阻燃劑能與纖維素或左旋葡萄糖反應(yīng)，減少可燃性物質(zhì)的生成，從而降低了纖維素的可燃性?？s合相機理的另一要求是：阻燃劑與高聚物的反應(yīng)必須發(fā)生在材料熱裂解前，即阻燃劑與高聚物的反應(yīng)溫度要低于材料發(fā)生熱裂解的溫度。（2）交聯(lián)Crosslinking

對于纖維素纖維，交聯(lián)有利于C-C網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成，阻止了由于分子鏈的斷裂而生成的可燃性氣體，促使其形成焦碳，達到阻燃的目的。一般認(rèn)為交聯(lián)能降低聚合物的可燃性，如：交聯(lián)后的酚醛樹酯，其LOI能由24增至36。但也有例外。

表5交聯(lián)纖維素的熱性能如表5，表示了交聯(lián)纖維素纖維的熱性能，數(shù)據(jù)說明，棉纖維經(jīng)CH2O交聯(lián)后，隨著CH2O的增加，LOI值也增加，棉纖維由于結(jié)晶度高，自交聯(lián)程度差，引入CH2O交聯(lián)有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，不易生成揮發(fā)性可燃物質(zhì)，可燃性明顯減少，即LOI提高。

黏膠織物經(jīng)CH2O處理后，隨CH2O的增加，其LOI值反而下降。黏膠織物的燃燒現(xiàn)象可用低序區(qū)中的脫水及自交聯(lián)（auto-crosslinking）程度來解釋。在熱裂解的初始階段，由于自交聯(lián)的作用產(chǎn)生脫水的結(jié)果，使初始失重迅速增加，燃燒時有利于炭的形成，如圖2所示。圖3在真空熱分解過程中未交聯(lián)和交聯(lián)粘膠纖維的炭化和初始失重的關(guān)系圖4粘膠纖維交聯(lián)對炭化的影響當(dāng)引入CH2O后，干擾了自交聯(lián)的作用，使初始失重減小，不利于炭的形成，故LOI反而下降。如圖3所示。纖維素纖維的縮合相阻燃機理

纖維素纖維在熱分解時，由于發(fā)生了1.4鍵的斷裂，生成左旋葡萄糖，左旋葡萄糖又通過脫水、縮合作用生成焦油狀物質(zhì)，該物質(zhì)在高溫作用下又分解生成可燃性化合物。經(jīng)阻燃劑整理的纖維，改變了纖維素分子熱裂解途徑，減少左旋葡萄糖的生成，從而起到阻燃作用。

熱分解產(chǎn)生凈燃料的熱量△H2應(yīng)隨阻燃劑用量的增加而減少，但由于其燃燒過程不受阻燃劑的影響，因此△H1/△H2不變，△H1也隨阻燃劑用量的增加而減少，這就是縮合相阻燃機理的特點。氣相機理Gas–phaseMechanism

氣相機理的實質(zhì)是阻燃劑改變了燃燒方式。阻燃劑作用于燃燒過程，燃燒方式發(fā)生變化，使燃燒后產(chǎn)生的熱量△H1降低，△H1/△H2也隨之降低。因此，隨著阻燃劑用量的增加，△H1降低，但△H2不變，△H1/△H2隨阻燃劑用量的增加而降低。這樣回到高聚物表面的熱量也減少，由于聚合物表面溫度降低，從而降低或停止了高聚物熱裂解作用，直到聚合物表面溫度降到燃燒點以下，燃燒停止。高聚物在熱分解時能與空氣中的O2反應(yīng)，產(chǎn)生H2－O2反應(yīng)程序，通過支化反應(yīng)使燃燒蔓延。?Ｈ＋O2→?ＯＨ＋?Ｏ（１）?O＋Ｈ

2→?ＯＨ＋Ｈ?（２）在火焰中主要的放熱反應(yīng)是：?OＨ＋ＣO→ＣO2

＋Ｈ?（３）反應(yīng)（3）提供了保持燃燒的大部分熱量。由此可見，若支化反應(yīng)（１）和（２）被抑制，則可以減慢或中止燃燒作用,也就是說，如果能設(shè)法捕捉到促進氣相燃燒的游離基?OＨ，使反應(yīng)（3）受到控制，就可控制燃燒，從而達到阻燃的目的。高聚物的燃燒反應(yīng)含有鹵素的有機阻燃劑（通常是Cl和Br），被認(rèn)為是通過氣相機理而起阻燃作用的。阻燃劑對燃燒過程的干擾作用可用下式表示：不含氫的阻燃劑首先釋放鹵原子ＭＸ→Ｍ’＋?Ｘ（４）含氫阻燃劑釋放鹵化氫ＭＸ→ＨＸ＋Ｍ’（５）Ｍ’---分解后阻燃劑分子的殘余部分。鹵原子與可燃氣體反應(yīng)生成鹵化氫ＲＨ＋?Ｘ→ＨＸ＋Ｒ?（６）鹵化氫抑制支化反應(yīng)起阻燃作用?Ｈ＋ＨＸ→Ｈ2＋Ｘ?（７）

?OＨ＋ＨＸ→Ｈ2O＋Ｘ?（８）（7）（8）鹵化氫是火焰抑制劑，阻止（1）２Ｒ?→Ｒ2２Ｘ?→Ｘ2氣相機理的反應(yīng)過程

有研究指出，反應(yīng)（７）的速度為反應(yīng)（８）的兩倍，因此反應(yīng)（７）是主要的阻燃反應(yīng)。在此情況下，反應(yīng)（1）和（７）之間形成對H?的相互競爭。在這兩個反應(yīng)中H?都被消耗掉了。反應(yīng)（1）中，消耗了一個H?

產(chǎn)生兩個自由基，而反應(yīng)（７）中，只生成一個相當(dāng)不活潑的鹵原子游離基，起到阻燃作用。由于阻燃劑參與了以上反應(yīng)，大大降低了活性游離基的濃度，減少了燃燒產(chǎn)生的熱量△H1，從而抑制了燃燒的繼續(xù)進行。縮合相與氣相阻燃的特征縮合相阻燃機理1.炭生成量增加2.阻燃劑對氣相無影響3.阻燃劑保留在被阻燃物中，殘渣中含阻燃劑量大4.阻燃劑的作用受高聚物結(jié)構(gòu)影響5.燃燒時對氧化劑相（如N2O）不敏感6.在阻燃劑存在下，高聚物的熱裂解揮發(fā)物組分發(fā)生變化

氣相阻燃機理1.燃燒后，高聚物殘渣中阻燃劑含量較低2.燃燒性能與高聚物結(jié)構(gòu)無關(guān)3.熱分解過程和未加阻燃劑相比，基本上無變化

4.阻燃劑的作用對氧化劑相敏感3.物理效應(yīng)physicaleffect(1)“熱沉降”效應(yīng)HeatsinkEffect

阻燃劑被作為一種“填充劑”而應(yīng)用于紡織品，阻燃劑填充了高聚物的無定形區(qū)和孔隙內(nèi)，將高聚物的結(jié)構(gòu)分隔成孤立的區(qū)域，要達到熱分解溫度需要更大的熱量，使聚合物的熱裂解變得困難；在聚合物內(nèi)或涂部布于聚合物表面的填充劑還有隔熱作用，減少了熱量的散發(fā)。這樣作用的結(jié)果降低升溫速率和熱裂解速率而起到阻燃作用。

纖維素超分子結(jié)構(gòu)按“熱沉降”效應(yīng)阻燃的填充劑一般是高比熱和低導(dǎo)熱性物質(zhì)。如：氧化鋁，方母，長石，粘土素，也有的是利用填充劑的吸熱分解性能。Al2O3·3H2O（S）→Al2O3（S）＋3H2O（ｇ）CaCO3（S）→CaO（S）＋CO２（ｇ）Al2O3·3H2O在加熱脫水時，放出3mol的水汽，同時消耗1170每焦耳的熱量，CaCO3也有類似的作用，這些化合物的分解反應(yīng)，進一步降低了高聚物的溫度，從而達到阻燃的目的。實驗證明，40－60％的Al2O3·3H2O要比無水Al2O3有效得多。由上述分解反應(yīng)中釋放的氣體，又能沖稀了可燃性氣體和氧氣，進一步起阻燃作用。(2)表面被覆理論表面被覆理論認(rèn)為，阻燃劑先形成一層玻璃狀的或炭的保護膜，以阻止可燃性氣體由熱裂解高聚物向火焰前沿轉(zhuǎn)移，同時可作為一種絕緣的屏障，阻止熱向高聚物表面轉(zhuǎn)移及隔離氧的作用。Ｈ3ＢO3

130-200℃

ＨＢO2130-200℃

Ｂ2O3

—2H2O—H2OＢ2O3

（325℃軟化，500℃以上開始流動）早在182３年人們就利用上述過程對棉進行阻燃整理，也是由于在織物表面形成了不可滲透的玻璃狀的保護層。4、阻陰燃理論陰燃是碳的氧化過程

碳氧化成CO2釋放的熱量是CO的四倍，因此，氧化成CO，發(fā)熱量少，阻止其自身蔓延，從而阻止灼燒。阻陰燃方案：（1）改變碳氧化的活化能，使其有利于生成CO，不利于形成CO2。磷酸二氫銨阻燃劑有此作用：（2）阻燃劑吸附在碳的活化中心，抑制碳的氧化分解，從而主要形成CO；（3）阻燃劑和CO反應(yīng)，阻止進一步生成CO2。第三節(jié)阻燃劑及其整理工藝

FlameRetardantsandTechnologyofFlameRetardantFinishing1、阻燃劑的分類及主要作用2、阻燃整理工藝技術(shù)process3、織物阻燃性能測試4、紡織品阻燃整理熱分析介紹阻燃劑添加型反應(yīng)型鹵系阻燃劑無鹵阻燃劑乙烯基衍生物含氯化合物含羥基化合物含環(huán)氧基化合物阻燃劑的分類水合金屬氧化物磷系阻燃劑金屬氧化物金屬硼化物膨脹型阻燃劑……阻燃元素：P、S、N、Br、B、Sb（銻）等，阻燃劑中均含有一種或多種阻燃元素。協(xié)同阻燃效應(yīng)

協(xié)同阻燃效應(yīng)：含有兩種或兩種以上阻燃元素的阻燃整理劑的阻燃效果比單獨使用一種阻燃元素的阻燃劑效果更明顯。協(xié)同阻燃效應(yīng)的兩種概念（1）不同類型的阻燃劑協(xié)同使用，比單獨使用效果更明顯；（2）在阻燃體系中加入非阻燃成分，提高阻燃效果。四、常用阻燃劑（一）鹵系阻燃劑鹵族元素阻燃效率的順序是I>Br>Cl>F。因為C-F鍵很穩(wěn)定，難分解，故阻燃性能差，而碘化物的熱穩(wěn)定性差，具有實用價值的僅是溴和氯的化合物。工業(yè)上用氯和溴化合物阻燃效能順序為脂肪族>脂環(huán)族>芳香族。但脂肪族鹵化物熱穩(wěn)定性差，加工溫度不能超過205oC，芳香族鹵化物熱穩(wěn)定性好，加工溫度可達315oC，作為鹵化物，鹵素的含量高。鹵系阻燃劑的阻燃原理1、在燃燒時，鹵系阻燃劑于200~300oC分解放出HX，能捕獲造成降解的高能自由基H.和HO.，延緩或終止反應(yīng)。2、HX為一種難燃氣體，密度比空氣大，可覆蓋在材料表面，降低其可燃性氣體的濃度，抑制材料的燃燒。由于鹵系阻燃劑作用時會產(chǎn)生大量的煙霧，有毒且具有腐蝕性的鹵化氫氣體，不僅妨礙救援工作，而且會腐蝕儀器和設(shè)備，產(chǎn)生二次危害，目前鹵系阻燃劑的用量有逐漸減少的趨勢。1、氯化石蠟氯化石蠟包括含氯量50%和含氯量70%的兩大類產(chǎn)品，含氯量50%的主要用作PVC的輔助增塑劑，含氯量70%的則主要作為阻燃劑使用。含氯70%的氯化石蠟為白色粉末，化學(xué)穩(wěn)定性好，價廉，用途廣泛，常和Sb2O3混合使用?？捎糜赑E、PS、聚酯、合成橡膠的阻燃劑。氯化石蠟的缺點是分解溫度較低（120oC），在塑料成型時有時會發(fā)生熱分解，使制品著色切腐蝕金屬模具。2、四溴雙酚A性質(zhì)：灰白色粉末。熔點180-184℃，沸點316℃（分解）。

用途：用于塑料；橡膠；紡織；纖維和造紙等工業(yè)作阻燃劑，如用于環(huán)氧；聚碳酸酯；聚酯；酚醛及ABS等樹脂中，使制品具有良好的阻燃性和自熄性。目前正式用于電視高壓包灌注環(huán)氧樹脂中。3、十溴二苯醚性質(zhì)：白色或淡黃色粉末。熔點304-309℃。溴含量83.3%。幾乎不溶于所有溶劑。熱穩(wěn)定性良好。用途：添加型阻燃劑，用途廣泛。可用于PE、PP、ABS、PBT、PET以及硅橡膠、三元乙丙橡膠制品中。該品與Sb2O3并用阻燃效果更佳，是無污染阻燃劑。該品作為阻燃劑在物性和經(jīng)濟性兩方面都比較好。但其缺點是耐候性差，并會使樹脂發(fā)黃。用于高沖擊聚苯乙烯中的添加量為12%-15%。歐盟的RoHS指令歐盟的RoHS指令是對有害物質(zhì)的限制指令，于2006年7月開始停止某些物質(zhì)在電子電器設(shè)備中的使用：鉛汞鎘六價鉻多溴聯(lián)苯多溴聯(lián)苯醚（二）無鹵阻燃劑

21世紀(jì)應(yīng)著力于開發(fā)新型低毒低煙、無污染的阻燃劑。從環(huán)保的角度考慮，國外許多國家已經(jīng)限制了對環(huán)境有污染的阻燃劑的生產(chǎn)和使用。歐洲已經(jīng)開始限制含鹵阻燃劑的銷售，日本禁止使用使電纜燃燒時產(chǎn)生酸性氣體的阻燃劑，美國已制定了采用低鹵電纜包覆層的規(guī)定。

含鹵阻燃體系逐漸被無鹵阻燃體系替代已是大勢所趨。

現(xiàn)在常用的無鹵阻燃體系包括：無機阻燃劑、有機磷系阻燃劑、膨脹型阻燃劑以及有機硅阻燃體系等。1、水合金屬氧化物氫氧化鋁（ATH）氫氧化鋁習(xí)慣上也稱為氧化鋁三水合物，可適用于不飽和聚酯、PVC、EP、酚醛樹脂等，由于氫氧化鋁阻燃性補強，因此添加份數(shù)高達40~60份，氫氧化鋁阻燃的塑料在火焰中發(fā)煙性較小是一個突出的優(yōu)點。氫氧化鋁的脫水吸熱溫度較低，為235~350oC，因此在塑料剛開始燃燒時的阻燃效果顯著。氫氧化鎂（MDH）氫氧化鎂阻燃劑具有良好的阻燃效果，同時還能夠減少塑料燃燒時的發(fā)煙量，起到消煙的作用。氫氧化鎂還具有安全無毒，高溫加工時熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點。由于阻燃能力不強，因此添加份數(shù)高達40~60份。氫氧化鎂分解溫度較高，達340~490oC，吸熱量也較小，因此對抑制材料溫度上升的性能比氫氧化鋁差，對聚合物的炭化阻燃作用卻優(yōu)于氫氧化鋁。因此兩者復(fù)合使用，互為補充，其阻燃效果比單獨使用更好。2、磷系阻燃劑磷系阻燃劑的阻燃機理為促使塑料初期分解時的脫水和炭化，這一脫水炭化過程必須依賴塑料本身的含氧基團。此阻燃劑對本身結(jié)構(gòu)中含氧的塑料阻燃效果好，而對于不含氧的PE、PP等塑料，單獨使用效果不好，應(yīng)與氫氧化鋁和氫氧化鎂一起協(xié)同使用，才會有良好的阻燃效果。磷系阻燃劑包括無機磷系阻燃劑和有機磷系阻燃劑。無機磷系阻燃劑：紅磷、磷酸酯、磷酸銨鹽、多磷酸鹽及聚磷酸銨等。有機磷系阻燃劑：磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。（1）無機磷系阻燃劑阻燃機理：燃燒時生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等，覆蓋于樹脂表面，可促進塑料表面炭化成炭膜；聚偏磷酸則呈黏稠狀液態(tài)覆蓋于塑料表面。這種固態(tài)或液態(tài)膜能阻止自由基逸出，又能隔絕氧氣。磷系與氮系、鹵系及金屬氫氧化物等阻燃劑都有協(xié)同作用，并用可產(chǎn)生協(xié)同阻燃和消煙效果。無機磷系阻燃劑的耐水性差，與聚烯烴的相容性差，致使制品的力學(xué)性能下降，所以在聚烯烴中用量少。紅磷紅色至紫紅色粉末，因僅含有磷元素，所以比其他磷化物阻燃效率高。如7.5%紅磷填充PA的氧指數(shù)可達35%，而加入15%磷酸酯阻燃劑的PA氧指數(shù)僅為28%。紅磷的缺點為與樹脂的相容性差、易吸濕、顏色太深。紅磷進行微囊化處理后，與樹脂的相容性提高，吸濕性降低，但需防止紅磷與氧及水接觸而生成劇毒的磷化氫，必須加入磷化氫捕捉劑。聚磷酸銨（APP）白色粉末，隨聚合度增大而吸水性降低。APP在250oC以上分解，釋放出水和氨，并生成磷酸，阻燃機理為吸熱降溫和稀釋可燃氣體。APP由于分子內(nèi)含有磷和氮，具有很好的協(xié)同作用，阻燃效果很好。（2）有機磷系阻燃劑有機磷系阻燃劑與樹脂的相容性好，可保持樹脂的透明性；缺點為熱穩(wěn)定性差、易水解、滲出性大等。優(yōu)點為阻燃和增塑雙功能，阻燃無鹵化。由于有機磷系阻燃劑大多為油狀，與粒狀樹脂不易混合，因此常用于熱固性不飽和聚酯、聚氨酯、軟PVC、PVC糊樹脂及纖維素樹脂等。3、金屬氧化物最常用Sb2O3（ATO），單獨使用時，沒有什么阻燃效果。與鹵化物等其他阻燃劑并用，具有優(yōu)良的阻燃效果和抑煙效果，因此可以用作鹵類阻燃劑的阻燃協(xié)效劑。Sb2O3的粒度越細，阻燃效果越好，加入量越小。由于Sb2O3的價格太高，近年來開發(fā)了其代用品，具體品種有硼酸鋅、氧化鋅、氧化鐵、氧化錫等。4、硼化合物作為阻燃劑使用的無機硼化合物主要是硼酸鋅和硼酸鋇，與Sb2O3一樣，它們和鹵化物有協(xié)同作用，其效果雖不及Sb2O3，但價格為Sb2O3的1/3左右，所以用量穩(wěn)步增長，主要用于PVC和不飽和聚酯。5、氮系阻燃劑又稱為三嗪系阻燃劑，主要為三聚氰胺及其衍生物。它具有多重反應(yīng)功能，穩(wěn)定性、耐久性和耐候性優(yōu)異，無鹵、低煙、光穩(wěn)定性，阻燃效果好，同時價廉。缺點為加入氮系阻燃劑的復(fù)合體系加工性不好，與樹脂分散性差。常用品種有三聚氰胺、三聚氰胺脲氰酸鹽（MCA）等，往往需加入?yún)f(xié)同劑，用于PA、PU、PO、PET、PS、PVC等樹脂中。氮/磷為最常用的協(xié)同阻燃體系。6、膨脹型阻燃劑膨脹型阻燃劑不是單一的阻燃劑品種，是以氮、磷、碳為主要成分的無鹵復(fù)合阻燃劑，它不含鹵素，也不采用氧化銻為協(xié)同劑，其體系內(nèi)自身具有內(nèi)協(xié)同作用。由于此類阻燃劑在受熱時發(fā)泡膨脹，所以成為膨脹型阻燃劑。膨脹型阻燃劑基本克服了傳統(tǒng)阻燃技術(shù)中的缺點，有如下優(yōu)點：高阻燃性、無熔滴行為，對長時間或重復(fù)暴露在火焰中有較好的抵抗性；無鹵、無氧化銻；低煙、少毒、無腐蝕性氣體產(chǎn)生。膨脹型阻燃劑由三個部分組成：酸源（脫水劑）、炭源（成炭劑）、氣源（發(fā)泡源）。1、酸源一般為無機酸或無機酸化合物，可與樹脂作用，促進炭化物的生成。品種：磷酸、硫酸、硼酸、磷酸銨鹽、磷酸酯、磷酸鹽及聚磷酸銨等，以聚磷酸銨最為常用。2、炭源主要為一些含碳量較高的多羥基化合物或碳水化合物，如樹脂本身、淀粉、季戊四醇及其二聚體和三聚體等。3、氣源為含氮類化合物如銨類和酰胺類，具體有尿素、三聚氰胺、雙氰胺、聚磷酸銨、聚氨酯、聚脲樹脂等。氮化合物除起發(fā)泡作用外，對炭化層的形成也有促進作用。膨脹型阻燃劑的阻燃過程1、在較低溫度時，由酸源放出能與多元醇反應(yīng)且可作為脫水劑的無機酸；2、在稍高于釋放酸的溫度下，無機酸與多元醇（炭源）進行酯化反應(yīng)，體系中的胺可作為酯化反應(yīng)的催化劑，使酯化反應(yīng)加速進行；3、體系在酯化反應(yīng)前或反應(yīng)過程中熔化；4、反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸汽和由氣源產(chǎn)生的不燃氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡，同時多元醇和酯脫水炭化，形成無機物和炭殘余物，使體系進一步膨脹發(fā)泡；5、反應(yīng)接近完成時，體系膠化和固化，形成多孔泡沫炭層。7、抑煙劑鉬化物迄今被認(rèn)為是最好的消煙劑，如Shemlnwilliams公司開發(fā)的Kegad911A是含少量鋅和鉬的絡(luò)合物，在PVC中添加4%可減少煙量1/3。由于鉬化物價格昂貴，采用硼酸鋅、二茂鐵、氫氧化鋁、硅的化合物與少量鉬化物復(fù)配，是解決消煙問題較現(xiàn)實的途徑，如Climax公司開發(fā)的Moly-FR-201是鉬酸銨和氫氧化鋁的復(fù)合物，在PVC中添加5～10份發(fā)煙量可減少43%。

按整理的耐久程度分類非永久性阻燃劑、半永久性阻燃劑、永久性阻燃劑。（1）非永久性阻燃整理劑nomdurableFireResistanceAgents

一般為水溶性的無機鹽，易被水洗去，僅提供暫時性的保護，為保持其阻燃性往往需要周期性地反復(fù)處理，阻燃劑的用量決定于紡織品的結(jié)構(gòu)及其整理效果。屬這類整理劑的有以下幾組：a.硼化物，如硼砂，硼酸等，其主要阻燃作用是熔融并在燃燒時形成保護層；b.含無機酸，酸性鹽以及在受熱后能放出酸的鹽，如氨基磺酸、磷酸及NH4H2PO4，Na2SiO3也屬這類，對阻燃和阻輝光特別有效；c.金屬鹽類如MgSO4,NaSiO3等，其作用是纖維素達到著火溫度時，有效放出；d.碳酸鹽，鹵化物，銨鹽等，其作用是在加熱后分解。并放出大量不可燃的氣體，以稀釋火焰。表5幾種水溶性阻燃劑及最小用量表6幾種不溶性阻燃劑及最小用量（2）半永久性阻燃劑SemidurableFireResistanceAgents耐1-15次溫和洗滌，但不耐高溫洗滌。一般用于室內(nèi)裝飾織物和床墊。阻燃劑及工藝主要有（A）尿素—磷酸法（本弗來姆法）：整理液含磷酸、尿素，磷酸、尿素摩爾比=1：4，含固量68%，采用軋-烘-焙工藝，要求織物含磷量為3%。用磷酸氫二銨代替磷酸效果更好。

B）THPC—雙氰胺法：雙氰胺：THPC=2：1摩爾比，磷酸2-25%，采用軋-烘-焙工藝140-160℃焙烘，要求織物增重量為25-30%，耐洗30次以上。

C）FWWMR法：FWWMR法（Fire、Warte、Weather、MildewResistance的四防整理），在美國是一種重要的耐洗阻燃產(chǎn)品，多用于軍用帳篷布。（3）永久性阻燃劑DurableFireResistanceAgents耐洗50次以上，或高達200次以上，并耐皂洗。（A）

以四羥基氯化磷THPC為基礎(chǔ)的阻燃整理劑1953年美國農(nóng)業(yè)部的利和司和哥斯里首先將其用于棉織物耐久整理，許多整理劑都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展的。結(jié)構(gòu)式為

THPC類阻燃劑有多種整理工藝，如表7列舉了幾例普羅本（Proban）法----THPC-氨交聯(lián)法：經(jīng)THPC處理后再進行氨熏。國內(nèi)外研究應(yīng)用較多。處方THPC26%

尿素6%流程浸軋→烘干→氨熏（室溫2min）→10%氨水處理15min→水洗氨處理：使阻燃劑聚合成高分子量的不溶性三維立體聚合物Proban技術(shù)整理的純棉織物，燃燒時阻燃劑中的P與空氣中氧發(fā)生反應(yīng)生成P2O5，P2O5是強脫水劑，能從纖維中分離出水分子生成聚磷酸，聚磷酸繼續(xù)使纖維脫水，直至將纖維脫水成不燃燒的碳。B）派羅伐特克斯（Pyrovatex）CP瑞士汽巴-嘉基生產(chǎn)，阻燃性能較好。結(jié)構(gòu)通式為：C）弗路耳76

美國斯太夫化工（Stauff.Chem）工廠生產(chǎn)，主要成分是乙烯基磷酸酯，結(jié)構(gòu)式為：D）福司加特C-22R美國孟山都化學(xué)公司生產(chǎn)，阻燃性能較好。結(jié)構(gòu)式如前纖維的阻燃方法：（1）提高纖維成纖高聚物熱穩(wěn)定性（前處理）（2）原絲的阻燃改性阻燃纖維51、提高提高纖維成纖高聚物熱穩(wěn)定性

（1）在成纖高聚物的大分子鏈中引入芳環(huán)或雜環(huán)，增加分子鏈的剛性，大分子鏈的密集度和內(nèi)聚力，從而提高熱穩(wěn)定性，再將這種高熱穩(wěn)定性高聚物用濕法紡絲制成纖維。如聚酰亞胺纖維，耐熱性能優(yōu)良，但成本高，色澤深，染色差，常與羊毛阻燃纖維以合適比例混紡交織，可降低成本，獲得性能優(yōu)異的阻燃隔熱織物（2）通過纖維中線形大分子鏈間交連反應(yīng)變成三維交連結(jié)構(gòu)，從而阻止碳鏈斷裂，成為不收縮不熔融阻燃性纖維。如酚醛纖維采用熱塑性酚醛樹脂為原料，添加少量聚酰胺作成形載體，用熔融法紡絲，紡得的纖維用甲醛在硫酸催化下交聯(lián)制得三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚合物。（3）將纖維在200-300度高溫的空氣氧化爐中停留幾分鐘或幾小時，使纖維大分子發(fā)生氧化、環(huán)化、脫氫和碳化等反應(yīng)，成為一種多共軛體系的梯形結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)異耐高溫阻燃性能纖維。如丙烯腈氧化纖維（活性炭制法也相似，纖維布預(yù)氧化）（4）纖維大分子與金屬離子螯合形成絡(luò)鹽，提高熱穩(wěn)定性，使纖維大分子受熱后發(fā)生碳化，具有阻燃性2、原絲的阻燃改性（1）共聚法在成纖高聚物合成過程中把含有磷、鹵、N等阻燃元素的化合物作為共聚單體引入到大分子鏈中，然后再把這種阻燃性高聚物熔融紡絲或濕紡制成阻燃纖維，目前生產(chǎn)的阻燃腈綸、滌綸大多采用共聚法。由于阻燃劑結(jié)合在大分子鏈上，阻燃持久。條件是阻燃改性單體能適應(yīng)紡絲和加工各種要求，對纖維物理機械性能如染色性能、手感等沒有影響。（2）共混法與共聚法同屬原絲改性，將阻燃劑加入到紡絲熔體或漿液中紡制阻燃纖維，工藝簡單，對纖維原有性能影響較小，阻燃性能雖不如共聚法但比后整理好得多。要求：添加型阻燃劑粒度細，與聚合體相容性好，能經(jīng)受熔體紡絲溫度，原液中具有良好穩(wěn)定性。適用于聚合物中無極性聚烯烴類纖維如聚丙烯纖維，工業(yè)生產(chǎn)聲把阻燃劑、其它添加劑與聚合物捏合形成阻燃母粒加入一定比例聚合體紡絲。生產(chǎn)成本低，工藝簡單。（3）接枝改性用放射線、高能電子束或化學(xué)引發(fā)劑使纖維或織物與乙烯基型阻燃單體發(fā)生接枝共聚是一種有效、持久的阻燃改性方法，具有接枝后強度未降低，手感好等優(yōu)點，但成本高，未大量使用。3、阻燃纖維PBI（聚苯并咪唑）纖維：有獨特的耐熱、耐化學(xué)品和紡織性能，，受熱和火焰作用在空氣中不燃燒、不熔解、不熔滴、不收縮或脆化。在高溫作用下僅散發(fā)少量煙但不散發(fā)毒氣。在300℃或更高溫度下仍保持強力和完整性，有優(yōu)良的耐化學(xué)品性能，在450℃時仍保持原有重量的80%以上，在350℃6h后重量仍然保持90%以上，在600℃下能維持約5s。PVC纖維：因有一定阻燃性且成本較低，被廣泛用于電力和通訊工業(yè)。在正常使用溫度范圍時要加入增塑劑和穩(wěn)定劑，以改善加工性能，其限氧指數(shù)為32.5，燃燒時會冒煙。PPTA（聚對苯二甲酰對苯二胺，常稱芳族聚酰胺）：有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，在371℃時不熔融，但會分解。常用于石油化學(xué)、公用事業(yè)和消防服。PTFE（聚四氟乙烯）：為長鏈含氧聚合物（在高溫下不熔融），有高拉伸和壓縮強力。在高達260℃連續(xù)作用下穩(wěn)定，能短時間經(jīng)受290℃高溫，290℃以上開始升華，每小時重量損失0.0002%，在327℃時達到凝膠態(tài)。它在各種有機纖維中耐化學(xué)品性能最高。纖維本身無毒，但在高溫下使用可能產(chǎn)生有毒氣體。

酚醛樹脂:當(dāng)酚醛樹脂在堿性條件下與甲醛縮合時，發(fā)生聚合反應(yīng)。若仔細控制這個體系，聚合反應(yīng)就能停止，此時聚合物仍然是可熔的或可溶的。這種預(yù)聚物稱為可溶性酚醛樹脂。它將在熱的作用下或者酸性或堿性催化劑作用下聚合，得到一種具有復(fù)雜化學(xué)結(jié)構(gòu)的致密交聯(lián)材料。酚醛樹脂的主要優(yōu)點是：具有優(yōu)良的耐高溫性，特別是在氧化條件下。這特別對它們的燒蝕性，即直接在火焰中的燒穿速度有影響。在這些條件下，酚醛樹脂會很快碳化，并在外表產(chǎn)生一層優(yōu)質(zhì)的多孔碳。在表面多孔碳層慢慢燒盡的同時，保護了內(nèi)部的復(fù)合材料。而其它樹脂所形成的多孔碳層往往質(zhì)量差，會較快燒盡，生成氣態(tài)物質(zhì)。酚醛樹脂的缺點是：在聚合反應(yīng)期間需要施加高壓從而很難使用它們，顏色差（由棕褐色變到黑色），由于空隙含量高，用它制成的復(fù)合材料的力學(xué)性能比由其它樹脂制成的復(fù)合材料的力學(xué)性能差。阻燃滌綸：添加阻燃劑也是聚酯纖維最初的阻燃改性方法。阻燃劑主要有鹵素阻燃劑和磷系阻燃劑。反應(yīng)型阻燃劑是指分子中含有阻燃元素(磷、氯、溴、氮)及活性基團(羧基、羥基以及酸酐等)的小分子阻燃劑。反應(yīng)型阻燃劑將逐漸取代添加型阻燃劑?？捎糜诰埘ダw維的反應(yīng)型阻燃劑包括鹵素和磷系阻燃劑。目前國際上最常用的是磷系共聚型阻燃劑。磷系阻燃劑對聚酯纖維具有良好的阻燃效果，且燃燒過程中沒有毒性氣體的生成，屬于環(huán)保友好型阻燃體系。

阻燃錦綸：可用作聚酰胺6及聚酰胺66共聚阻燃改性的阻燃劑主要有紅磷和二羧酸乙基甲基磷酸酯等。紅磷常與惰性化合物，如氫氧化錳、氫氧化鋁等共同作用對聚酰胺6及聚酰胺66進行阻燃改性。膨脹型阻燃體系在聚酰胺纖維阻燃改性方面具有潛在的市場應(yīng)用價值。用于聚酰胺共混改性的阻燃劑比較多，如低相對分子質(zhì)量的含磷化合物、氯代聚乙烯、溴代季戊四醇及三氧化二銻等。采用硼、銻和溴組成的三元阻燃體系對聚酰胺進行阻燃改性，其阻燃效果比較好。另外采用紅磷或微膠囊化的紅磷與聚酰胺共混紡絲也能獲得具有自熄滅性能的阻燃聚酰胺纖維。

阻燃腈綸：共聚阻燃改性方法主要是在聚丙烯腈纖維中引入含有鹵素或磷元素等的共聚單體，如氯乙烯、二氯乙烯、烯丙基磷酸烷基、乙烯基雙(2-氯代乙基)磷酸等共聚單體。目前世界上已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的阻燃聚丙烯腈纖維大都采用共聚法制造。由于共混阻燃聚丙烯腈纖維中阻燃劑的含量不能太高，因而要選用高效的阻燃劑，且阻燃劑在紡絲原液中的溶解性和均勻穩(wěn)定分散性要好，以及與聚丙烯腈的相容性，紡絲過程中的保留率、耐洗滌性及毒性等，因此阻燃劑的選擇難度較大，目前已工業(yè)化的共混阻燃聚丙烯膀纖維的品種很少。阻燃丙綸：聚丙烯纖維的阻燃改性主要是通過添加改性和阻燃后整理的方法制備。目前，聚丙烯主要通過利用鹵素阻燃劑和三氧化二銻等協(xié)效劑共同作用來獲得阻燃效果，通常首先在聚丙烯切片中添加高濃度的阻燃劑及其它助劑，經(jīng)過共混制造阻燃母粒，然后與常規(guī)聚丙烯切片纖維熔融紡絲成形，制備具有阻燃性的聚丙烯纖維。磷—溴協(xié)效阻燃體系用于聚丙烯纖維的阻燃具有良好的阻燃效果，環(huán)境污染小，而磷-氮協(xié)效阻燃體系用于聚丙烯纖維具有更好的阻燃效果，但是在聚丙烯纖維中的應(yīng)用條件相對較高。

4、阻燃工藝（一）棉織物的阻燃工藝1、不耐洗阻燃工藝浸軋液配方工藝：浸軋→烘干2、半耐洗阻燃工藝浸軋液配方工藝：浸軋→烘干→焙烘→熱水洗→烘干3、耐洗性阻燃工藝浸軋液配方工藝：室溫浸軋→烘干→焙烘→平洗→烘燥（二）滌綸織物的阻燃整理（三）滌棉混紡織物的阻燃整理阻燃整理：通過吸附、沉積、化學(xué)鍵合、非極性范德華力結(jié)合及粘合作用使阻燃劑固著在織物或紗線上獲得阻燃效果的加工過程。整理工藝簡單，能滿足不同阻燃程度的要求，是一種應(yīng)用最廣的阻燃方法。要求：阻燃劑顆粒細，易滲入纖維，與纖維結(jié)合力強，盡可能少地影響織物的強力，手感和色澤，對其他助劑無不良影響，能在印染廠現(xiàn)有設(shè)備上進行阻燃整理。織物阻燃整理（后整理）6織物阻燃劑常用方法：浸漬烘燥法、浸軋焙烘法、有機溶劑法、涂布法和噴霧法。1浸漬烘燥法該法又稱吸盡法，主要將織物放在阻燃液中浸漬一定時間后，再干燥焙烘使阻燃劑被纖維聚合體吸盡。一般用于疏水性合成纖維植物，阻燃劑與纖維聚合體有親合性，在高溫或膨化劑作用下可滲入纖維內(nèi)，靠非極性范德華力固著在纖維上。2有機溶劑法可使用非水溶性阻燃劑，其優(yōu)點是阻燃整理時間短，能耗低，實際應(yīng)用中由于溶劑毒性、燃燒性，不普遍采用。3浸軋焙烘法

阻燃整理工藝中應(yīng)用最廣的一種工藝工藝流程：浸軋