紡織品的阻燃處理及國內現狀分析

何陽

（福建省產品質量檢驗研究院，福建 福州 350002）

0 前言

隨著科技的發展和紡織工業的進步，紡織品種的不斷增多，其應用范圍從人們的日常生活擴展到工業、農業、交通運輸、軍事、衛生等諸多領域。與此同時，由于大部分紡織品不具備阻燃性而引起的潛在火災威脅也進一步增大。根據火因調查結果分析，因紡織品不具備阻燃性能被引燃并蔓延引起的火災占火災事故的20%以上，如燒死233人，燒傷201人的遼寧阜新藝苑歌舞廳火災；燒死323人，燒傷130人的新疆克拉瑪依友誼賓館火災，即分別由沙發和幕布燃燒蔓延而造成的。因此，如何減少紡織品燃燒危險性及燃燒時有毒氣體的釋放，減少人民生命財產的損失，已引起全世界的關注和重視。自上世紀七十年代以來，世界各國就紛紛開展紡織品阻燃技術的研究，并制定了相應的紡織品燃燒性能測試方法、阻燃制品標準及應用法規等。我國對紡織品的阻燃也進行了大量研究，開發了一系列可用于紡織品阻燃的阻燃劑及性能優異的阻燃紡織品，現就我國紡織品阻燃現狀及發展趨勢進行分析討論。

1 紡織品的阻燃機理及方法

1821年，Gay-Lussac使用氯化銨、磷酸銨和硼砂混合物對黃麻和亞麻進行阻燃整理，并指出有效的阻燃劑或是具有較低的熔點而形成沉積物覆蓋纖維表面，或是自身裂解產生不可燃氣體，從而稀釋織物燃燒過程中釋放的可燃性氣體，這為紡織品的阻燃整理研究提供了最早的理論基礎。為了制備有效的阻燃產品，首先要了解織物在燃燒過程中發生的物理和化學變化，圖1列出了紡織品的燃燒裂解過程。

圖1 紡織品燃燒過程

由圖1可以看出，要達到阻燃目的，必須切斷由熱源、可燃物以及氧氣組成的燃燒循環體系。通常，紡織品的阻燃主要通過以下一種或多種模式來實現：

⑴除去熱源；

⑵提高織物發生熱裂解的溫度；

⑶促進成炭，減少揮發性氣體的產生；

⑷提高可燃性氣體燃燒所需的溫度；

⑸隔絕氧氣或者稀釋氧氣濃度。

幾乎沒有阻燃劑是通過一種模式來實現織物阻燃的，它們或是采用凝聚相阻燃（模式1，2，3），或是采用氣相阻燃（模式4，5），又或是兩者協同作用。含磷類阻燃劑是最典型的凝聚相阻燃整理劑，適用于棉等可燃燒成炭的纖維織物。

1.1 纖維的阻燃處理

1.1.1 阻燃機理

纖維的阻燃處理是對一些本身是可燃的原絲(如滌綸、棉綸、腈綸)加入某種阻燃劑，使其抑制燃燒過程中的游離基；或是改變纖維的熱分解過程，促進脫水炭化；有些則是使阻燃劑分解釋放出不燃氣體覆蓋在纖維表面，起隔絕空氣作用。

1.1.2 阻燃處理方法

1.1.2.1 提高成纖高聚物的熱穩定性

⑴在成纖高聚物的大分子鏈中引入芳環或芳雜環，增加分子鏈的剛性、大分子鏈的密集程度和內聚力，然后將這種高熱穩定性的高聚物用濕法紡絲制成纖維。

⑵通過纖維中線形大分子鏈間交聯反應變成3維交聯結構，阻止碳鏈斷裂，成為不收縮，不熔融的阻燃性纖維。

⑶將纖維在200～300℃的空氣氧化爐中停留幾十分鐘或數小時使纖維大分子受熱后發生炭化，成為具有阻燃性的纖維。

1.1.2.2 原絲阻燃改性

(1)共聚法 在成纖高聚物的合成過程中，把含有磷、鹵、硫等阻燃元素的化合物作為共聚單體(反應型阻燃劑)引入到大分子鏈中，再把這種阻燃性強的物質加到纖維中。

(2)共混法 與共聚法同屬原絲改性，是將阻燃劑加入紡絲熔體或紡制阻燃纖維的方法。

(3)接枝改性 用放射熱、高能的電子束或化學引發劑使纖維(或織物)與乙烯基型的阻燃單體發生接枝共聚，是獲得有效而持久的阻燃改性方法。接枝阻燃改性纖維的阻燃性與接枝單體中阻燃元素的種類及接枝部位有關，接枝部位對阻燃效果的影響次序為：芯部接枝＞均勻接枝＞表面接枝。

1.2 織物的阻燃處理

1.2.1 阻燃機理

1.2.1.1 覆蓋層理論

阻燃劑在高溫下能形成玻璃狀或穩定泡沫覆蓋層，具有隔熱、隔氧、阻止可燃氣體向外逸出，起到阻燃作用。

1.2.1.2 不燃氣體理論

阻燃劑受熱分解出不燃氣體，將纖維素分解出來的可燃氣體濃度沖淡到燃燒下限以下。

1.2.1.3 吸熱理論

阻燃劑在高溫下，發生吸熱反應，降低溫度阻止燃燒蔓延。此外，織物整理后能將熱量迅速傳出，致使纖維素達不到著火燃燒的溫度。

1.2.1.4 化學反應論(催化脫水論)

阻燃劑在高溫下，作為路易斯酸與纖維素發生反應，使纖維催化脫水炭化，減少可燃氣體的產生。

1.2.2 阻燃處理方法

1.2.2.1 浸軋焙烘法

阻燃整理工藝中應用最廣的一種工藝，工藝流程為浸軋—預烘—焙烘—后處理。浸軋液一般由阻燃劑、催化劑、樹脂、潤濕劑和柔軟劑組成，配制成水溶液或乳液進行整理。

1.2.2.2 浸漬—烘燥法

又稱吸盡法，是將織物在阻燃液中浸漬一定時間后，再干燥焙烘使阻燃液被纖維聚合體吸收。

1.2.2.3 有機溶劑法

該法是使用非水溶性的阻燃劑，其優點是阻燃整理時的能耗低。但在實際操作中，要注意溶劑的毒性和燃燒性。

1.2.2.4 涂布法

將阻燃劑混入樹脂內，靠樹脂的粘合作用使阻燃劑固著在織物上。根據機械設備的不同分為刮刀涂布法和澆鑄涂布法。

2 紡織品常用阻燃劑

2.1 按所含阻燃元素分類

2.1.1 含鹵阻燃劑

熱解過程中，分解出捕獲傳遞燃燒自由基的X·及HX，HX能稀釋纖維裂解時產生的可燃氣體，或隔斷與空氣的接觸。

2.1.2 含磷阻燃劑

燃燒過程中產生磷酸酐或磷酸，促使紡織品脫水炭化，阻止或減少可燃氣體產生。此外，磷酸酐在熱解時形成類似玻璃狀的熔融物覆蓋在織物上，促使其氧化生成二氧化碳，起到阻燃作用。

2.1.3 含氮阻燃劑

氮的化合物能和纖維素作用，促進交鏈成炭，降低織物的分解溫度，產生的不燃氣體，起到稀釋可燃氣體的作用。

2.2 按阻燃織物的耐久程度分類

2.2.1 非耐久性阻燃整理劑

暫時性阻燃整理劑。大部分為水溶性(或乳液)的無機鹽。處理時先將阻燃劑溶于水，織物經浸漬烘干即可使用；也有2浴浸軋的，第2浴用氨水或純堿，使金屬氧化物沉積在織物上。該法工藝簡單，價格較低，但織物的手感較差，洗滌后阻燃效果大幅度下降。

2.2.2 半耐久性阻燃整理劑

其阻燃產品能耐1～10次溫和洗滌，但不耐高溫皂洗。該法有尿素-磷酸法(通常稱Banflam法)、磷酸尿酯法、磷酸銨-羥甲基氰銨-甲醋混合溶液法。

2.2.3 耐久性阻燃整理劑

采用化學法在纖維內部表面進行聚合或縮合反應，形成不溶于水的聚合物，一般要求耐洗程度30次以上。該法整理的織物，阻燃效果好，特別是處理后織物的手感與強力保持是任何其他整理方法所不可比擬的，但此法危險性較大，環境污染嚴重，推廣受到限制。

3 我國紡織品的阻燃現狀

3.1 阻燃紡織產品研究

近年來，我國在紡織品阻燃技術的研究方面取得了較大進展。中國紡織科學研究院先后研制成功了丙綸阻燃母粒、抗燃燒抗靜電復合溶料、安全無毒的毛粘混紡阻燃產品等；上海合成纖維研究所、上海紡織研究院、中國紡織大學和山西煤化所、山西紡織研究院承擔的攻關項目“預氧絲阻燃織物的配制”通過鑒定。一系列優良性能，且長久使用或經多次熨燙、日曬水洗，性能仍然不變的永久性阻燃纖維及其系列織物已開始全面上市，使我國成為世界上少數可以生產永久性阻燃產品的國家。

3.2 阻燃劑研究

目前，我國已開發研制出一系列品種齊全、性能優異的新型阻燃劑。

北京昊天助劑廠的BR-1型阻燃劑，是滌綸織物阻燃整理劑，與日本阻燃劑TS-1屬同類產品，廣泛用于滌綸及滌棉交織紡織品(包括針織品、機織品)的阻燃整理，也可用于地毯等；BR-2型阻燃劑是溴系有機化合物及銻化合物的復配產品，產品在使用過程中在織物上有加白的作用；FR-45型阻燃劑又稱聚磷酸銨，用于纖維處理(棉纖維、醋酸纖維、粘膠纖維、聚酯纖維、滌棉纖維、錦綸等)，氧指數可達31上； PFE-1型阻燃劑由Br、P、Sb、N多種元素組成，處理時浸噴均可，適用于毛麻棉織物、滌綸以及混紡交織品的阻燃處理，氧指數達50以上；FRWA、WB型阻燃劑，是由F、Ti、Br等多種化合物經化學反應與混配而成，低毒高效，用于純毛、純白織物、地毯的阻燃整理，氧指數達32以上。

天津市合成材料工業研究所的FR-PG-PG-842高效阻燃劑，是以氮—磷為基礎的水溶性阻燃劑，并含有阻燃增效劑、滲透劑等，適用于天然纖維和合成纖維，如化纖織物、麻織物、毛織物、絲織物，并可用于牛皮紙及壁紙，處理后的阻燃裝飾布，氧指數可達30以上；PRPG-888阻燃劑是以無機聚合物為主劑并含有阻燃增效劑、滲透劑、穩定劑等多組份復合而成，可用于任何具有吸收性的織物，如棉布、化纖織物、麻織物、地毯、窗簾、裝飾布、無紡布，對木材、壁紙、墻紙等也有優良效果；FRFT高效阻燃劑，使用多種含磷、含氮及含其它阻燃元素的化合物，通過化學反應導入具有特定極性官能團的高分子短鍵，使阻燃劑分子鍵合在棉紡織品的纖維素分子上，或鍵合在化纖的大分子上，同時對高分子進行纏繞和包裹。因此，上述阻燃劑廣泛用于由棉、棉滌、羊毛、人造纖維和大多數合成纖維制成的各種窗簾、沙發面料、壁布、幕布、帷幕等裝飾紡織品阻燃處理或阻燃后處理。

4 法律法規

阻燃技術的發展與法規、法令有著密切的關系，適時而可行的，有嚴格要求的法規對阻燃技術的發展有很大的推動作用。隨著紡織品阻燃技術的發展，各國都制定了相應的法規、阻燃標準及測試方法。如歐美等發達國家對高層建筑、民航、海運、醫院、影劇院、賓館飯店及特殊行業等部門使用的紡織品都制定了相應的規范、阻燃標準。

我國80年代起開展此項工作，陜西省紡研所率先承擔了紡織總會下達的制定紡織品燃燒性能測試方法國家標準的研究項目，先后完成了“紡織品阻燃性能測試方法-垂直法、氧指數法、火焰蔓延性能測定”“紡織品及燃燒性能詞匯表”“紡織織物易點燃性能測試方法”標準的制定，這些標準經國家質量監督檢驗檢疫總局審定，批準為國家標準，現已在全國范圍內貫徹實施。

從90年代開始，中國紡織科研院制定了測試紡織品燃燒性能的試驗方法和產品標準13項，并已由國家標準化管理委員會批準公布。

GB 8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》已于2013年10月1日實施，該強制性國家標準作為我國建筑材料燃燒性能的分級準則。幾乎所有的規范、規程、產品標準在設計建筑材料燃燒性能都依據GB 8624-2012的分級進行評價，是燃燒性能品評價基礎標準。同時GB 8624-2012也增加了窗簾幕布、家具制品裝飾用阻燃織物燃燒性能的等級劃分（見表1）。

表1 窗簾幕布、家具制品裝飾用織物燃燒性能等級和分級判據

標準將阻燃織物分為B1（難燃材料）、B2（可燃材料）、B3（易燃材料）3個等級，統一按GB/T 5455-2014《紡織品 燃燒性能 垂直方向損毀長度、陰燃和續燃時間的測定》和GB/T 5454-1997《紡織品燃燒性能試驗 氧指數法》進行試驗。

對于窗簾幕布類紡織制品燃燒檢測產品標準GB 8624來說，其燃燒性能等級通常要求B2級，要求更嚴格一點則要達到B1級。對于紡織制品的氧指數，通常認為OI≤21%的屬易燃材料，22% ≤OI＜27%的屬可燃材料，OI≥27% 的屬難燃材料，這些技術指標是根據國外長期使用的分級判據，來對阻燃織物燃燒難易程度進行的分類。從近2年來本院檢測結果數據來看，標稱為B2級的產品檢測合格率約為65%，標稱為B1等級的檢測合格率約為50%。通常情況下，經過普通浸漬法處理后的阻燃產品檢測垂直燃燒項目的合格率較高，往往不合格率主要發生在氧指數（OI）檢測項目上。一般紡織制品，如果沒有經過阻燃處理很難達到常規要求的B2等級。對于經過普通浸漬法處理的紡織制品，其氧指數能達到26%以上。對于要求氧指數要達到32%難燃范圍的B1等級的紡織制品，則需要生產企業在產品阻燃處理工藝使用更為復雜的浸軋焙烘、浸漬—烘燥等方法或對纖維進行阻燃處理。

隨著紡織品的阻燃處理技術不斷的增進，使生產加工企業能采用更加經濟高效的阻燃處理工藝生產加工出符合、甚至優于國家標準的阻燃制品。

5 我國紡織品阻燃的發展趨勢

5.1 加強阻燃纖維的開發和研究

目前，以對織物進行后整理而獲得具有持久阻燃性及賦予高性能、多功能等特點的阻燃紡織品及其加工工藝是阻燃纖維發展的方向和趨勢。但目前我國生產和使用最多的是阻燃整理織物，包括純棉、純滌綸、純毛、滌棉和各種混紡的耐久性阻燃織物和純棉、粘膠、純滌綸非耐久性洗滌阻燃織物，阻燃纖維織物的生產和使用量很少，年產量只有100噸左右。隨著人民生活與環境條件的不斷改善，人們對阻燃紡織品性能要求越來越高，應投入力量和資金加大阻燃纖維的開發。

5.2 加強阻燃紡織品多功能化的研究

目前多數阻燃纖維或織物僅具有阻燃功能，不能滿足某些部門的特殊要求，如阻燃拒水、阻燃拒油、阻燃抗靜電，發展阻燃多功能產品勢在必行。如在生產方法上采用多種形式相結合，對阻燃纖維織物進行防水、拒油整理；采用阻燃纖維紗與導電纖維交織以生產抗靜電的阻燃纖維；利用阻燃纖維與高性能纖維進行混紡交織生產耐高溫織物；采用阻燃纖維與棉粘膠等纖維混紡以改善最終產品舒適性并降低成本等。

5.3 開發新型低毒低煙、無污染的阻燃劑

生產阻燃聚丙烯纖維所選用的阻燃劑，是將溴系轉向磷氮體系阻燃劑及膨脹型阻燃劑，利用其與聚合物相容性好、用量少，熱穩定性高等特點，生產低煙、低毒無腐蝕且無滴落的阻燃聚丙烯纖維。

生產阻燃腈綸所選用的阻燃劑將從鹵系轉向磷氮體系阻燃劑，纖維除具有阻燃特性外，還兼具抗靜電功能，這種具有“雙抗”功能的腈綸發煙低、毒性小，后序加工性能及使用性能良好。

阻燃聚酰胺的發展方向是尋求持久高效、防滴落、毒性低、煙塵小，以及各項物理性能指標影響小的阻燃新品種，將從目前的溴系轉向磷系進而向氮系發展。

阻燃聚酯的生產是向具有高附加值的纖維系列方向發展，選用的阻燃劑將由溴系轉向磷系化合物并增加其它復合功能，如抗靜電、低起球、抗菌易染色等。

5.4 制定法規標準、加大宣傳力度

法律、法規的健全和完善，對推動阻燃紡織品的開發和推廣應用，對因紡織品易燃引起的火災事故的預防有著重要的實用價值。正確評價紡織品的阻燃性能，應以其使用場合的要求為準，按用途制訂標準。試驗方法的制定應以實際著火情況代替實驗室小型實驗為基準，這是紡織品阻燃標準的發展方向。此外，還應作好阻燃紡織品的宣傳工作，使人們正確認識它，將制定的紡織品阻燃防火法規標準運用到實際工作中去，使防火工作落到實處。

5.5 加強交流合作。

阻燃紡織品的研究開發，生產和應用應視為系統工程，涉及行業廣泛，除紡織系統外，其它工業領域應配合支持，因此應加強交流合作。目前，中國紡織科學研究院設立了“全國紡織阻燃技術協作網”，現已吸收60多家成員單位，將科研、生產、經營、信息等單位組織在一起，及時交流國內外紡織品阻燃的法規、標準測試方法、最新科研成果，定期舉辦學術交流及編輯出版有關網員活動情況的“網訊”，向政府部門反映有關阻燃紡織品發展及應用的意見和建議。而國際間的交流合作，會促進我們學習和借鑒外國先進技術和經驗，縮短我國與發達國家的差距。

6 結束語

紡織品的使用是構成火災威脅的重要因素之一。采用阻燃方法對紡織品進行處理，是降低火災危險性的重要措施。有嚴格要求的技術規范是保證其阻燃措施落實的重要手段。結合紡織品阻燃要求，開發、生產阻燃、低煙、性能優異的阻燃制品，加強消防安全監督管理，可從根本上降低紡織品的火災威脅，給人民生命財產安全提供安全保證。