阻燃織物在交通領域的應用與發展

江西服裝學院， 江西 南昌 330201

隨著社會經濟和科學技術的發展, 交通運輸業逐漸蓬勃發展,人們對織物在運輸領域應用的要求日益嚴格。這不僅表現在對交通工具的外觀要求越來越高，還表現在對其功能性(如阻燃性、抗紫外線性和耐磨性等)越來越關注，尤其是阻燃性，因為大部分交通事故是由于交通工具內部起火而引起的。據相關媒體報道，每年因交通工具上的紡織品意外燃燒造成的事故多達60%。用于交通工具的紡織品大多由易燃的聚合物材料及其合成纖維材料制成，比如交通工具內部的頂篷、座椅靠墊、窗簾、安全帶和地毯等，它們都是易燃紡織品，一旦被點燃，其燃燒熱值高、傳播速度快，損壞力巨大。

因此，如何減少交通用紡織品的燃燒危險性及其燃燒時有毒濃煙的釋放，已經成為全世界共同關注的話題[1]。

1 阻燃整理及其加工方法

1.1 阻燃性能要求

從安全角度考慮，織物的阻燃性能格外重要。表1給出了GB/T 17591—2006《阻燃織物》[2]對交通工具內飾用織物的燃燒性能要求，其考核指標分為B1級和B2級。以考核指標要求達到B2級為例，飛機、輪船內飾用織物的損毀長度不能超過200 mm、續燃時間不能超過15 s、燃燒滴落物未陰燃脫脂棉，汽車內飾用織物的火焰蔓延速率不能超過100 mm/min，火車內飾用織物的損毀面積不能超過45 cm2、損毀長度不能超過200 mm、續燃時間不能超過3 s、陰燃時間不能超過3 s、接焰次數應大于3。發生火災時，若交通工具內飾用織物的燃燒性能符合此標準要求，則可以保證救援人員在密閉的交通工具內有充足的時間轉移受災人員和財產。

表1 GB/T 17591—2006《阻燃織物》對交通工具內飾用織物的燃燒性能要求

1.2 阻燃整理

所謂阻燃整理，就是采用物理的、化學的或兩者結合的方式對織物進行處理，提高織物的起火點,降低織物在火焰中的易燃性,減緩火焰傳播速率, 火焰被移除后容易熄滅或者能自然熄滅[3]。

1.3 阻燃整理加工方法

除了利用自身具有阻燃性能的阻燃纖維外，主要通過兩種方式使紡織品實現阻燃功能：第一種是將阻燃劑通過共混、共聚、接枝改性等方法加入成纖聚合物中，所紡制的纖維即阻燃纖維具有阻燃性：第二種是在紡織品后處理工序中利用阻燃劑進行涂層加工。

目前，已發現研制的自身具備阻燃性能的阻燃纖維，主要有聚苯二甲酰苯二胺(PPTA)纖維、酚醛 (PHE)纖維、聚苯硫醚(PPS)纖維、聚苯并咪唑(PBI)纖維、聚對苯二甲酰草酸雙脒腙金屬螯合(PTO)纖維和聚醚酰亞胺(PEI)纖維等。通過共混、共聚、接枝改性等方法研制的阻燃纖維，主要有阻燃聚酯纖維(阻燃滌綸)、阻燃聚乙烯纖維(阻燃丙綸)、阻燃聚丙烯腈纖維(阻燃腈綸)、阻燃聚乙烯醇纖維(阻燃維綸)、阻燃聚酰胺纖維(阻燃錦綸)和阻燃黏膠纖維等[4]。

第一種方式中，常采用共混法，其次是共聚法，再次是接枝改性法。值得一提的是，雖然接枝改性法的制備成本高、所用設備復雜，但其獲得的阻燃效果最好。共混法是指在紡絲液或紡絲熔體中加入阻燃劑而紡制成阻燃纖維。此法可以生產的纖維品種多，加工過程也比較簡單，因此應用廣泛。共聚法是指將磷、鹵、硫等阻燃元素聚合在成纖高聚物分子鏈上，再紡制成阻燃纖維，其阻燃性能持久，但容易在高溫條件下發生分解[5]。接枝改性法采用高能電子束或引發劑，使阻燃單體與成纖高聚物發生接枝共聚反應，得到的阻燃纖維阻燃性能優異且持久。

第二種方式是在織物表面加入阻燃劑并使其黏結在纖維表面達到阻燃效果的。此法不影響織物原有性能，其加工過程較簡單。這種方式獲得的阻燃效果因阻燃劑和纖維種類不同而存在差異。這種方式的加工方法主要有五種，分別是浸軋法、浸漬法、噴霧法、涂層法和有機溶劑法[6]。

1.4 環保性阻燃整理

對交通用紡織品進行阻燃整理的同時需考慮其環保性。目前，國際上流行的環保性阻燃整理有普魯苯(Proban)阻燃整理和CP阻燃整理。

普魯苯阻燃整理所使用的阻燃劑是一種安全環保、無毒無味且完全符合Oeko-Tex Standard 100環保認證要求的耐久性水溶性阻燃劑，其適用于棉及其混紡織物，能夠在織物內部形成永久的交聯。經過普魯苯阻燃整理的織物能在保持其原有性能的前提下具備阻燃性能，還具有遇火炭化、離火自熄、有效防止火焰蔓延的特點，主要用作防護服，在交通領域常用作飛機、船舶、火車等交通工具中使用的工作服、床單、坐墊罩和窗簾等對環保性要求較高的阻燃紡織品。

CP阻燃整理指采用CP阻燃劑對織物進行整理，可賦予織物阻燃性能。經過CP阻燃整理的織物，經水洗及甲醛捕捉處理后，其甲醛含量可以達到目前最嚴格的標準要求，其性能甚至優于普魯苯阻燃織物，并且織物中的甲醛含量永久一致，不足的是織物強力有所損失，而且價格昂貴，一般不在交通領域應用[7]。

2 阻燃織物在交通領域的應用

2.1 陸上交通

陸上交通用紡織品主要指火車和汽車上起裝飾性和功能性作用的紡織品。在當今社會，汽車行業相當發達，是交通領域用紡織品的主要市場。火車企業一般為國家所有，其對所使用的紡織品的阻燃性能有一致的標準。汽車上使用的裝飾性紡織品包括座椅、靠墊、地毯、門飾、護壁和車頂篷布等，功能性紡織品有安全帶、輪胎線、傳送帶等。火車上使用的主要是車內裝飾性紡織品，如座椅套、窗簾、地毯及臥鋪使用的床單、被褥等。

國家規定的汽車內裝飾材料的燃燒性能合格標準：火焰蔓延速率不得大于100 mm/min，火焰能在1 min內自行熄滅。裝飾性紡織品中，為了提高其阻燃性能，可采用涂層法在車頂篷布上涂一層阻燃劑，減少停靠車輛被外在因素(比如強烈的陽光)點燃或灼燒的風險，此法也適用于汽車套、汽車蓋布、貨車蓋布及火車篷蓋布等。火車內的裝飾性紡織品，除了要具有較強的阻燃性能外，其防污性和耐磨性也必須達到一定標準[8]。浸軋和浸漬法一般用于加工火車上的臥鋪被罩、床罩、床單和座椅套及車頂覆蓋織物，噴霧法一般用于汽車和火車上的地毯和其他花紋較復雜的織物。

2.2 海上交通

眾所周知，在茫茫大海中，一艘輪船若在航行過程中出現發動機故障、電器短路或人為縱火，不及時處理，都會引起非常嚴重的火災，在孤立無援的情況下，人財損失都相當嚴重。因此，船舶用裝飾性紡織品除了滿足美學和舒適的基本要求外, 還必須符合嚴格的防火標準。對地毯而言，要求其染色牢度高且耐久性好，還要求其能耐高溫、抗腐蝕。船帆和繩索等功能性較強的紡織品，對其不易降解、抗紫外線、抗拉伸、抗彎曲等性能的要求較高。

2.2.1 船帆

船帆通常要求織物質量輕、耐久度高、防水和防霉變性能好且抗撕裂，其阻燃性能的要求也非常高。傳統上船帆一般采用棉、麻等天然纖維材料制成, 而現在已很少使用天然纖維材料, 多采用化學纖維材料, 如聚酯纖維(滌綸)、芳香族聚酰胺纖維(芳綸)、高強高模聚乙烯纖維、液晶紡絲纖維、聚酰胺纖維(錦綸)、碳纖維和聚酯薄膜等[9]。為了使船帆在保留傳統性能的同時具有更好的阻燃性能，建議使用芳綸、Vectran?液晶芳香族高性能聚酯纖維、PBO纖維和碳纖維。阻燃芳綸不僅具有優良的阻燃性能, 而且其織物質地輕薄，具有超高強度和彈性模量及耐酸耐堿、絕緣、抗靜電、抗老化等優點，若在織物表面添加一層紫外線吸收劑可彌補其易吸濕而對紫外線較敏感的缺點，可以用于遠航船帆。PBO纖維的斷裂比強度高、耐熱阻燃性好、彈性模量和伸長率高、不易變形，適用于進行海上巡航的船帆[10]。碳纖維具有超高水平的質量比強度及阻燃、抗日曬、抗疲勞、無蠕變、耐腐蝕、導電導熱和電磁屏蔽等優異性能，在高性能船帆中使用廣泛。

2.2.2 船舶內飾

隨著科學技術的進步，各種高性能復合纖維廣泛應用于船舶內飾紡織品。如PTT纖維，它不僅兼具滌綸、錦綸、腈綸的優良特性，還有較好的防污性、染色性、伸長性，其織物手感柔軟、干爽并富有彈性，經過阻燃處理后是船艙內的座椅和床單面料的優良選擇。

2.3 空中交通

航空用紡織品的性能要求遠高于陸上和海上交通用紡織品，對其阻燃性能的要求尤其苛刻。早在20世紀80年代, 國際上就規定了飛機上使用的高分子材料(如塑料、紡織品)必須采用阻燃材料，并且該規定取得了顯著的效果。根據美國國家運輸安全委員會的數據，1962—1981年，美國飛機失事中有54%的乘客喪生,1982—2009年，這一數據下降了15%[11]。由此可見，阻燃織物在飛機安全系統中發揮著舉足輕重的作用。

2.3.1 飛機罩布

飛機罩布是保護飛機免受自然環境和周圍介質的直接影響的紡織品。過去的飛機罩布多采用帆布或其他韌性較大的單一材料制造，座艙蓋布則采用含棉膠布制造。現在的飛機蓋布多用經過改性的錦綸制成。改性錦綸具有較好的吸水性、阻燃性、耐熱性、抗低溫性、耐磨性和抗靜電性，而且其力學強度堪比金屬材料，除了用于飛機蓋布和降落傘，還廣泛應用于繩索、裝卸皮帶和汽車輪胎。另外，有些軍用飛機蓋布和機艙內壁由碳纖維制成。

2.3.2 艙內織物

飛機客艙內的座椅面料對阻燃性能的要求較高，一般由高性能阻燃纖維制成，如PEI纖維。PEI纖維的最大優勢是LOI值較大(纖維的LOI值越大，所制成的織物的阻燃效果越好[12])，達到了44%，其長期使用溫度為160 ℃、強度為0.8 GPa。PEI纖維織物遇火時放出的熱量極低，燃燒時含煙濃度低且無毒氣釋放，并具有疏水性，耐破裂性優良[13]。因此，PEI纖維適合用作飛機客艙內的裝飾性紡織品，如座椅面料。

圖1所示為在國內某飛機上發生的一起縱火未遂事件，飛機客艙內座椅經多次點燃而留下燃燒痕跡[11]。在該事件中，盡管嫌疑人屢次試圖點燃飛機客艙內座椅面料，但由于座椅面料采用了阻燃材料，其火焰蔓延速率很小，燃燒速度緩慢，每次點燃后燃燒時間不超過10 s即自然熄滅，保證了機組人員和乘客的安全。

圖1 飛機客艙內座椅經多次點燃而留下燃燒痕跡

此外，飛機上使用的地毯可采用阻燃纖維和拒油拒水纖維混紡制成。這種織物具有優良的防污性、耐久性、耐磨性和阻燃性，而且色牢度很高，也不易褪色。目前，普通客艙采用遮光板代替了傳統的紡織品窗簾，但部分特殊用途的公務艙仍使用紡織品窗簾，其可以采用聚酯纖維與少量玻璃絲混紡制成，不僅有較高的阻燃性能，還有較好的遮光和隔聲效果，可以很好地保護個人隱私。

3 結語

隨著科技的不斷發展，人們對交通領域使用的阻燃織物的要求越來越高，除了要求紡織品具備較高的阻燃性能外，還要求阻燃整理對環境沒有負面影響，并且經濟效益可觀。為了達到環保要求，相關紡織企業通常使用環保阻燃劑對紡織品進行阻燃處理(如普魯苯)；也可以采用阻燃纖維紗與導電纖維紗交織，制成防摩擦起電的絕緣阻燃織物，用于交通工具內部裝飾。這種方法既環保，又可避免在干燥空氣條件下駕乘人員與內飾紡織品接觸時產生靜電，減少起火因素。從經濟因素考慮，汽車、火車、船舶、飛機等交通工具上的座椅面料，可以采用成本較低的棉或黏膠纖維與阻燃纖維混紡織造，也可以使用空氣變形紗織造。例如阻燃滌綸空氣變形絲，不僅可以制作交通工具內的裝飾性紡織品，還可以廣泛用于交通工具的遮蓋布[14]。阻燃織物兼具舒適性和阻燃性，同時其織造成本也有所下降，這有利于擴大其在國內外交通領域的應用。