打造世界一流阻燃纖維 貢獻中國智慧

文/宋西全 關振虹 楊文華 畢景中

阻燃防護服是個體防護用品中應用最為廣泛的品種之一，其防護原理主要是采取隔熱、反射、吸收、碳化隔離等屏蔽作用，保護勞動者免受明火或熱源的傷害。人體皮膚對熱是非常敏感的，當皮膚接觸44 ℃以上高溫時就會出現燒傷，最先發生創痛形成I 度燒傷，繼而起泡，出現Ⅱ度燒傷。在55 ℃時，Ⅰ度燒傷維持20 s，以后Ⅱ度及Ⅲ度燒傷出現。在72 ℃時，則完全燒焦。因此，在石油、化工、機械、林業、建筑等眾多行業，都應采用阻燃防護服，更好地保護普通勞動者的生命安全。

阻燃防護服的種類

阻燃防護服的材料大致可分為兩類，一類是利用阻燃整理劑對織物進行阻燃整理得到的整理型阻燃面料；另一類是以阻燃纖維（包括改性阻燃纖維和本質阻燃纖維）為原料進行純紡，或者與其他纖維混紡，再經織造染整加工得到的阻燃面料。

后整理阻燃類

目前，國內大部分個體防護領域，仍采用經阻燃整理的純棉或滌棉面料為主。該類產品普遍存在洗滌后阻燃性能顯著下降，使用壽命短、耐高溫性能差，強度特別是撕破強度低、舒適性能差等缺點，因此通常不作為高檔阻燃產品使用。另外，針對阻燃劑的致癌性和毒性問題，聯合國衛生組織曾委托歐美的三家檢測公司進行了測定分析，最后得出相同的結論：除了鋯系和鈮系阻燃劑之外，其他所有有機阻燃劑全部具有致癌性。因此，美國和歐盟禁止在本國生產整理型紡織品和禁止整理型阻燃紡織品進入市場。

阻燃纖維類

通常分為兩類：改性阻燃纖維和本質阻燃纖維。改性阻燃纖維就是在本身不阻燃的聚合物中，加入少量的阻燃單體，通過共混、共聚，接枝以及輻照交聯等方法制成的具有阻燃性能的纖維。該方法工藝簡單、可紡性好、成本較低，易于工業化，因此應用較多。但改性阻燃纖維也存在纖維強度低、阻燃性能較差、環保壓力大等缺點；部分產品還存在熔融滴落、煙霧過大等現象。

本質阻燃纖維是指依靠防護材料本身分子結構形成的阻燃和隔熱性能，其相應性能不會隨著條件變化而下降的纖維。該類纖維柔軟、有彈性，具有一定加工性能。重點是指一些梯形結構、金屬螯合、分子高度交聯或芳雜環類高聚物以及大分子中含有鹵素的高聚物，如丙烯腈預氧化（PO）纖維、間位芳綸（PMIA 纖維）、對位芳綸（PPTA 纖維）、聚芳酯（PAR）纖維、芳砜綸（PSA）、聚酰亞胺（PI）纖維、聚苯硫醚（PPS）纖維、聚苯并咪唑（PBI）纖維、聚醚（PEI）纖維和酚醛（PN）纖維等阻燃纖維，其中芳綸纖維作為一種性能優異的本質阻燃纖維，逐漸成為目前阻燃防護服中應用最為廣泛、成熟的高性能纖維材料。

芳綸類面料屬永久阻燃面料，阻燃性能不會隨水洗次數增加而降低，綠色環保。面料阻燃性能優異，續燃、陰燃時間均小于2 秒；面料斷裂與撕破強力高，面料輕薄透氣性好，服裝使用壽命長；面料遇火燃燒后隔熱性能優異，煙氣含量極低，更大程度保護了生命安全。

間位芳綸的性能

間位芳綸（全名聚間苯二甲酰間苯二胺，又稱芳綸1313），是由間苯二甲酰氯和間苯二胺合成的有機纖維。間位芳綸化學結構穩定，具有以下幾項優越的性能：

優異的耐熱性

可在200 ℃下長期使用，具有良好的尺寸穩定性。

超強的阻燃性

屬于本質阻燃纖維，極限氧指數LOI值≥28%，不會在空氣中自燃、融化或產生熔滴；遇到極高溫度時，纖維會迅速膨脹碳化，形成特有的絕熱屏。用間位芳綸纖維生產的防護面料表現出極佳的阻燃性能。

國產原液著色間位芳綸短纖

國產間位芳綸紗線

國產間位芳綸長絲

杰出的電絕緣性

用芳綸纖維制成的芳綸紙可使機電產品的耐溫絕緣性能達到H 級（180 ℃）。

優良的化學穩定性

具有非常優良的耐大多數化學物質的性能，能耐大多高濃的無機酸。常溫下，耐堿性能較好。

良好的機械特性

間位芳綸纖維的低剛度高伸長的特性使其能夠用常規的紡織機械進行加工。其短纖可以用一般毛棉織機加工成多種織物或無紡布。

國產間位芳綸產品迭代進步

國際上間位芳綸生產企業主要包括美國杜邦公司、日本帝人公司。美國杜邦公司率先實現間位芳綸商業化生產，間位芳綸產能全球第一，其間位芳綸技術水平、產品性能及產業規模均處于國際領先地位。

國內從20 世紀90 年代開始研究間位芳綸生產技術，2004 年實現產業化，近年來發展迅速，產品質量與產品性能大幅提升。其中發展速度最快的是泰和新材，產能躍居國內第一、全球第二位。國產間位芳綸產品目前主要有10 大系列，200 多個品種，全球品種最多，主要包括本白短纖、有色纖維、易染纖維、導電纖維、絲束、短切纖維、長絲、沉析纖維以及芳綸紙。

2018 年，全球間位芳綸的總產能3 萬9500 噸，國產間位芳綸產能1 萬2000 噸，占比30.4%，排名僅次于美國。間位芳綸生產工藝過程主要分為聚合與紡絲，國產間位芳綸聚合采用低溫溶液聚合工藝，紡絲為濕法紡絲，該工藝生產的間位芳綸產品優點是纖維力學性能優異，纖維指標斷裂強度3.5 ～5.0 cN/dtex，斷裂伸長率25%～50%，鹵素含量低，阻燃性能優良。

國產間位芳綸主要應用領域有阻燃防護材料、高溫煙塵過濾材料、其他技術性紡織品，其中阻燃防護包括軍警戰訓服、消防服、救援服、電焊服、爐前服、石化工裝、防電弧服、阻燃氈、隔音毯以及家用阻燃紡織品；高溫煙塵過濾包括鋼廠、水泥廠以及瀝青攪拌站的耐高溫濾布；其他技術性紡織品包括高溫傳送帶、汽車高溫膠管、音響喇叭布等。

間位芳綸受其應用領域所限，目前全球產能不到4 萬噸。高昂的成本是制約高新技術纖維擴大應用的阻礙之一。原料成本偏高、芳綸纖維生產效率低下導致成本居高不下。因此，通過技術進步、提高原料以及纖維的技術水平和生產效率，大大降低生產成本是間位芳綸技術發展方向的主流。

近幾年，美國、日本和中國紛紛加大了對間位芳綸應用技術的研究。中國制定了《間位芳綸短纖維》《阻燃服》《森林防護服》等多項關于阻燃方面的國家標準，還建立了國家芳綸工程技術研究中心、省級芳綸纖維材料重點實驗室和博士后科研工作站、企業院士工作站等創新平臺，建設了完備的芳綸關鍵技術研發及工程化基礎設施。同時，國內已成立了應用技術檢測中心，為下游應用提供全面的技術支持，滿足終端客戶需求。高性能差別化是間位芳綸行業未來的主要發展趨勢，國內企業生產的間位芳綸性能已達到進口產品水平，產品市場應用實現全面覆蓋。

隨著國內間位芳綸產能不斷擴大，生成技術迭代發展，產品性能不斷優化，國內間位芳綸產品制造成本將大幅度下降，進一步提升國際綜合競爭力，為阻燃防護產品廣泛應用提供堅實的基礎。