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阻燃纖維

阻燃纖維,flame retardant縮寫字母:FR 。是指在火焰中僅陰燃,本身不發生火焰,離開火焰,陰燃自行熄滅的纖維,廣泛應用于服裝、家居、裝飾、無紡織物及填充物等。其應用性能、安全性能和附加值大大提高,可廣泛應用于民用、工業用以及軍事用等領域。

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阻燃纖維


 

一、阻燃纖維簡介



阻燃纖維,flame retardant縮寫字母:FR 。是指在火焰中僅陰燃,本身不發生火焰,離開火焰,陰燃自行熄滅的纖維,廣泛應用于服裝、家居、裝飾、無紡織物及填充物等。其應用性能、安全性能和附加值大大提高,可廣泛應用于民用、工業用以及軍事用等領域。

 

 

阻燃纖維是在國家“863”計劃研究成果基礎上開發的一種具有阻燃抗熔滴性能的高技術纖維新材料。目前按阻燃纖維的載體成份可分為阻燃粘膠纖維、阻燃滌綸纖維、阻燃腈綸纖維,阻燃芳綸纖維等。


二、阻燃纖維特性



1、安全性好。纖維遇火時不熔融,低煙不釋放毒氣。

 


2、永久性的作用。洗滌和摩擦等不會影響阻燃性能。

 


3、安全性。在環境中,或者與人體接觸后,無毒。

 


4、優良的永久性阻燃防火性能。在防止火焰蔓延、煙霧釋放,抗熔融,耐用性上有良好表現。

 

 

5、良好的隔熱性及防靜電性能。提供全方位的熱保護。

 


6、具有良好的可紡性、可染性,織物具有手感柔軟、舒適、透氣、染色鮮艷等特點。

 

 

三、阻燃纖維用途



1.防護服


 

2.家居用品



3.裝飾用品



4.成衣及未成年人服飾

 

 

5.無紡布及填充物

 


 

四、阻燃纖維原理



(1)吸熱作用。具有高熱容量的阻燃劑,在高溫下發生相變、脫水或脫鹵化氫等吸熱反應,降低纖維材料表面和火焰區的溫度,減慢熱裂解反應的速度,抑制可燃性氣體的生成。

 

(2)覆蓋保護作用。阻燃劑受熱后,在纖維材料表面熔融形成玻璃狀覆蓋層,成為凝聚相和火焰之間的一個屏障。既隔絕氧氣、阻止可燃性氣體的擴散,又可阻擋熱傳導和熱輻射,減少反饋給纖維材料的熱量,從而抑制熱裂解和燃燒反應。 

 

(3)氣體稀釋作用。阻燃劑吸熱分解釋放出氮氣、二氧化碳、二氧化硫和氨等不燃性氣體,使纖維材料裂解處的可燃性氣體濃度被稀釋到燃燒極限以下。或使火焰中心處部分區域的氧氣不足,阻止燃燒繼續。此外,這種不燃性氣體還有散熱降溫作用。它們的阻燃作用大小順序是:N2>CO2>SO2>NH3。 

 

(4)凝聚相阻燃。通過阻燃劑的作用,在凝聚相反應區改變纖維大分子鏈的熱裂解反應歷程,促使發生脫水、縮合、環化、交聯等反應,直至炭化,以增加炭化殘渣,減少可燃性氣體的產生,使阻燃劑在凝聚相發揮阻燃作用。凝聚相阻燃作用的效果,與阻燃劑同纖維在化學結構上的匹配與否有密切關系。 

 

(5)氣相阻燃。添加少量抑制劑,在火焰區大量捕捉輕質自由基和氫自由基,降低自由基濃度,從而抑制或中斷燃燒的連鎖反應,在氣相發揮阻燃作用。氣相阻燃作用對纖維材料的化學結構并不敏感。

 

(6)微粒的表面效應。若在可燃氣體中混有一定量的惰性微粒,它不僅能吸收燃燒熱,降低火焰溫度,而且,會如同容器的壁面那樣,在微粒的表面上,將氣相燃燒反應中大量的高能量氫自由基,轉變成低能量的氫過氧基自由基,從而抑制氣相燃燒。 

 

(7)熔滴效應。某些熱塑性合成纖維,如聚酰胺、聚酯,在加熱時發生收縮熔滴,與空氣的接觸面積減少,甚至發生熔滴下落而離開火源,使燃燒受到一定的阻礙。

 

五、阻燃纖維生產



1、提高成纖高聚物的熱穩定性 

 

纖維的裂解是纖維燃燒的最重要的環節,因為裂解將產生大量的裂解產物,其中可燃性氣體或揮發性液體將作為有焰燃燒的燃料,燃燒后產生大量的熱,又作用于纖維使其繼續裂解,使裂解反應循環下去。提高成纖高聚物的熱穩定性即提高熱裂解溫度,抑制可燃性氣體的產生,增加炭化程度,從而使纖維不易燃燒。可有以下幾種途徑:

(1)在大分子鏈上引入芳環或芳雜環,增加分子鏈的剛性,提高大分子鏈的密集度和內聚力來增加纖維的熱穩定性。 

(2)通過纖維中線型大分子鏈間交聯反應變成三維交聯結構,從而阻止碳鏈斷裂,成為不收縮不熔融的纖維。 

(3)通過大分子中的氧、氮原子與金屬離子螯合交聯形成立體網狀結構,提高熱穩定性,促進纖維大分子受熱后炭化,從而具有優異的阻燃性。 

(4)將纖維在高溫(200-300℃)空氣氧化爐中處理一定時間,使纖維大分子發生氧化、環化、脫氧和炭化等反應,變成一種多共軛體系的梯形結構,從而具有耐高溫性能。

 

2、纖維改性 

 

纖維改性有共聚法、共混法和纖維后處理法等。 

(1)共聚法:在成纖聚合物的合成過程中,把含有磷、硫、鹵素等阻燃元素的化合物作為共聚單體引入到大分子鏈中,經紡絲制成阻燃纖維。 

(2)共混法:將阻燃劑加入紡絲熔體或漿液中進行紡絲,即成為阻燃纖維。

(3)纖維后處理:在高聚物成纖后,用高能射線或引發劑使纖維與乙烯基形成的阻燃單體接枝共聚,或是用含有添加型阻燃劑的溶液處理濕法紡絲過程中的初生纖維,使阻燃劑滲入到纖維內部,從而使纖維獲得持久的阻燃性能。

 


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