阻燃机理
2018-04-11 admin
        1、引言
        所谓火灾是指违背人们意志而发生的非正常性的着火事故。随着城市人口的密集化、住宅建筑的高层化和物质生活的现代化,火灾发生的次数愈来愈多,造成的人员伤亡和经济损失也愈来愈大。从世界范围看,由火灾造成的损失难以估量,特别是经济发达国家,火灾往往都造成惨重的损失。最引人注目的是高层建筑的火灾,造成的损失尤为严重。
        随着纺织品使用量的迅速增长,由纺织品引起的火灾也不断增加。据统计,英国火灾死亡人数每年约1000人,其中由纺织品引起的火灾约占一半。美国火灾死亡人数更多,每年约8000余人,受伤者达15~25万人,经济损失达4亿美元,其中以床上用品、家具装饰用布和衣着用品为起火的主要原因。特别是建筑住宅火灾,纺织品着火蔓延所占的比例更大。纺织品与人类直接接触,一旦燃烧,轻则部分皮肤烧伤,遭受痛苦,重则皮肤大面积烧焦烧伤,危及生命。另外,纺织品燃烧产生的有害气体也危害人的生命,如一氧化碳、二氧化碳、氰化氢、氧化氮、氨类和醛类气体等,都会造成人的窒息或毒害而死亡。因此,如何减少因纺织品燃烧造成的火灾,研究纺织品阻燃技术,开发各种阻燃纺织品,制订阻燃纺织品的法律法规等就成了研究人员的重要课题。

        2、纤维和纺织品的阻燃机理
        所谓阻燃是指降低材料在火焰中的可燃性,减缓火焰蔓延速度,当火焰移去后能很快自熄,减少燃烧。从燃烧过程看,要达到阻燃目的,必须切断由可燃物、热和氧气三要素构成的燃烧循环。阻燃作用的机理有物理的、化学的及二者结合作用等多种形式。根据现有的研究结果,可归纳为以下几种:
        Ⅰ 覆盖层作用:阻燃剂受热后,在纤维材料表面熔融形成玻璃状覆盖层,成为凝聚相和火焰之间的一个屏障,这样既可隔绝氧气,阻止可燃性气体的扩散,又可阻挡热传导和热辐射,减少反馈给纤维材料的热量,从而抑制热裂解和燃烧反应。例如硼砂-硼酸混合阻燃剂对纤维的阻燃机理可用此理论解释。在高温下硼酸可脱水、软化、 熔融而形成不透气的玻璃层粘附于纤维表面:
        Ⅱ 气体稀释作用:阻燃剂吸热分解后释放出不燃性气体,如氮气、二氧化碳、氨、二氧化硫等,这些气体稀释了可燃性气体,或使燃烧过程供氧不足。另外,不燃性气体还有散热降温作用。
Ⅲ 吸热作用: 某些热容量高的阻燃剂在高温下发生相变、脱水或脱卤化氢等吸热分解反应,降低了纤维材料表面和火焰区的温度,减慢热裂解反应的速度,抑制可燃性气体的生成。如三水合氧化铝分解时可释放出3个分子水,转变为气相需要消耗大量的脱水热。

        Ⅳ 熔滴作用:在阻燃剂的作用下,纤维材料发生解聚,熔融温度降低,增加了熔点和着火点之间的温差,使纤维材料在裂解之前软化、收缩、熔融,成为熔融液滴滴落,大部分热量被带走,从而中断了热反馈到纤维材料上的过程,最终中断了燃烧,使火焰自熄。涤纶纤维的阻燃大多是以此方式实现的。

        Ⅴ 提高热裂解温度:在纤维大分子中引入芳环或芳杂环,增加大分子链间的密集度和内聚力,提高纤维的耐热性;或通过大分子链交联环化,与金属离子形成络合物等方法,改变纤维分子结构,提高炭化程度,抑制热裂解,减少可燃性气体的产生。

        Ⅵ 凝聚相阻燃:通过阻燃剂的作用,在凝聚相改变纤维大分子链的热裂解历程,促进发生脱水、缩合、环化、交联等反应,增加炭化残渣,减少可燃性气体的产生。凝聚相阻燃作用的效果,与阻燃剂同纤维在化学结构上的匹配与否有密切关系。如磷化合物对纤维素纤维的阻燃机理主要是此种方式。纤维素纤维在较低温度下裂解时,可能发生分子链1,4-甙键的断裂,继而残片发生分子重排,并首先生成左旋葡萄糖。左旋葡萄糖可通过脱水和缩聚作用形成焦油状物质,接着在高温的作用下又分解为可燃的有机物、气体和水,过程如下:
左旋葡萄糖

        一般认为磷酸盐及有机磷化合物的阻燃作用,是由于它可与纤维素大分子中的羟基(特别是第六位碳原子上的羟基)形成酯,阻止左旋葡萄糖的形成,并且进一步使纤维素分子脱水,生成不饱和双键,促进纤维素分子间形成交联,增加固体碳的形成。其他一些具有酸性或碱性的阻燃剂也有类似作用。脱水反应表示如下:
酸催化脱水:
碱催化脱水:
(式中接在碳原子上的氢原子均未表示出来)


        Ⅶ 气相阻燃:阻燃剂的热裂解产物在火焰区大量地捕捉高能量的羟基自由基和氢自由基,从而抑制或中断燃烧的连锁反应,在气相发挥阻燃作用。气相阻燃作用对纤维的化学结构不敏感。

        纤维在热分解过程中,按氧化、分解及自由基作用分解产生可燃性气体,通过下列反应释放出大量的热,使火焰蔓延:

        含卤素阻燃剂在高温下释放出卤原子和卤化氢,按下列反应消除自由基,抑制放热反应,产生阻燃作用:

(其中:M’分解残留物;R•活泼性较低)

        在实际应用中,由于纤维的分子结构及阻燃剂种类的不同,阻燃作用十分复杂,并不限于上述几个方面。在某个阻燃体系中,可能是某种机理为主,也可能是多种作用的共同效果。

        Ⅷ 阻燃协同效应:不同的阻燃元素或阻燃剂之间,往往会产生阻燃协同效应。阻燃协同效应有两种不同的概念,一种是多种阻燃元素或阻燃剂共同作用的效果比单独用一种阻燃元素或阻燃剂效果要强得多;另一种是在阻燃体系种添加非阻燃剂可以增强阻燃能力。如P—N协同效应、卤—锑协同效应等。例如,尿素及酰胺化合物本身并不显示阻燃能力,但当它们和含磷阻燃剂一起使用时,却可明显地增强阻燃效果。

        3、不同纤维的热裂解和阻燃
        1. 纤维素纤维:纤维素纤维是碳水化合物,受热不熔融,遇火后燃烧较快,下图为纤维素纤维的燃烧裂解过程。
        纤维素纤维受热后产生裂解,裂解产物为固态物质、液态物质或气态物质,其中可燃性液态物质和气态物质着火燃烧,并产生热和光,使燃烧过程继续进行。
        纤维的燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧(阴燃),有焰燃烧主要是纤维素热裂解时产生的可燃性气体或挥发性液体的燃烧,而阴燃则是固体残渣(主要是碳)的氧化,有焰燃烧所需温度比阴燃要低得多。纤维素的裂解是纤维燃烧的最重要的环节,因为裂解将产生大量的裂解产物,其中可燃性气体和挥发性液体将作为有焰燃烧的燃料,燃烧后产生大量的热,又作用于纤维使其继续裂解,使裂解反应循环下去。
        纤维素的裂解是个相当复杂的过程,其中涉及到许多物理、化学变化。一般认为纤维素纤维的裂解反应分为两个方向,一个方向是纤维素脱水炭化,产生水、二氧化碳和固体残渣;另一个方向是纤维素通过解聚生成不挥发性的液体左旋葡萄糖,左旋葡萄糖进一步裂解,产生低分子量的裂解产物,并形成二次焦炭。在氧的存在下,左旋葡萄糖的裂解产物发生氧化,燃烧产生大量的热,又引起更多纤维素分子发生裂解。这两个反应相互竞争,始终存在于纤维素裂解的整个过程中。
        纤维素纤维的热裂解过程可以分为三个阶段,即初始裂解阶段、主要裂解阶段和残渣裂解阶段。各裂解阶段的裂解温度、裂解速率及残渣量均可通过测试纤维的DSC、TG和TMA谱图得到。
        温度低于370℃的裂解属于初始裂解阶段,这个阶段是纤维素纤维裂解的开始,主要表现为纤维物理性能的变化及少量失重。纤维素纤维的初始裂解阶段主要与纤维素纤维中的无定型部分有关。温度在370℃至431℃的裂解属于主要裂解阶段,这一阶段失重速率很快,失重量很大。裂解的大部分产物是在这一阶段产生的,左旋葡萄糖是主要中间裂解产物,再由它分解成各种可燃性气体产物。纤维素纤维的主要裂解阶段发生在纤维的结晶区。温度高于430℃时纤维素纤维的裂解属于残渣裂解阶段。在纤维素的裂解过程中,脱水、炭化反应与生成左旋葡萄糖的裂解反应始终相互竞争,存在于整个裂解过程中,到了残渣裂解阶段后,脱水、炭化裂解反应的方向更加明显,纤维素燃烧残渣继续脱水、脱羧,放出水和二氧化碳等,并进行重排反应,形成双键、羰基和羧基产物,残渣中碳含量越来越高。

        纤维素纤维的阻燃机理:
        对于纤维素纤维织物来说,所用的阻燃剂大多是含磷化合物,当受热时纤维素首先分解释出磷酸,受强热时磷酸聚合成聚磷酸,它们都是脱水催化剂,使纤维素脱去水留下焦炭。磷酸和聚磷酸也可使纤维素磷酰化,特别是在有含氮物质存在的情况下更易进行。纤维素磷酰化(主要是纤维素中的羟甲基上发生酯化反应)后,使吡喃环易破裂,进行脱水反应。形成的焦炭层物理上起着隔绝内部聚合物与氧的接触,使燃烧窒息,同时焦炭层导热性差,使聚合物与外界热源隔绝,减缓热分解反应。脱出来的水分能吸收大量潜热,使温度降低。这是磷化物的凝聚相阻燃机理。
        磷化物在气相也有阻燃作用。阻燃纤维素裂解后的产物中PO•自由基,同时火焰中氢原子浓度大大降低,表明PO•捕获H•。
        对比棉纤维,阻燃棉纤维的裂解产物大大减少,只有28种裂解产物(9),显然,阻燃剂对可燃性裂解产物有抑制作用。
        粘胶等再生纤维素纤维的燃烧性能及阻燃理论与棉类似。

        2. 蛋白质纤维的燃烧及阻燃机理
        蛋白质纤维羊毛、蚕丝和其它动物毛,纤维大分子中含有碳、氢、氮和硫等元素,氮和硫是阻燃元素,因此相对于纤维素纤维来说,蛋白质纤维不易燃烧,但由于含有氮元素,燃烧后的气体中含有氢氰酸,毒性大。
        目前蛋白质纤维特别是羊毛纤维织物的阻燃主要是用钛、锆、钨等络合物处理。有关钛、锆等络合物对羊毛的阻燃机理还不很清楚。所用的络合物主要是氟锆酸钾或氟钛酸钾,在受热燃烧时,氟化物逐步分解,温度至300℃时产生ZrOF2和TiOF2均为微粒,本身不能燃烧,着火时覆盖在羊毛纤维表面阻止空气中氧气的充分供应,同时阻止可燃性裂解气体的逸出,从而起到阻燃作用。

        3. 合成纤维的燃烧及阻燃机理
        合成纤维种类很多,燃烧性能不尽相同。涤纶纤维受热分解时产生大量的可燃性物质、热和烟雾。在受热初期,分子内通过链端的-OH进攻分子链中的-C=OH或通过交联生成环状低聚物,经过分子内 β-H转移过程生成羧酸和乙烯基酯,生成的对苯二甲酸通过脱羧生成苯甲酸、酸酐和二氧化碳或者苯等,乙烯基酯分子链之间发生经过聚合反应和链脱离过程生成环烯状交联结构,同时还可以经过进一步的降解直接生成小分子的酮类物质、一氧化碳、乙醛、酸酐等,依然可能产生活泼的自由基。
        腈纶纤维属易燃纤维,容易受热燃烧。腈纶的燃烧是一个循环过程,在低温下腈纶发生环化分解产生梯形结构的杂环化合物,这些化合物在高温下发生裂解,OH•和H•自由基,自由基进一步引发断链反应,并放出可燃性挥发气体,这些气体在氧的作用下着火燃烧,生成含HCN、CO、CO2、NH3等有毒烟雾。燃烧时放出的热量,除了部分散发外,还会进一步加剧纤维的裂解,从而使燃烧过程得以循环和继续。
        锦纶纤维遇火燃烧比较缓慢,纤维强烈收缩,容易熔融滴落,而且燃烧过程容易自熄,这主要是由于锦纶的熔融温度与着火点温度相差较大的缘故。但锦纶纤维熔融滴落,这容易引起火在其它易燃材料的蔓延,从而引起更大的危害。由于其熔融温度较低,熔融后粘度较小,燃烧过程中生成的热量足以使纤维熔融,因此锦纶纤维比许多天然纤维容易点燃。虽然锦纶纤维燃烧收缩,熔融滴落而具有自熄灭的性质,但当其与其它非热塑性纤维混纺或交织时,由于非热塑性纤维起到“支架”作用,锦纶纤维更易燃烧。涤纶也是这种情况。
        锦纶纤维大分子主链上含有氧、氮等杂原子,热分解时由于不同键的断裂形成各种产物,裂解比较复杂。真空条件下,锦纶在300℃以上裂解主要生成非挥发性产物和部分挥发性产物,挥发性产物主要为CO2、CO、水、乙醇、苯、环戊酮、氨及其他脂肪族、芳香族碳氢化合物和饱和、不饱和化合物等。
        丙纶纤维属于易燃性纤维,燃烧时不易碳化,全部分解为可燃性气体,气体燃烧时释放出大量热量,促使燃烧反应迅速进行。
        合成纤维种类不同,其阻燃机理也有所不同。涤纶纤维织物的阻燃剂大多是卤素和磷系阻燃剂。卤素类阻燃剂主要是通过阻燃剂受热分解生成卤化氢等含卤素气体,一方面在气相中捕获活泼的自由基,另一方面由于含卤素的气体的密度比较大,生成的气体能覆盖在燃烧物表面,一定程度上起到隔绝氧气与燃烧区域接触的作用。溴类阻燃剂的作用比氯类要大。锑类化合物与卤素有阻燃协效作用。磷系阻燃剂对含碳、氧元素的合成纤维具有
        良好的阻燃效果,主要是通过促进聚合物成炭,减少可燃性气体的生成量,从而在凝聚相起到阻燃作用。磷系阻燃剂改性的阻燃涤纶纤维燃烧时,在燃烧表面生成的无定形碳能够有效的隔绝燃烧表面与氧气以及热量的接触,同时磷酸类物质分解吸收热量,也在一定程度上抑制了聚酯的降解反应。腈纶纤维的阻燃也大多是利用磷和卤素作为主要阻燃成分,其阻燃作用与应用在涤纶上类似。锦纶纤维的阻燃也主要是通过两种机理进行,一是凝聚相阻燃,通过促进聚酯胺燃烧过程成炭量的增加,降低可燃性气体的生成;二是通过气相自由基捕获机理,阻燃剂分解后与空气中的氧结合,减少活泼自由基的生成,达到阻燃目的。丙纶纤维的气相阻燃主要是通过卤素阻燃体系及协效体系来抑制气态的燃烧反应,凝聚相阻燃作用在丙纶上应用较少,因聚丙烯受热分解不易炭化,全部分解成可燃性气体。

        4、阻燃整理剂的分类
        阻燃剂的种类很多,分类方法也有不同。
        根据阻燃整理剂的元素可以分为磷系阻燃剂,卤系阻燃剂,氮系阻燃剂,硼系阻燃剂及其混合阻燃剂,如磷-氮系阻燃剂,磷-硼系阻燃剂等。
        根据整理纤维的种类,可分为棉用阻燃剂,毛用阻燃剂,丝织物阻燃剂,合成纤维用阻燃剂,以及混纺织物用阻燃剂。
        根据整理织物的耐久性,阻燃剂可分为非耐久性阻燃整理剂,半耐久性阻燃整理剂和耐久性阻燃整理剂。

        磷系阻燃剂:
        磷系阻燃剂是以磷为主体的化合物,并伴有卤素和氮原子。磷化合物在加热的初期就能生成挥发性的酸,这种酸具有脱水的作用,是纤维碳化,而显示出阻燃效果,如聚偏磷酸的热分解,生成磷酸层,形成不挥发的保护膜,将氧隔离达到阻燃的目的。另外,磷和卤素的协同作用中能生成PBr3,POBr,它们都比卤化氢重,不易挥发,覆盖于织物表面以隔离空气,能显示出很强的阻燃效果。磷和氮的协同作用是,与但用氮相比,有氮时可以促进纤维碳化,阻止燃烧。
        1. 聚磷酸铵类  
        一种非常有效的非耐久性阻燃剂,其化学结构式可表示如下:
 
这类阻燃剂化学性质稳定,可与大多数染化药剂和整理剂混用。阻燃剂有效成分用量为5~10%(owf),加入少量树脂整理剂,采用常规树脂整理剂工艺整理织物,可达耐洗3~5此较好阻燃效果,整理对织物的强力影响较小。
        2. 磷酸盐类  
主要是磷酸铵盐,如磷酸二氢铵等,单独使用或与其他助燃剂混合使用都具有较好的阻燃效果。利用磷酸二氢铵与硫酸氢钛处理织物可获得耐久的阻燃效果。
 
        特点:成本低,效果好,应用广。
        3. 磷酸酰胺的羟甲基化合物 
        典型代表是助燃剂CP,其化学名称为N-羟甲基二甲氧基磷酰基丙酰胺,是由亚磷酸二甲酯与丙烯酰胺在醇钠作用下缩合,再经甲醛羟甲基化而成:

        阻燃剂CP的结构中含有N-羟甲基,在氯化镁等催化剂存在下,高温焙烘时可与纤维上的活性基团发生交联反应,使织物具有耐久的阻燃效果。为提高耐久性,常在整理液中添加羟甲基三聚氰胺等树脂整理剂,耐洗次数可达50次以上。
工艺配方:
阻燃剂CP               40%
甲醚化TMM树脂          8%
渗透剂JFC              0.5%
柔软剂                  3%
尿素                    适量
氯化铵                  适量   
工艺流程:
二浸二轧(轧余率80%)→烘干(80℃)→焙烘(160℃,3分钟)→水洗→烘干。
        这类整理剂在棉织物阻燃整理中占有很重要的地位。常用于毛巾、床单、帐篷等纯棉织物整理。但是这类阻燃整理剂有使染色织物变色,整理织物强力损失较大的缺点,另外还有一定的甲醛释放。
        4. 四羟甲基氯化磷 
        简称THPC,是一类重要的阻燃整理剂,可由磷化氢、甲醛和盐酸反应制得:
        是一种主要用于棉的纤维素的阻燃整理剂。可与纤维素发生交联反应产生耐久性较强的阻燃效果。与羟甲基三聚氰胺等树脂整理剂混合使用,可提高耐洗性,并能改变织物抗皱性和防腐性。
        20世纪80年代中期,美国专利介绍以THPS与NH3先行预缩成预缩体,称为THPN.其结构示意式如下:

工艺处方:

工艺流程:
二浸二轧(轧余率80%)→烘干(80℃)→焙烘(160℃,3.5分钟)→氧化(35%H2O24~5g/L,40~45℃)→皂洗(洗涤剂2~3g/L,纯碱1~2 g/L,80~90℃)→热水洗→温水洗→冷水洗→烘干。

        5. 双环亚膦酸酯
        是涤纶的优良阻燃剂。主要用于涤纶、醋酯纤维的阻燃整理,可采用浸轧后经焙烘和热定型方法将阻燃剂固定在涤纶织物上,得到有优良耐洗性的阻燃效果,洗涤50次后,仍然有很好的阻燃效果。
        例:Anfiblaze-19T(美国Mobil公司)

        该阻燃剂在高温时可以使涤纶脱水碳化,减少可燃性气体的产生,同时在燃烧过成中产生磷酸酐,能使涤纶分解物部分氧化为CO2,冲淡氧气成分,阻止燃烧进行。
        6. 乙烯基膦酸酯 
        主要成分是乙烯基膦酸酯与五价磷酸酯的低聚物,结构式如下:

        这类整理剂是耐久性织物阻燃剂,可单独使用或与羟甲基丙烯酰胺基自由基型催化剂(如过硫酸钾)一起使用。采用常规的浸轧-烘干-焙烘工艺,也可采用快速的蒸汽焙烘或辐射焙烘法,整理剂与纤维发生接枝交联反应,获得良好的耐久阻燃效果,整理后的织物还具有非常好的手感和耐久压烫性能。

        卤系阻燃剂:
        主要是溴系阻燃剂主要依靠卤元素(Br)在高温下产生溴化氢气体,冲淡氧气成分,产生气体屏蔽作用,达到阻燃的目的。
        特点:有效率高,用量少,价格点。发展相当迅速。但是20世纪,由于其分解物二恶英有毒,受到环保组织的重视,其生产和用量受到限制,使溴系阻燃剂的发展减缓。人们正在努力寻找卤系阻燃剂的适合的代替品,加快阻燃剂的无卤化进程。

        1. 六溴环十二烷
        以溴环十二烷为主要成分的溴系阻燃剂,有日本日化公司的CG-1,,国产阻燃剂BR-1等。结构式如下:
 
        这类阻燃剂依靠卤元素(Br)在高温条件下产生溴化氢气体,冲淡氧气成分,产生气体屏蔽作用,达到阻燃效果。
        用途:涤纶织物的阻燃
        工艺:浸轧-焙烘(185~200℃,1~1.5分钟)工艺,也可以在高温高压条件下同浴处理,再经热定性而固着。
        整理工艺简单,对色泽,手感影响较小,阻燃效果优良,有着优良的耐洗性。    

        2. 芳香族溴化物
        这类阻燃剂中较常用的有十溴联苯醚,结构式如下:

        其中含溴量为83%,阻燃效果良好,具有优良的热稳定性和水解稳定性,整理时常和氧化锑混配以提高阻燃效果。它们的阻燃主要依靠在燃烧时产生的溴化氢,最后生成三溴化锑,破坏了气象中的可燃气体而达到的。
        这类整理剂主要是采用丙烯酸酯类黏合剂将阻燃剂固着于织物上,提高耐洗性。、
        一般溴化物和锑化物要按两者的质量比为2:1的比例混合,才能发挥最大的阻燃作用。阻燃剂的颗粒必须很细,黏度越低,分散性越好,阻燃效果越能充分发挥,同时耐洗性也能相应提高。

配方:

工艺:
二浸二轧(轧余率70%)→烘干→焙烘(140℃,3分钟)→水洗→烘干。
其他的芳香族溴化物,如二乙二醇醚双酚A,三溴苯酚衍生物等也常用于合成纤维的 阻燃整理剂。

        3. 氯化石蜡
        含氯量在60%以上的氯化石蜡(如氯化石蜡-70,含氯量68-72%)也是一类常用的阻燃剂的主要成分,氯化石蜡在热的作用下能分解出氯化氢,与添加组分氧化锑(Sb2O3)反应生成三氯化锑,沉积于织物,产生一定的阻燃效果。这类阻燃剂主要以水分散状态使用,采用涂敷法可用于工业用棉布,也可以用于合成纤维织物。


        硼系阻燃剂:
        1735年,英国人用硼砂,明矾,硫酸铁等的水溶液作为纺织品阻燃整理剂,这种阻燃方法能大幅度降低织物的着火性能和燃烧性。
        无机硼酸和硼酸盐是一种古老的阻燃剂,它们主要应用于纤维素纤维,如棉和纸张的阻燃。
        无机硼化物作为非耐久性整理剂,处理很方便,即织物经浸渍,烘干即可使用。整理织物具有较好的阻燃效果,阻燃性各项重要指标,包括余燃、阴燃、碳化长度都达到一定水平,而且经济,无毒。但这类阻燃剂不耐洗,主要适用于一些少洗或不洗的室内装饰品的阻燃整理。
        采用硼砂和硼酸按质量1:1或者7:3质量比混合使用是比较经典的整理方法。
        水合硼酸锌(2ZnO•B2O3•35H2O)和三氧化二锑及含卤素阻燃剂复配使用,具有阻燃消烟作用。
        有机硼化合物正逐渐引起人们的注意。早在1942年,美国就有用硼酸和三乙醇胺的反应作为纺织品的阻燃整理剂的专利。
        一些具有硼-氮配位键的环硼氮烷类,含卤芳基硼酸类的有机硼化物则被认为具有较好的水解稳定性,具有极好的开发前景。

        其他阻燃剂:
        1. 锑化物
        三氧化二锑(Sb2O3)广泛用于含卤素阻燃剂阻燃整理中,产生协同作用,生成卤化锑,沉积于织物,产生一定阻燃效果。广泛应用于棉、涤纶、涤棉、腈纶、维纶、丙纶等织物和无纺布的整理。
胶体氧化锑(xSb2O5•y H2O)是一种具有高度分散性,颗粒粒径极小(一般在1~100nm之间)的产品,与卤素化合物阻燃剂配合使用,其阻燃效果优于三氧化二锑,只需三氧化二锑用量的45%就可达到同样的阻燃效果。用于织物,地毯等的阻燃整理,可采用浸轧法,喷涂法工艺。用于涤纶织物的整理还可采用染色/阻燃同浴处理,处理液配方如下:将六溴环十二烷和水按1:10(质量)配好,加入适量渗透剂JFC,将胶体氧化锑用水配置成适当浓度,加入溴化物溶液中(胶体氧化锑与六溴环十二烷质量之比为1:3),再加入丙烯酸元共聚物及交联剂。

        2.钨配合物
        金属钛、锆、钨等配合物都有阻燃性能,但这些配合物各自的合成工艺和生产成本各不相同。从经济,简便,高效的角度,钨配合物应用较多。
钨酸钠、酒石酸合成钨阴离子配合物阻燃剂。该阻燃剂再酸性介质中能与带正电荷的羊毛织物离子键结合,获得具有较好耐洗性的阻燃效果。该阻燃剂即可直接粗里各种毛织品,亦可采用阻燃荷染色同浴进行的工艺处理羊毛织物。特点:阻燃性高,耐洗性强,颜色、手感、强度保持不变,发烟量少。
磷钨酸钠-有机酸体系对羊毛纤维进行阻燃整理,将7%的磷钨酸钠溶液分别与草酸、丙二酸、丁二酸混合,用醋酸调节pH为3,在80~90℃下加热搅拌一小时,然后将羊毛混纺纱分别浸入上述溶液中10min取出,水洗,烘干。

        5、阻燃整理剂的性能测试
        阻燃剂的阻燃性能可以通过测试阻燃整理纺织品的阻燃效果来判断,一般通过测定其防余燃、防阴燃以及被燃焦的长度(即炭长)来衡量。具体的测试方法很多,每隔地区都有自己的标准,针对不同应用类别的纺织品,也有不同的测        试方法,如普通纺织品(包括各种床上用品)、服装纺织品(包括儿童睡衣、工作服和防护服)、装饰布(包括窗帘、幕布、帐篷布)、地面覆盖物(地毯等)以及飞机、火车、船舶等纺织品。
测试方法可归纳为:垂直测试法,水平测试法和倾斜(45°,30°)测试法三大类,以垂直测试法要求较高。
        20世纪70年代开始,需氧指数法被广泛应用。
        (一)基本试验方法
        所谓基本试验方法,是指测定材料的燃烧广度(碳化面积和损毁长度)、续燃时间和阴燃时间的方法。一定尺寸的试样,在规定的燃烧箱里用规定的火源点燃12秒钟,除去火源后测定试样的续燃时间和阴燃时间,阴燃停止后,按规定的方法测出损毁长度(炭长)。根据试样与火焰的相对位置,可以分为垂直法、倾斜法和水平法。一般来说,垂直法比其它方法更严厉些,垂直法适用于装饰布、帐篷、飞机内装饰材料等;倾斜法适用于飞机内装饰用布;水平法适用于衣用织物等普通织物。我国的GB5455-85标准适用于各类织物的测试。
        (二)限氧指数法
        所谓限氧指数(limiting oxygen index,简称氧指数),是指在规定的试验条件下,使材料恰好能保持燃烧状态所需氧氮混合气体中氧的最低浓度,用LOI表示:
                  LOI=O2/(O2+N2)×100%   
        试验在氧指数测定仪上进行。一定尺寸的试样置于燃烧筒中的试样夹上,调节氧气和氮气的比例,用特定的点火器点燃试样,使之燃烧一定时间自熄或损毁长度为一定值时自熄,由此时的氧、氮流量可计算氧指数值,即为该试样的氧指数。我国标准GB/T5454-1997规定试样恰好燃烧2分钟自熄或损毁长度恰好为40毫米时所需要的氧的百分含量即为试样的氧指数值。
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