简介:关于本文可作为纤维材料方面的大学硕士与本科毕业论文纤维材料论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
徐华山
（天津工业大学, 天津 300387）
摘 要 随着科技和生活水平的提高,对功能性织物的要求也不断提高,单一功能的纺织品已逐渐失去市场优势.
所以为满足工业、科学、日常生活以及国防科技对纺织产品性能的要求,功能纺织品逐渐趋于多元化,其中,解决因纺织产品易燃和因静电引起的燃烧所造成的经济财产损失的问题,已经刻不容缓.本文针对阻燃抗静电织物的综合性能不能满足要求的问题,重点介绍了阻燃纺织材料的阻燃原理、阻燃剂作用机理、制备及阻燃性能评价,并对阻燃抗静电织物的制备方法和注意事项进行了总结,以期可以对后续的阻燃抗静电织物的制备提供一定的理论依据.
关键词 阻燃；抗静电；复合工艺；多功能织物
中图分类号：TS195.59
文献标识码：A
投稿日期：2016-06-01
作者简介： 徐华山（1983—）,男,2009 年毕业于常州工学院,2010 年进入悦达纺织集团工作.先后在纺织集团生产一线、研究所、战略规划部任职.2012 年攻读天津工业大学纺织工程硕士学位.
随着高新技术和新兴工业的发展,人们的生活、工作条件和环境也发生了很大的变化,耐高温和阻燃材料的使用越来越广泛,几乎包含了各行各业,如交通、建设、化学、机械、电子工程和航天航空等.同时在军事应用领域如装甲、炮兵、航空兵、防化兵等,主要是军队人员的腐蚀和作战装备,耐高温阻燃材料的应用也日益增加.另外,在目前旅游业和装饰业飞速发展的今天,对装饰织物耐高温和阻燃的要求无疑进一步刺激了耐高温阻燃材料的发展.
但是耐高温阻燃材料基本都是合成材料,与天然材料相比最大的缺点就是绝缘性高,在生产和加工过程中容易因静电产生罗拉、皮辊的缠绕、纱线起毛、经纱开口不清等现象,不但给生产造成很大的麻烦,还可能引发意外事故.在穿着和使用过程中还会产生粘附和缠绕肢体的现象,不但会影响舒适性还可能会引起人体的PH 值上升、人体中钙含量的降低以及血糖升高等等一系列的问题,影响人体健康.在比较干燥的环境中,静电的产生可能会造成仪器设备的精确度和操作安全性的降低.最为严重的是在消防、石化等很多易燃、易爆的危险领域,因材料静电产生的火花可能会引起燃爆灾害等事故.基于以上原因,兼具阻燃- 抗静电的材料越来越多地受到关注.
1.阻燃概述
纤维材料的燃烧过程是,纤维材料和火源接触后,先吸收热量,在纤维材料内部发生裂解反应,同时产生大量的可燃性的气态产物,此时在氧气存在的条件下发生燃烧现象,气体燃烧放出大量的热又进一步促进了纤维的裂解和燃烧,形成循环的燃烧反应（如图1 所示）.
由图1 也可以看出,若想达到阻燃的目的,须切断由热源、可燃物以及氧气组成的燃烧循环,所以,纺织材料的主要阻燃途径由以下一种或几种方法来实现：
（1）提高纺织材料的裂解温度；
（2）提高材料的成炭率,减少挥发性可燃气体的生成；
（3）在燃烧过程中隔绝氧气与材料的进一步接触或稀释氧气的浓度.
通常为了满足纺织产品对阻燃性能的要求,可以通过对纺织材料直接进行阻燃处理的方法实现,该方法比较简单易行,但制备出的纺织材料随洗涤次数多增加,阻燃性能也会随之降低,甚至还有可能会消失.也可以通过直接生产阻燃纤维的方法获得永久性阻燃性能的纺织产品,在该种阻燃方法还可以分为纤维本身的大分子链就存在阻燃性的基团的本质阻燃和改性处理后获得阻燃的改性阻燃两种.
纤维原料:工程材料19-陶瓷纤维材料
1.1 阻燃剂
通常使用的用来提高纺织产品阻燃性能的阻燃剂有内用型、外用型、反应型、非反应型、低分子型、高分子型以及单一型、复合型等很多种类型.从材料上分又可以分为无机阻燃剂和有机阻燃剂,无机阻燃剂主要是通过吸收热量的方式达到阻燃的目的,该类阻燃剂具有稳定性能好、不易挥发、烟气的毒性较小以及论文范文低廉等优点,但是耐洗性能较差.有机阻燃剂主要有含卤阻燃剂和磷系阻燃剂两种.含卤阻燃剂处理的纺织材料在燃烧过程中会产生比重较空气重的含卤气体,通过稀释和隔绝空气来达到阻燃的效果,同时,卤化物气体具有很强的腐蚀性和毒性,加上燃烧过程中产生大量的烟雾,会对人体造成严重危害,所以含卤阻燃剂正在逐渐被淘汰；磷系阻燃剂主要包含卤- 磷系阻燃剂和非卤- 磷系阻燃剂两种,卤- 磷系阻燃剂中兼有溴- 磷或溴- 磷- 氮原子,并在阻燃性能方面具有协同增效的作用,在该类阻燃剂中计入适量的溴可以有效改善一般磷酸酯类阻燃剂挥发性大、抗迁移性差和抗热老化性欠佳的缺点,主要产品有二溴辛戊二醇(DBNPG)、二溴辛戊二醇磷酸酯以及二溴辛戊二醇磷酸酯氰胺盐等,卤- 磷系阻燃剂的阻燃效果理想,又具有挥发性低、无色、无臭、耐水解性好等优点,但其耐热性差.
随着阻燃材料的不断研究,发现了很多新型的阻燃方法包括纳米阻燃、微胶囊阻燃、超细化、表面改性、消烟、交联、大分子技术等.新型阻燃方法弥补了传统阻燃方法的某些方面的不足,如对无机阻燃剂进行改性,增强其与合成材料的相容性,可以降低阻燃剂用量,改善力学性能的下降.
1.2 阻燃纤维材料
对于不同的材料（表1）,按照用途可以分为抗燃和阻燃两种,抗燃材料一般为无机类的纤维材料,如玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维等,该类材料在火焰中不燃烧,也有部分为抗燃性能较好的合成纤维,如聚酚醛（PF）纤维和聚苯硫醚 ( PPS) 纤维,可耐瞬时极高温或可在较高温度下保持一定强度,此类纤维仅用于要求很高的产业用纺织品.
阻燃纤维又可分为本质阻燃纤维和化学改性阻燃纤维.本质阻燃纤维中一般含有芳香或阶梯状杂环链结构,代表性产品有芳纶1313,其综合性能,包括阻燃性能、耐高温性能、可纺性能、染色性能、耐老化性能以及各种物理机械性能等,均令人满意,因此是目前世界上应用最为广泛的合成耐高温纤维材料之一.
聚（酰胺- 酰亚胺）（Kermel）纤维,是又一类重要的耐高温阻燃纤维.其优异的阻燃和隔热性能、出色的机械强度和抗化学腐蚀性能和耐高温性能以及适中的论文范文,在阻燃纤维材料领域占有一席之地.目前这种产品已经进入我国市场,作为一部分消防战斗服的面料.但是,由于Kermel 纤维的染色问题一直没有得到很好的解决,限制了其在劳动保护领域的应用.
聚苯并咪哇（PBI）纤维,是一种优异的耐高温和耐化学试剂腐蚀纤维,具有一系列特殊的优异性能,如良好的纺织加工性、杰出的阻燃性能、高吸湿性能（吸湿率可达13%-15%）、良好的染色性、出色的热稳定性和优异的化学稳定性,是制作阻燃抗热防护服的理想材料.只是这种纤维的耐光性稍差,再加上论文范文较为昂贵,限制了它的普及与应用.
我国自行研究和开发应用的阻燃芳砜纶纤维,其阻燃、耐热、不熔融、电绝缘和耐腐蚀性能均可以接近或达到美国杜邦公司的Nomex 纤维和日本帝人公司的Conex 纤维,在阻燃抗热防护服装领域有着广阔的应用前景.
其他本质耐高温或阻燃合成纤维还包括聚醚醚酮（PEEK）纤维、三聚氰胺纤维和聚四氟乙烯纤维等.
1.3 阻燃效果评定
评定织物的阻燃性能是一个比较复杂的问题,影响因素有很多,但主要考虑的有两方面：一是表示材料起火难易程度的易点燃性和着火点,另一个是材料的燃烧性能.对于织物可燃性能的测试有很多种,具体分类与测试标准如表2 所示.
2 阻燃抗静电材料的制备
目前,国内在研制和生产具有单一抗静电性能或单一阻燃性能的织物方面已取得进展,但兼具双重防护功能的织物性能却有待进一步的研究.因此,为确保相关企业安全生产和员工的生命安全,研制兼具抗静电和阻燃性能的织物,具有十分重要的意义.国内外研制阻燃抗静电功能织物一般都是通过运用整理剂对织物进行阻燃抗静电功能整理、运用隔热阻燃纤维与导电纤维混纺或采用阻燃纤维混纺纱与导电长丝交织所得织物再经阻燃剂处理这三种方法.最常使用的是后整理的方法,在该方法的处理过程中主要存在着耐久性差、强度损失大、不透气、手感差、舒适性差等缺点,同时,抗静电剂与阻燃剂之间的综合作用也比较难达到平衡.
为了切实保障纺织品同时具备阻燃性以及抗静电性,则应当切实保障实际选取的阻燃剂与抗静电剂物质之间具备较好的理化性质相容性,要保证添加剂能够长期而稳定地均匀分布于纤维材料中.在阻燃剂、抗静电剂共同相互作用时应避免相互发生化学反应,防止阻燃剂、抗静电剂在复合过程中引起其作用效果互相削弱的现象,甚至使其失去抗静电效果.因此,应避免胺类抗静电剂与含卤阻燃剂进行复合,除了保障高分子材料阻燃抗静电性能的良好发挥之外,还能保障材料在实际使用的过程中具备较好的耐持久性,保障材料即使在经历过较长时间的洗涤处理的前提下,依然具备较好的综合性能,这一点对于阻燃抗静电纤维材料的研究与应用工作具备着极其深远的实践意义.
3 总结
目前,阻燃- 抗静电纤维在国内的研究尚不成熟,没有形成一定的理论体系,所以需要对阻燃和抗静电剂进行进一步的开发和研究,增加阻燃抗静电材料的市场和技术竞争力.首先应该考虑,制备同时具有阻燃性和抗静电性能的纤维材料是一个复杂的物理化学过程,需要阻燃剂和抗静电剂共同发挥作用,所以需要对阻燃剂和抗静电剂的协同复配技术进行进一步研究,提高复配效果,降低产品的成本；在开发无卤阻燃的同时对阻燃和抗静电剂进行适当的精细化处理,提高分散性能的均匀性与耐久性,制备环保阻燃抗静电纤维材料；同时还应不断完善阻燃纤维与抗静电纤维的混纺和交织技术,在降低成本的同时生产出手感和服用性能优异的纺织产品.
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