English

纺织科普 纺织科普
当前位置:中国纺织工程学会 | 纺织科普 | 浏览文章
发布时间:2017年07月31日

硅氮系阻燃粘胶纤维前景广阔

  阻燃性能是影响纺织服装质量品质的主要指标之一,普通粘胶纤维纺织品被认为是危险易燃物。由于该类纺织品极易敏捷、剧烈燃烧,有引发火灾的危险,所以不适合制成服装,尤其是儿童服装。

  但是,粘胶纤维具有吸湿性好、穿着舒适、原料可以再生、染色性好等优点,在纺织工业上已得到了广泛的应用。但粘胶纤维属易燃纤维,它的熔融温度高于热裂解温度(280℃~380℃)和燃烧温度(420℃),极氧指数为19.7,燃烧热为16.3KJ/g。由于阻燃性指标不合格,我国粘胶纤维面料出口遭遇退货的事件不在少数。为了防止我国纺织面料、辅料因阻燃性不合格而导致的出口下滑,越来越多的纺织出口企业注重生产阻燃纤维面料。

  由中原工学院、新乡市长弘化工有限公司、新乡化纤股份有限公司、山东银鹰化纤有限公司联合完成的“环保型阻燃再生纤维素纤维关键技术研究”项目,无疑将粘胶纤维的环保性和阻燃性提上了一个新台阶。

  添加硅磷系阻燃剂

  据了解,目前阻燃粘胶纤维的生产方法主要有:添加法阻燃改性、接技共聚法改性及阻燃整理三种。其中添加法是将阻燃剂在纺丝前添加于纺丝原液中,而后经纺丝凝固成型,将阻燃剂包入纤维内部,添加法阻燃粘胶纤维的生产一般在普通的粘胶纤维生产设备上就可进行,一般粘胶原液添加阻燃剂有效元素有磷、磷—氮、磷—卤素、卤素等。

  该工艺在纺丝前将粘胶与阻燃剂进行混合时,均匀性较差,并且产生大量气泡,故在纺丝前需进行数小时的脱泡。阻燃剂在粘胶中容易产生凝聚现象。所以采用纺前注射法可克服这些缺点,得到性能优良的阻燃粘胶纤维。

  据项目带头人中原工学院材料与化工学院教授张瑞文介绍,粘胶纤维用途广泛,纤维及其制品都极易燃烧,其易燃性阻碍了其高附加值的利用以及应用领域的扩展。张瑞文说:“针对粘胶纤维易燃的难题,我们项目组克服了纤维素再生纤维耐久型阻燃的功能化改性的关键问题,解决了粘胶生产中复杂环境条件下的硅氮系阻燃剂的稳定性问题,开发出环保型阻燃粘胶纤维和产品,实现成果技术的产业化应用。与此同时课题组通过完善和突破了阻燃粘胶纤维的技术难点,丰富了功能粘胶纤维品种,提高了粘胶纤维的竞争力,促进了粘胶纤维行业的技术提高。”

  开展产学研合作

  据山东银鹰化纤有限公司工程师宋德顺介绍,山东银鹰化纤有限公司早在2009年确定了阻燃纤维产品定位和生产实施方案,并于当年成功进行了试生产。山东银鹰化纤有限公司确定了性价比介于硅系、磷系阻燃剂之间的纺织用硅氮系阻燃纤维的研制、开发方案,成功找到了适用的硅氮系新型阻燃剂类型和制备方法,在2010年7月完成了阻燃纤维的初次中试化生产。之后,山东银鹰化纤有限公司又与中原工学院、新乡长弘化工等单位开展密切的产学研合作,不断摸索,优化工艺,多次进行中试生产。为了提高阻燃纤维的稳定性、可纺性,公司建成了完善的纺前注射系统,顺利完成了硅氮系新型阻燃粘胶纤维生产线的稳定生产。

  宋德顺表示,纤维素再生纤维用阻燃剂大多是磷基衍生物、有机硅化物、氨基化合物等,最近也有纳米无机盐微胶囊用于粘胶纤维阻燃改性的报道。阻燃处理的方法集中在纺前共混,即在纺丝成型前将阻燃剂加入到纺丝溶液中,使阻燃纤维的阻燃功能具有永久性。纤维素再生纤维的耐久型阻燃功能化改性的关键技术:一是环境友好型阻燃剂的合成;二是阻燃剂在纤维素中的耐久性技术;三是阻燃剂/纤维素共混溶液的湿法纺丝成型技术。

  据张瑞文介绍,该项目针对纤维素再生纤维耐久型阻燃的功能化改性的关键问题,首先提出了硅氮元素结合阻燃的思想和理论,建立了硅氮化合物合成方法和技术,其次开发了适合粘胶生产的新型硅氮系列阻燃剂。再次创新了纤维素再生纤维耐久性阻燃功能化的改性工艺,探索出了耐久性阻燃纤维素再生纤维的纺丝成型新工艺,解决传统阻燃粘胶纤维存在的非环保型阻燃、改性工艺复杂、成本较高以及产品质量难以控制等问题,解决了粘胶成产中复杂环境条件下的硅氮系阻燃剂的稳定性问题,开发出环保型阻燃粘胶纤维和产品,实现成果技术的产业化应用。

  最后建立了一整套阻燃功能化理论、硅氮系阻燃剂合成。阻燃改性方法和工艺、环保型阻燃粘胶纤维的纺丝工艺以及相关终端产品性能相互结合的优化生产线。

  利用优势打开市场

  宋德顺表示,该项目完善和突破了阻燃粘胶纤维的技术难点,未来阻燃粘胶纤维的制备技术将全部转变为共混添加法生产,而性价比处于中高端位置的硅氮系阻燃粘胶纤维将越来越受到市场的青睐。

  硅氮系阻燃粘胶纤维具有优秀的永久阻燃性能,可以最大限度保障使用者的安全,提供全方位的热保护;其优异的隔热性能,可以有效阻止高温热辐射传递,高温下纤维不收缩、不变形;抗电弧及抗静电性,保持粘胶纤维原有的天然的抗静电性,有效减少电弧灼伤和防止静电产生,适于在有电弧或防爆场所使用;极佳的的吸排湿性,穿着时舒适透气,高温环境利于汗液排出,减少肌肉抽搐等身体不良反应;优良的染色性,具有天然纤维上色容易、染色鲜艳、色牢度好的特点;绿色环保,以再生的天然植物为原料,废弃物可自然降解,符合环保要求等6大优点。

  “硅氮系阻燃粘胶纤维将在中端纺织用阻燃纤维、高端非织造布、阻燃填充物等领域大放异彩,从而填补当前磷系阻燃粘胶纤维和硅系阻燃粘胶纤维因各自缺陷造成的市场空白。”宋德顺说。

  据了解,磷系阻燃也符合欧盟阻燃无卤的要求,主要可以应用于消防装备、服饰;军用警用装备、服饰;工业用热防护服饰;防溅落防护服;阻燃装饰用品;阻燃填充物等。