阻燃纤维的现状及发展趋势

摘要：

本文从阻燃纤维的机理、阻燃纤维的现状及其发展趋势三个方面阐述了阻燃纤维，对于了解相关知识具有一定的意义。

关键词：阻燃纤维；阻燃剂；阻燃改性；极限氧指数；功能复合化

日常使用的大部分纺织品都具有易燃性。大量资料表明，室内装饰织物、床上用品、沙发、电热毯等都曾是火灾的源头，因而发达国家极为重视阻燃纺织品的开发。我国对纺织品阻燃技术的研究也日趋重视。本文从三个方面着重介绍了阻燃纤维，对于了解阻燃纤维的相关知识具有一定的意义。

1 阻燃纤维简介

阻燃纤维[1]是指与火源接触后，纤维不能燃烧或燃烧得不充分，仅有较小的火焰，撤走火源，火焰能较快自行熄灭的纤维。目前常用的阻燃纤维有：PBI纤维，PVC纤维，PTFE，PPTA， Prylanitz纤维，聚酰胺-酰亚胺纤维。而其中的Prylanitz纤维，因其吸湿性好，在辐射热或火焰作用下不熔融，可用于消防服装的隔水蒸气层[2]。

2 阻燃纤维阻燃机理和评价指标

纤维的燃烧一般要经历热引发、纤维热降解、引燃三个阶段，从纤维燃烧的过程可以得出阻燃纤维的阻燃就是设法阻碍纤维的热分解，抑制和稀释可燃性气体，改变热分解反应机理，阻断热反馈回路，以及隔离空气和热环境，来达到消除或减轻燃烧三要素（可燃物质、温度、氧气）的影响，而达到阻燃目的。通常，阻燃纤维的阻燃机理具体可归纳为以下7种[3]：吸热、覆盖保护、气体稀释、凝聚相阻燃、气相阻燃、微粒表面效应和熔滴效应。

极限氧指数是有效评价阻燃纤维的重要指标之一。根据纤维的极限氧指数值，合成纤维可分为五个等级：LOI>30为一级（不燃）， LOI为27～30为二级（难燃），LOI为24～27为三级（阻燃），LOI为21～24为四级（可燃），LOI

表1 常见阻燃纤维的极限氧指数（LOI）

3 阻燃纤维的发展现状

国内外提高纺织纤维的阻燃性主要有两条途径：一方面改进已有的合成纤维的阻燃性能，也保持其原有的性能；另一方面大力开发新型阻燃纤维。

合成纤维的阻燃改性技术现状如下：

（1）聚丙烯纤维的改性

改性聚丙烯阻燃纤维主要是通过添加阻燃剂制备。目前，其主要利用卤素阻燃剂和三氧化二锑等协效剂共同作用来获得阻燃效果。

（2）聚酰胺纤维的改性

主要添加红磷和二羧酸乙基甲基磷酸酯作为阻燃剂，采用胶囊或微胶囊硼化的红磷与聚酰胺共混纺丝可获得较好的阻燃效果。

（3）聚丙烯腈纤维的改性

主要是在聚丙烯腈纤维中引入含有卤素或磷元素等的共聚单体。由于其纤维中阻燃剂含量不能太高，因而对阻燃剂的溶解性、均匀稳定性以及相容性、保留率及毒性要求较高，目前工业化的阻燃聚丙烯腈纤维的品种很少。

（4）聚酯纤维的改性

聚酯纤维的改性方法主要是添加阻燃剂，阻燃剂主要有卤素和磷系阻燃剂，由于磷系阻燃剂不仅具有良好的阻燃效果，且燃烧过程中不生成毒性气体，属于环保型阻燃剂 [5]，目前国际上大多使用磷系共聚型阻燃剂。

为满足市场的多元化需求，以日本为首的各国加强了耐久、高效、复合功能的阻燃纤维的开发。这些纤维根据不同的用途和要求，兼有阻燃、耐热（高温） 、抗菌防臭、芳香、防蚀、抗静电、抗紫外线、防水、防污的功能。我国先后研制成功了丙纶阻燃母粒、酚醛纤维、聚酰亚胺纤维、芳砜纶、阻燃粘胶纤维、耐热纤维等阻燃纺织品。上海合成纤维研究院、上海纺织科学研究院、东华大学和山西煤炭化工研究所、山西纺织研究院承担的攻关项目“预氧丝阻燃织物的配置”通过鉴定；东华大学研究的高阻燃粘胶纤维及其混纺织物，限氧指数（LOI）达45～50[6]。

4 阻燃纤维的发展趋势

（1）功能复合化

现在世界各国都在开发新型阻燃剂，功能复合化已然成为一种趋势。欧美与日本等国家推出了氢氧化铝、二氧化硅、硼酸锌等具有阻燃、抑烟功能的无机与三氧化二锑的无机复合型阻燃剂 [7]。

（2）绿色化

阻燃纤维的绿色化是指，减少生产过程对环境和操作人员的毒害作用，防止纤维对穿用人产生不良影响，火灾发生时，不会产生“二次毒害”（卤、磷，硫、氮等阻燃剂会产生有毒气体和浓重的烟雾，危害人体和环境）。

目前比较“绿色”的阻燃纤维生产工艺主要有皮芯复合纺丝法和阻燃剂微胶囊化。

（3）高技术化

高技术纤维是随着宇宙开发、航空、新能源、海洋及通信技术等高新产业的发展需要而开发出来的一系列具有高性能（高强、高模、耐高温）、高功能（高感性、高吸湿、透湿防水、抗静电）的纤维。作为高技术纤维重要分支的高技术型阻燃纤维由于自身独特的化学结构，无须添加阻燃剂或进行改性，本身就具有耐高温阻燃的特性。具有代表性的高技术性阻燃纤维主要有聚丙烯腈氧化纤维（PANOF）、聚苯并咪唑（PBI）纤维、聚间苯二甲酞二胺纤维（MPIA）、三聚氰胺缩甲醛纤维（MF）等。

随着我国阻燃法规的不断健全，阻燃纤维纺织产品开发力度将不断增大，永久阻燃性织物将成为我国纺织品市场的新热点。阻燃纤维的应用范围也会越来越广泛。

参考文献：

[1] 李凤兰. 阻燃合成纤维及应用[J].化纤与纺织，1997，（4）：1-3.

[2] 吴增元，吴兆莹. 含氮磷酸酯高聚物阻燃剂对织物阻燃整理工艺的研究[J].合成纤维，1992，21（4）：14-16.

[3] 李红燕，张渭源. 纤维及织物阻燃技术综论[J]. 材料科学与工程学报，2007，（5）：798-801.

[4] 消防服用阻燃纤维 [J]. 中国个体防护装备，2004，（6）：18.

[5] 赵春保. 阻燃纤维与纺织品的开发[J].纺织服装周刊，2007，379（29）：15.

[6] 姚培建.阻燃纤维及阻燃纺织品发展趋势[J].中国个体防护装备，2005（4）：41-43.

[7] 凌海. 阻燃纤维与纺织品的研究发展概述[J].广西纺织科技，2010，39（3）：69-70.

（作者单位：天津市纺织纤维检验所）