阻燃纤维的检测技术

　　广州市纤维产品检测院工程师 罗胜利

　　目前纺织品阻燃性能测试比较成熟的测试方法包括：水平燃烧法、垂直燃烧法、45o燃烧法、氧指数法等，不同的测试方法从不同的侧面反映织物的燃烧性能。对纺织品阻燃性能的评估一般采用以下指标：续燃时间、阴燃时间、损毁长度、火焰蔓延时间、火焰蔓延速率、火焰蔓延距离、燃烧速度、最小点燃时间、极限氧指数、减光系数、辐射通量等。

　　纺织品阻燃性测试标准体系主要存在以下问题：

　　一是指标繁多，有重复，须统一简化，比如“火焰蔓延时间、火焰蔓延速率、火焰蔓延距离、燃烧速度”这几个指标其实表达的都是一个意思，即燃烧速度。

　　二是目前纺织品阻燃性能指标多为评价纺织品燃烧的容易程度和燃烧快慢程度。

　　三是现有的标准体系主要针对面料的阻燃测试方法，而不是散纤维。因为纺织材料的燃烧性能不仅和材料本身的属性有关，还和纤维的集合体结构、混纺情况等方面有关。但是，纤维的阻燃性能测试方法和标准的空白制约了阻燃纤维产品的开发和市场推广，如果每次试验都将纤维纺纱织成布，再检测样品的燃烧性能，会导致实验周期很长，成本较高等不利影响。

　　另外，阻燃纤维在贸易中一旦碰到质量纠纷，很难分清责任方，因此，我国在2011年10月发布了3项纤维阻燃性能测试行业标准，分别是涤纶纤维、粘胶短纤维、无机阻燃粘胶短纤维的阻燃性能测试，均采用极限氧指数法。

　　芳纶的技术现状和发展方向

　　山东烟台泰和新材料股份有限公司总经理 宋西全

　　间位芳纶，学名聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，是目前世界上有机耐高温纤维中发展最快的品种之一。最早由美国杜邦公司研制成功，并于20世纪60年代末实现了产业化生产。1972年帝人公司也开始生产商品名为“Conex”的间位芳纶，我国最早的芳纶生产线于2004年投产，由烟台泰和新材股份有限公司研发。

　　从间位芳纶分子的结构上来看，该分子是由酰胺基团相互连接间位苯基所构成的线型大分子。在它的晶体里氢键在两个平面上存在，如格子状排列，从而形成了氢桥的三维结构。由于氢键的作用强烈，使间位芳纶化学结构稳定，具有优越的耐热性能以及良好的阻燃性能、耐化学腐蚀性能、电绝缘性及机械性能等特点，芳纶纤维是航天航空、军工消防、电子通讯、节能环保、石油化工等高科技产业领域不可或缺的基础材料。

　　海藻纤维的本质阻燃机理

　　青岛大学教授夏延致博士研究生 王兵兵

　　海藻纤维的本质阻燃机理主要源于金属离子阻燃新理论。金属离子的阻燃机理在于：金属离子起到催化裂解作用，改变了海藻酸大分子的热裂解过程，减少了可燃物的生成，促进其成炭;海藻酸盐大分子链可以通过金属离子螯合形成交联结构，从而使海藻酸盐纤维的热裂解温度要高于海藻酸纤维;大分子中金属离子会在燃烧过程中形成碱性环境，海藻酸大分子极易发生脱羧反应生成不燃性CO2并稀释可燃性气体;海藻酸盐纤维在燃烧过程中生成的金属氧化物和金属碳酸盐沉淀覆盖在纤维表面，在凝聚相和火焰间形成一个屏障，隔绝氧气、阻止可燃性气体的扩散。

　　因此，我们得出结论：海藻酸盐是天然的本质阻燃高分子，具有优异的阻燃特性，通过实验研究和理论分析，解释了该类纤维材料的阻燃机理，它是利用高分子本身所固有的金属离子而起阻燃作用，我们称之为金属离子阻燃机理。

　　金属离子阻燃理论有望应用于其他天然高分子及合成高分子材料的阻燃改性，进而发展新型阻燃高分子材料。

　　熔纺合成纤维防熔滴相关研究

　　东华大学博士研究生 朱士凤

　　热塑性纤维如涤纶、锦纶等在燃烧过程中会产生熔滴现象，这些高温的滴落物很容易引燃其他聚合物材料，加速火焰传播及火灾规模的扩大;如果熔融的物质粘在皮肤上，会烫伤皮肤。

　　从防熔滴的机理来看，目前有三种方法可以解决熔滴难题：

　　一是添加聚四氟乙烯粉末等填料来减少熔体的流动性以防止熔滴;二是使纤维燃烧时在表面形成紧密的炭层，起到保护层的作用以减少熔滴;三是改变聚合物的结构，使聚合物由热塑性转变为热固性来解决熔滴问题。围绕这些机理，研究者们采用共混法、共聚法、后处理法、接枝和交联法等途径实现了防熔滴或者减少熔滴的效果。

　　在高能射线辐照对熔滴性能的影响方面，辐射加工是原子能和平利用的主要应用领域之一。它主要是利用放射性核素60Coγ射线和电子束对物质和材料进行加工和处理的一门技术。

　　经实验分析证明：辐射交联可促进成炭，并对锦纶6的熔滴性能有一定的改善效果，同时力学性能变化在可应用范围内。今后的工作是筛选合适的阻燃剂与之配合，实现锦纶6的阻燃防熔滴。

　　聚芳噁二唑纤维的结构性能

　　四川大学高分子科学与工程学院教授 徐建军

　　耐高温阻燃纤维是一类重要的高技术、高性能纤维，该类纤维可广泛用于防护制品、过滤材料、电绝缘材料、摩擦密封材料、各种工业织物、耐高温纸以及航空航天材料等耐高温领域。聚芳噁二唑(Poly-1,3,4-oxadiazole，简称POD)是一种具备良好热稳定性、化学稳定性、电绝缘性等的耐高温芳杂环高分子材料。

　　通过分子结构设计，我们在传统POD分子结构中引入具有成环调节和阻燃功能的第三单体，优化了聚合条件和配方，得到高分子量、低粘度(≤200 Pa.s)、高环化度(≥90%)、稳定性良好的纺丝溶液，实现了高浓度(≥10%)下低粘度目标，使纺丝液在较低温度(≤100℃)下能实现中低压(≤1.0MPa)、小喷丝孔径(≤0.1mm)、多喷丝孔(≥250孔.cm-2)纺丝。

　　通过优化第三单体的功能与配比，使宝德纶的阻燃性大幅度提高(极限氧指数LOI≥30%)，达到了阻燃改性的目的，使得宝德纶纤维既具有一般POD的性能，又具备良好的阻燃性能，成为比Oxalon更为优异的高性能纤维品种。

　　宝德纶是一种综合性能优良的耐高温阻燃纤维品种，它的耐高温性优于目前广泛使用的PPS、Nomex、Tanlon等耐高温纤维品种，耐腐蚀性好，染色性好，可广泛应用于高温滤材和阻燃纺织品。

　　芳砜纶纤维的基本性能及研究

　　上海特安纶纤维有限公司工程师 张玉华

　　芳砜纶纤维，简称PSA，商品名为特安纶(TANLON)，是由上海纺织集团所属的上海市纺织科学研究院、上海市合成纤维研究所经多年研制开发的拥有全部核心专利、具有自主所知识产权的耐高温合成纤维。芳砜纶纤维的成功研发填补了我国耐250℃等级合成纤维的空白。

　　芳砜纶是一种具有特殊结构的芳香族聚酰胺纤维，学名为聚苯砜对苯二甲酰胺纤维，该纤维由4,4'-二氨基二苯砜，3,3'-二氨基二苯砜及对苯二甲酰氯的缩聚物制成。

　　芳砜纶纤维在生产时改变了国际上其他公司所采用的以间苯二胺为第二单体的传统工艺路线，引入了对苯结构和砜基，使酰胺基和砜基相互连接对位苯基和间位苯基构成线型大分子。由于大分子主链上存在强吸电子的砜基基团-(SO2)-，通过苯环的双键共扼作用，通过苯环的共扼体系，使酰胺基上氮原子的电子云密度显著降低，所以具有突出的耐热、耐燃性能，其长期使用温度为250℃。

　　经实验证明，芳砜纶纤维的耐热性、高温尺寸稳定性、耐化学性、吸湿性及染色性能均较为良好。芳砜纶纤维材料多应用于防护制品、高温过滤材料、摩擦密封材料、电绝缘材料等领域。

　　阻燃纤维的检测技术

　　广州市纤维产品检测院工程师 罗胜利

　　目前纺织品阻燃性能测试比较成熟的测试方法包括：水平燃烧法、垂直燃烧法、45o燃烧法、氧指数法等，不同的测试方法从不同的侧面反映织物的燃烧性能。对纺织品阻燃性能的评估一般采用以下指标：续燃时间、阴燃时间、损毁长度、火焰蔓延时间、火焰蔓延速率、火焰蔓延距离、燃烧速度、最小点燃时间、极限氧指数、减光系数、辐射通量等。

　　纺织品阻燃性测试标准体系主要存在以下问题：

　　一是指标繁多，有重复，须统一简化，比如“火焰蔓延时间、火焰蔓延速率、火焰蔓延距离、燃烧速度”这几个指标其实表达的都是一个意思，即燃烧速度。

　　二是目前纺织品阻燃性能指标多为评价纺织品燃烧的容易程度和燃烧快慢程度。

　　三是现有的标准体系主要针对面料的阻燃测试方法，而不是散纤维。因为纺织材料的燃烧性能不仅和材料本身的属性有关，还和纤维的集合体结构、混纺情况等方面有关。但是，纤维的阻燃性能测试方法和标准的空白制约了阻燃纤维产品的开发和市场推广，如果每次试验都将纤维纺纱织成布，再检测样品的燃烧性能，会导致实验周期很长，成本较高等不利影响。

　　另外，阻燃纤维在贸易中一旦碰到质量纠纷，很难分清责任方，因此，我国在2011年10月发布了3项纤维阻燃性能测试行业标准，分别是涤纶纤维、粘胶短纤维、无机阻燃粘胶短纤维的阻燃性能测试，均采用极限氧指数法。