2月26日，首屆紡織科技新見解學術沙龍在京召開，沙龍以探討阻燃纖維發展方向為主題，本著“敢于質疑，勇于創新，寬容失敗”的理念，來自阻燃領域的專家、科研院所、企業代表對國內外阻燃纖維的發展趨勢、各類主要阻燃纖維的研發使用情況及如何制定更為合理的阻燃檢測標準等內容進行了專題發言與深入探討。

 

　　“性能提上去、價位降下來”，與會者一致認為，阻燃纖維應向中高性能、中低價位方向發展，這樣才能有利于產品的市場應用與推廣。以下是對沙龍中部分發言者精彩觀點的集萃，希望這些觀點能在理論與實際應用中對相關企業有所啟發。

 

　　美國阻燃纖維及紡織品的應用

 

　　美國美利肯公司博士 李叔隆

 

　　隨著安全和保護需求的不斷增加，美國防火阻燃紡織行業在不斷地發展和更新。通過紡織化學技術和各種纖維的開發應用，許多不同種類的阻燃產品已被廣泛地采用到繁多的最終用途，例如阻燃軍裝、工業防護服裝、高溫過濾、高溫復合材料、阻燃床上用品等。

 

　　在這樣的應用中，紡織品不僅要滿足耐高溫、防火的要求，同時也要滿足其他功能要求，而且產品還必須具有顧客可接受的價格。例如，阻燃防火服既要有良好的耐火性能，又要舒適耐用、外觀時尚。

 

　　對于同一等級的防火產品來說，其重量越輕，手感越舒適越能被使用者接受。面對防火保護性能和舒適性能的嚴重沖突，怎樣既能達到最佳防護性能，又能使產品舒適性能得到消費者的廣泛認可，這些對行業都是很大的挑戰。

 

　　美國阻燃防火紡織行業的特點是：高質量、高信譽、高層次的技術服務和科研能力，以及高水平的創新和知識產權保護。阻燃防火產品必須要得到消費者信任，能夠可靠的減少人員受傷和保護生命。企業不僅需要開發和生產最佳的產品并保證其高質量，而且要確保消費者對產品的正確使用和維護。

 

　　最近，在美國的高溫新纖維的發展方面，沙特基礎工業公司的非晶型PEI（聚醚酰亞胺）的Ultem纖維和麥哲倫系統國際有限公司的M5纖維表現突出。Ultem纖維相對來講成本不高，但高溫性能有些局限。M5纖維具有優異的力學、熱學和環境穩定性能，但預計價格會相當昂貴。因此，M5纖維可能僅限于一些高端特殊領域應用。

 

　　阻燃維綸的結構性能及應用

 

　　四川大學高分子科學與工程學院教授 葉光斗

 

　　阻燃維綸的生產是通過在聚乙烯醇（PVA）大分子上接枝含有阻燃功能元素（鹵素、磷、氮等）的化合物，或通過添加阻燃劑共混后，進行溶液紡絲、拉伸、熱處理和縮甲醛化等工藝過程制得阻燃維綸。

 

　　目前主要阻燃維綸品種有：維氯綸、CY841纖維（十溴聯苯醚/銻阻燃維綸的商品名）、高強阻燃維綸（十溴二苯乙烷阻燃高強維綸）、高強無鹵阻燃維綸（阻燃劑：DDPS阻燃纖維）。阻燃維綸品種多，性能差異大，是目前紡織類強度最高、無熔滴的有機阻燃纖維。

 

　　以CY841纖維為例，該纖維利用十溴聯苯醚和三氧化二銻作阻燃劑，采用普通濕法紡絲生產阻燃維綸；十溴二苯醚阻燃維綸與普通維綸相比，其皮芯層結構差異較小，阻燃劑以粒狀形式均勻分散于纖維中，其連續相為PVA，是表皮層阻燃劑較少的阻燃纖維。

 

　　維氯綸在應用方面主要用于：一是窗簾、墻布、舞臺帷幔、床上用品、一般衣料、工作服、工業用布、濾布等；二是用于地毯、床上用品等；三是用于無紡布、造紙等相關領域。

 

　　高強阻燃維綸具有好的阻燃性和耐磨性，可以進行純紡或混紡，其織物主要用于煉鋼工人工作服、消防服、作訓服等特種職業裝。

 

　　阻燃粘膠技術現狀和發展趨勢

 

　　吉林化纖股份有限公司副總工程師 夏郁蔥

 

　　目前阻燃粘膠纖維主要有三種制造方法。一種是添加法(共混法),將阻燃劑在紡絲前添加于紡絲原液中，阻燃劑不僅要具有優良的耐堿、耐酸、耐熱性,而且不溶于水等溶劑。

 

　　第二種是阻燃整理法,是在粘膠纖維制成后或在生產過程中，對初生纖維用含氮有機磷酸酯類化合物處理，或將三氧化二銻和含鹵素的阻燃劑以乳膠狀態涂敷于纖維的表面。

 

　　第三種是接枝共聚法，阻燃劑與纖維大分子鏈發生化學反應,讓具有阻燃效用的反應基團緊密結合在纖維素大分子上，其阻燃效果持久，但該方法操作條件復雜,過程中產生大量均聚物，使纖維強度降低，可紡性變差，且共聚型阻燃劑的開發成本過高,沒有得到廣泛應用，現在主要采用共混法。

 

　　目前，阻燃粘膠纖維主要面臨兩個問題：一是纖維結構方面：粘膠纖維的主要物理機械性能指標因共混添加阻燃劑后，干斷裂強度和濕強裂強度有一定降幅，雖然在紡制過程中進行工藝調整，仍比國外同類產品生產公司生產的阻燃粘膠纖維強度低，限制了阻燃粘膠纖維在一些領域的應用。

 

　　二是阻燃粘膠纖維濕模量：普通粘膠纖維最大的缺點是濕模量低，同樣阻燃粘膠纖維濕模量也較低，需要重點研究提高濕模量的工藝方法，提高粘膠纖維結晶度及取向度，攻克高濕模量纖維關健技術，采用高濕模量粘膠纖維生產技術，提高阻燃粘膠纖維濕模量，拓寬阻燃粘膠纖維應用領域。

 

　　熱防護纖維在阻燃領域的應用

 

　　杭州西湖科技有限公司工程師 段勝偉

 

　　由奧地利蘭精公司開發的蘭精熱防護（LENZING FR）纖維，以木漿為原料，采用蘭精Modal（莫代爾）纖維工藝技術，將相當α-纖維素干重20%的阻燃劑Sandflam5060的水懸浮乳液在紡前混合注入，經靜態混合直接輸入紡絲部位紡絲。其阻燃介質具有無毒、不溶解、無鹵素等優良特點。且阻燃劑的加入不會影響纖維的自然白度、吸水性及手感。由于采用Modal生產工藝，所以該纖維在保持優異阻燃性能的同時也保持良好的纖維性能。

 

　　LENZING FR纖維熱收縮小，抗熱性好，在燃燒時無氫氰酸、鹽酸和氧化氮生成，其燃燒產生的煙氣毒性甚至比未阻燃產品還低。 LENZING FR纖維制成的織物白度高，穿著舒適安全，但染色時應避免高溫染色，以免染料吸收太快造成色斑，干燥溫度也不能超過169℃。

 

　　LENZING FR纖維的主要特征包括：可與其他纖維進行混紡、可增加服裝性能、穿戴舒適、絕緣及防燒傷效果好、天然的抗靜電性、優異的染色性能。但Lenzing FR也有不足：由于蘭精熱防護纖維屬于纖維素類纖維，雖然采用蘭精先進的莫代爾技術，其纖維強力優于普通的阻燃粘膠，但是與其他高性能阻燃纖維如芳綸相比，其強力還是偏低。由于阻燃防護服裝多用于工裝領域，所以在保證阻燃性能的同時，面料的耐用性也是一個比較重要的指標。另外由于蘭精熱防護纖維為進口纖維，所以高昂的價格也是制約其在國內市場發展的一個因素。

 

　　芳綸的技術現狀和發展方向

 

　　山東煙臺泰和新材料股份有限公司總經理 宋西全

 

　　間位芳綸，學名聚間苯二甲酰間苯二胺纖維，是目前世界上有機耐高溫纖維中發展最快的品種之一。最早由美國杜邦公司研制成功，并于20世紀60年代末實現了產業化生產。1972年帝人公司也開始生產商品名為“Conex”的間位芳綸，我國最早的芳綸生產線于2004年投產，由煙臺泰和新材股份有限公司研發。

 

　　從間位芳綸分子的結構上來看，該分子是由酰胺基團相互連接間位苯基所構成的線型大分子。在它的晶體里氫鍵在兩個平面上存在，如格子狀排列，從而形成了氫橋的三維結構。由于氫鍵的作用強烈，使間位芳綸化學結構穩定，具有優越的耐熱性能以及良好的阻燃性能、耐化學腐蝕性能、電絕緣性及機械性能等特點，芳綸纖維是航天航空、軍工消防、電子通訊、節能環保、石油化工等高科技產業領域不可或缺的基礎材料。

 

　　海藻纖維的本質阻燃機理

 

　　青島大學教授夏延致博士研究生 王兵兵

 

　　海藻纖維的本質阻燃機理主要源于金屬離子阻燃新理論。金屬離子的阻燃機理在于：金屬離子起到催化裂解作用，改變了海藻酸大分子的熱裂解過程，減少了可燃物的生成，促進其成炭；海藻酸鹽大分子鏈可以通過金屬離子螯合形成交聯結構，從而使海藻酸鹽纖維的熱裂解溫度要高于海藻酸纖維；大分子中金屬離子會在燃燒過程中形成堿性環境，海藻酸大分子極易發生脫羧反應生成不燃性CO2并稀釋可燃性氣體；海藻酸鹽纖維在燃燒過程中生成的金屬氧化物和金屬碳酸鹽沉淀覆蓋在纖維表面，在凝聚相和火焰間形成一個屏障，隔絕氧氣、阻止可燃性氣體的擴散。

 

　　因此，我們得出結論：海藻酸鹽是天然的本質阻燃高分子，具有優異的阻燃特性，通過實驗研究和理論分析，解釋了該類纖維材料的阻燃機理，它是利用高分子本身所固有的金屬離子而起阻燃作用，我們稱之為金屬離子阻燃機理。

 

　　金屬離子阻燃理論有望應用于其他天然高分子及合成高分子材料的阻燃改性，進而發展新型阻燃高分子材料。

 

　　熔紡合成纖維防熔滴相關研究

 

 

　　東華大學博士研究生 朱士鳳

 

　　熱塑性纖維如滌綸、錦綸等在燃燒過程中會產生熔滴現象，這些高溫的滴落物很容易引燃其他聚合物材料，加速火焰傳播及火災規模的擴大；如果熔融的物質粘在皮膚上，會燙傷皮膚。

 

　　從防熔滴的機理來看，目前有三種方法可以解決熔滴難題：

 

　　一是添加聚四氟乙烯粉末等填料來減少熔體的流動性以防止熔滴；二是使纖維燃燒時在表面形成緊密的炭層，起到保護層的作用以減少熔滴；三是改變聚合物的結構，使聚合物由熱塑性轉變為熱固性來解決熔滴問題。圍繞這些機理，研究者們采用共混法、共聚法、后處理法、接枝和交聯法等途徑實現了防熔滴或者減少熔滴的效果。

 

　　在高能射線輻照對熔滴性能的影響方面，輻射加工是原子能和平利用的主要應用領域之一。它主要是利用放射性核素60Coγ射線和電子束對物質和材料進行加工和處理的一門技術。

 

　　經實驗分析證明：輻射交聯可促進成炭，并對錦綸6的熔滴性能有一定的改善效果，同時力學性能變化在可應用范圍內。今后的工作是篩選合適的阻燃劑與之配合，實現錦綸6的阻燃防熔滴。

 

　　聚芳噁二唑纖維的結構性能

 

　　四川大學高分子科學與工程學院教授 徐建軍

 

　　耐高溫阻燃纖維是一類重要的高技術、高性能纖維，該類纖維可廣泛用于防護制品、過濾材料、電絕緣材料、摩擦密封材料、各種工業織物、耐高溫紙以及航空航天材料等耐高溫領域。聚芳噁二唑（Poly-1,3,4-oxadiazole，簡稱POD）是一種具備良好熱穩定性、化學穩定性、電絕緣性等的耐高溫芳雜環高分子材料。

 

　　通過分子結構設計，我們在傳統POD分子結構中引入具有成環調節和阻燃功能的第三單體，優化了聚合條件和配方，得到高分子量、低粘度（≤200 Pa.s）、高環化度（≥90％）、穩定性良好的紡絲溶液，實現了高濃度（≥10％）下低粘度目標，使紡絲液在較低溫度（≤100℃）下能實現中低壓（≤1.0MPa）、小噴絲孔徑（≤0.1mm）、多噴絲孔（≥250孔.cm-2）紡絲。

 

　　通過優化第三單體的功能與配比，使寶德綸的阻燃性大幅度提高（極限氧指數LOI≥30％），達到了阻燃改性的目的，使得寶德綸纖維既具有一般POD的性能，又具備良好的阻燃性能，成為比Oxalon更為優異的高性能纖維品種。

 

　　寶德綸是一種綜合性能優良的耐高溫阻燃纖維品種，它的耐高溫性優于目前廣泛使用的PPS、Nomex、Tanlon等耐高溫纖維品種，耐腐蝕性好，染色性好，可廣泛應用于高溫濾材和阻燃紡織品。

 

　　芳砜綸纖維的基本性能及研究

 

　　上海特安綸纖維有限公司工程師  張玉華

 

　　芳砜綸纖維，簡稱PSA，商品名為特安綸（TANLON），是由上海紡織集團所屬的上海市紡織科學研究院、上海市合成纖維研究所經多年研制開發的擁有全部核心專利、具有自主所知識產權的耐高溫合成纖維。芳砜綸纖維的成功研發填補了我國耐250℃等級合成纖維的空白。

 

　　芳砜綸是一種具有特殊結構的芳香族聚酰胺纖維，學名為聚苯砜對苯二甲酰胺纖維，該纖維由4,4''-二氨基二苯砜，3,3''-二氨基二苯砜及對苯二甲酰氯的縮聚物制成。

 

　　芳砜綸纖維在生產時改變了國際上其他公司所采用的以間苯二胺為第二單體的傳統工藝路線，引入了對苯結構和砜基，使酰胺基和砜基相互連接對位苯基和間位苯基構成線型大分子。由于大分子主鏈上存在強吸電子的砜基基團-（SO2）-，通過苯環的雙鍵共扼作用，通過苯環的共扼體系，使酰胺基上氮原子的電子云密度顯著降低，所以具有突出的耐熱、耐燃性能，其長期使用溫度為250℃。

 

　　經實驗證明，芳砜綸纖維的耐熱性、高溫尺寸穩定性、耐化學性、吸濕性及染色性能均較為良好。芳砜綸纖維材料多應用于防護制品、高溫過濾材料、摩擦密封材料、電絕緣材料等領域。

 

　　阻燃纖維的檢測技術

 

　　廣州市纖維產品檢測院工程師 羅勝利

 

　　目前紡織品阻燃性能測試比較成熟的測試方法包括：水平燃燒法、垂直燃燒法、45o燃燒法、氧指數法等，不同的測試方法從不同的側面反映織物的燃燒性能。對紡織品阻燃性能的評估一般采用以下指標：續燃時間、陰燃時間、損毀長度、火焰蔓延時間、火焰蔓延速率、火焰蔓延距離、燃燒速度、最小點燃時間、極限氧指數、減光系數、輻射通量等。

 

　　紡織品阻燃性測試標準體系主要存在以下問題：

 

　　一是指標繁多，有重復，須統一簡化，比如“火焰蔓延時間、火焰蔓延速率、火焰蔓延距離、燃燒速度”這幾個指標其實表達的都是一個意思，即燃燒速度。

 

　　二是目前紡織品阻燃性能指標多為評價紡織品燃燒的容易程度和燃燒快慢程度。

 

　　三是現有的標準體系主要針對面料的阻燃測試方法，而不是散纖維。因為紡織材料的燃燒性能不僅和材料本身的屬性有關，還和纖維的集合體結構、混紡情況等方面有關。但是，纖維的阻燃性能測試方法和標準的空白制約了阻燃纖維產品的開發和市場推廣，如果每次試驗都將纖維紡紗織成布，再檢測樣品的燃燒性能，會導致實驗周期很長，成本較高等不利影響。

 

　　另外，阻燃纖維在貿易中一旦碰到質量糾紛，很難分清責任方，因此，我國在2011年10月發布了3項纖維阻燃性能測試行業標準，分別是滌綸纖維、粘膠短纖維、無機阻燃粘膠短纖維的阻燃性能測試，均采用極限氧指數法。