公认的环境友好型阻燃剂主要指无卤、无甲醛 的阻燃剂.该类阻燃剂可以最大限度地减少对人体健 康和环境的危害,真正实现低毒、低烟、无环境污染.
根据材料的加工方法,阻燃剂可分为添加型阻燃
剂和反应型阻燃剂;按化学成分不同,阻燃剂可分为 无机阻燃剂、有机阻燃剂、有机和无机的复合或复配 阻燃剂 3 种.本文按化学成分分类的方法综述了目前 主要的环保型阻燃剂.
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Levchik 等[7-8]对滑石粉、二氧化锰和聚磷酸铵在 聚酰亚胺中的协同作用进行了研究,发现它们能提高 膨胀碳层的绝热性能,从而改善材料的阻燃效果.
蔡再生等[9]对羊毛做预氧化处理后,用含 ZnO 等 金属氧化物溶胶的阻燃液进行阻燃整理,提高了羊毛 织物的阻燃性能,且无毒环保. 1.4 可膨胀石墨
通过化学引发、电子辐射、等离子引发的方法对织物 进行阻燃整理,耐久阻燃效果好,对织物其他应用性 能无影响. 2.2 有机氮系阻燃剂
有机氮系阻燃剂主要有双氰胺、联二脲、胍类化 合物、三聚氰胺和三聚氰胺盐,主要优点是无卤、低 烟、低毒,不产生腐蚀性气体,挥发性小,对热和紫外线 较稳定,阻燃效果好且价格低廉.氮系阻燃剂在吸热 后分解产生不燃性气体[17],如 NH3、N2、NO2、CO2 和 H2O 等.其品种有:三聚氰胺三聚氰酸盐(MCA)、季戊四醇 双磷酸酯三聚氰胺盐(MPP).目前,我国阻燃剂总生产 能力约为 10 万 t/年,并且以卤系阻燃剂为主,占总产 量的 80％以上,而氮系及其复合型阻燃剂仅占 10％ 左右.随着阻燃环保法规的完善和高分子材料应用领 域的扩展,对阻燃剂的要求越来越高,因此,氮系阻燃 剂的需求量将成倍增长.
彭治汉等[21]将甲基乙烯基二氯硅烷和亚磷酸二 甲酯在氮气保护下制得一种含硅膦酸酯阻燃剂.有机 硅与有机磷协同促进成碳,且该阻燃剂分子上带有羟 基,可直接接枝到棉和粘胶上,使织物获得耐久阻燃性.
摘 要： 环保型纺织品阻燃剂主要包括无机阻燃剂、有机阻燃剂、无机与有机复合或复配阻燃剂 3 种,较系统地综述了这 3 种
阻燃剂的研究现状,在此基础上,提出研发环保高效、多功能阻燃剂以及阻燃技术的改进是今后纺织品阻燃剂的主要发展方向. 关键词： 纺织品; 环保; 阻燃剂; 研究进展 中图分类号: TQ314.24+8 文献标识码: A 文章编号: 1004-0439(2014)04-0004-06
Key words: textiles; environmental protection; flame retardant; research progress
纺织品多为易燃或可燃性材料,如何减少纺织品 燃烧的危险性和燃烧时有毒气体的释放,引起了人们 的普遍关注和重视.随着消防环保法规和纺织品燃烧 性标准的建立和完善,对阻燃纺织品的性能要求也越 来越多.为此,纺织品燃烧性技术法规逐渐成为各国 技术贸易壁垒的重要组成部分[1].阻燃制品能够从源 头上降低火灾的发生,因此对纺织品阻燃性能的研究 显得极为重要,清洁、高效、与纺织品相容性好的环保 型阻燃剂成为阻燃技术发展的重中之重.
收稿日期：2013-05-16 基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12531768);黑龙江省研究生创新科研资金项目(YJSCX2012-393HLJ) 作者简介：隋智慧(1971-),男,黑龙江甘南人,教授,博士,主要研究方向:轻纺助剂及天然纤维改性研究.
4期
隋智慧，等：环保型纺织品阻燃剂的研究进展
Research progress of environmental friendly flame retardants for textiles
SUI Zhi⁃hui1,2, SONG Jia1, PANG Wei⁃wei1, ZHAO Xin1,2
[1. School of Light Industry and Textile Engineering, Qiqihar University, Qiqihar 161006, China; 2. Engineering Research Center of Flax Processing Technology (Qiqihar University), Ministry of Education, Qiqihar 161006, China]
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合物的粘接力及界面亲合性.董延茂等 发 [6] 明了一种
含有氢氧化镁的复合膨胀型阻燃剂,将 B、N、P 3 种元
素结合在同一阻燃剂分子上,并与纳米氢氧化镁复
合,通过各种元素的协同作用改进阻燃效果,降低阻
燃剂的用量.所述阻燃剂结构式如下:
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第 31 卷第 4 期 2014 年 4 月
印染助剂 TEXTILE AUXILIARIES
Vol.31 No.4 Apr.2014
环保型纺织品阻燃剂的研究进展
隋智慧 ， 1,2 宋 佳 1， 庞薇薇 1， 赵 欣 1,2
[1. 齐齐哈尔大学轻工与纺织学院， 黑龙江齐齐哈尔 161006； 2. 亚麻加工技术教育部工程研究中心 （齐齐哈尔大学）， 黑龙江齐齐哈尔 161006]
可膨胀石墨[10]是由天然石墨经浓硫酸酸化处理, 然后水洗、过滤、干燥,最后在 900~1 000 ℃下膨化制 得.其阻燃机理是:在聚合物表面形成碳层,使可燃物 与热源隔开;在膨胀过程中释放夹层中的酸根离子, 结合燃烧产生的自由基,从而中断链反应;还可在膨 胀时大量吸热,降低体系的温度.其与磷化合物和金 属氧化物复合使用,能产生协同作用,使用少量就能 达到阻燃目的.
郑强等[18]用多异氰酸酯和多元醇反应,再将中间 体用氨烃基聚硅氧烷扩链,最后用碱液中和、分散制 得阻燃剂,由于同时含 P、N、Si 并以水为分散液,阻燃 效果好,环保.
关晋平等[19]采用 N-羟甲基-3-(二甲氧基膦酰基) 丙酰胺(Provatex CP)对真丝织物进行阻燃整理,产品 的限氧指数可达 30%以上,阻燃效果良好;织物有一 定程度的泛黄,强力稍有下降,但不影响服用性能. 2.3 有机硅阻燃剂
有机硅阻燃剂[20]是发展较晚的阻燃剂之一,开发 要远远晚于卤系阻燃剂及磷系阻燃剂,但以其优异的 阻燃性(低燃速、低释热、防滴落)、良好的加工性及力 学性能,特别是对环境友好(低烟、低 CO 生成量)而备 受关注,具有广阔的发展前景.有机硅阻燃剂可分为 线性聚硅氧烷有机硅阻燃剂、带支链的聚硅氧烷有 机硅阻燃剂和其他类有机硅阻燃剂,发展最迅速的是 聚硅氧烷.
1 无机阻燃剂
1.1 无机磷系阻燃剂 无机磷系阻燃剂主要有红磷、聚磷酸铵、磷酸铵
和磷酸氢铵等.红磷是应用最广、研究最多的阻燃剂 之一,具有抑烟、低毒、高效的特征,但在空气中易氧 化变质、自燃.通常在使用前对红磷进行微胶囊化处 理,使其同时具有热稳定性和阻燃性[2].Liodakis S 等[3] 报道了磷酸氢二铵和磷酸铵等无机磷阻止纤维素纤
大的问题,阻燃效果好,并且对棉织物的物理机械性
能几乎没有影响.
张志伟[14]以新戊二醇、三氯硫磷为原料,三乙胺
或环己烷为溶剂,发明了一种二硫代磷酸新戊二酯阻
燃剂,其结构式为:
Ｈ３Ｃ Ｃ ＣＨ２Ｏ
Ｈ３Ｃ
ＣＨ２Ｏ
Ｓ
Ｓ
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ＯＣＨ２
ＣＨ３
该 发 明 的 工 艺 简 单 、过 程 短, 原 料 广 泛 、价 格 低 廉,收率高、产业化前景广;由于同时含有磷、硫 2 种高 效阻燃性元素,磷-硫协同作用可大大增强纤维素的 阻燃性能,是一种高效耐久型阻燃剂.
31 卷
酸酯.有机磷系阻燃剂的阻燃机理[12]:磷化合物在加热
初期,生成具有脱水作用的挥发性酸,使纤维碳化达
到阻燃效果.有机磷系阻燃剂与卤系阻燃剂相比,燃
烧时烟雾小、无有毒气体及腐蚀性气体放出,而且其
添加量少,降低了无机阻燃剂高添加量对材料物理机
械性能的影响.无卤磷酸酯的阻燃效率很高,对高分
子材料光稳定作用影响小,而且其分子中的 C—P 键
5
维热解和燃烧的机理.
1.2 无机硼系阻燃剂
无机硼系阻燃剂以硼酸、硼砂和硼酸锌为主,该
系阻燃剂可明显提高材料的耐火、阻燃和抑烟性能,
使其燃烧时较少散发出有毒、有害气体.早期使用的
多为 30%硼酸和 70%硼砂的混和物,阻燃效果不错,
但不耐水洗.
Colomba D B 等[4]用硼酸浸渍杉木后降低了木材
物的手感,是高效、无卤、环境友好且耐久性良好的阻
燃剂.
陈国强等[16]发明了一种乙烯基有机磷系阻燃剂,
主要为乙烯基磷酸酯,其结构式为:
Ｒ１ Ｏ
Ｏ
Ｈ２Ｃ Ｃ Ｃ Ｏ Ｒ Ｏ Ｐ ＯＲ２
ＯＲ２
其中,R1=H 或 CH3,R=CH2或 C2H4,R2=CH3、C2H5或 Ph.可
Abstract: Research status of environmental friendly flame retardants for textiles were systematically re⁃ viewed, mainly including inorganic flame retardants, organic flame retardants and the composites and complex⁃ es of above two types. On this basis, it was pointed out that the main development direction of textile flame retardant was to develop environment-friendly, high efficiency and multi-functional flame retardants and im⁃ prove the fire-proofing technology.