６ 染整技术 ＶｏＩ．３２ Ｎｏ．１０ ０ｅｔ．２０１０ 纺织品的阻燃整理原理及其性能测试方法探讨 赵 磊 （盐城纺织职业技术学院纺织工程系 江苏盐城２２４００５） 摘要：介绍了纺织品的阻燃整理原理，并就几种常用纺织品探讨了国外纺织品阻燃性能的测试方法，同 时就国内的常用阻燃性能的测试原理与方法作了总结。 关键词：阻燃整理；测试方法；性能 中图分类号：ＴＳ １９５．５９２ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ００５—９３５０（２０ｌ０）１０—０００６—０３ 近年来，随着科技的发展，纺织工业不断进 燃。目前阻燃纤维的品种主要有：阻燃涤纶、阻燃 步，纺织品种不断增加。各类装饰用和产业用纺织 腈氯纶、阻燃维纶、阻燃粘胶、芳砜纶、玻璃纤 品的应用领域逐渐扩大，如在高层建筑、商业大 维、聚四氟乙烯纤维、聚酰胺一酰亚胺纤维、聚苯 厦、高级公寓、宾馆、机场、礼堂、室内娱乐场 并咪唑纤维、酚醛纤维等。 所、交通运输等各个场所和领域都可看到，但是大 阻燃纤维阻燃的基本原理是减少热分解过程中可 多数纺织品具有易燃性，已经成为引发火灾的主要 燃性气体的生成和阻碍气相燃烧过程中的基本反应。 隐患。据国外统计，由纺织品引起的火灾约占火灾 其次，吸收燃烧区域中的热量，稀释和隔离空气对阻 总数的４０％以上。特别是建筑住宅火灾，纺织品引 止燃烧也有一定的作用，主要的一些理论如下： 起的着火蔓延而引发的火灾所占的比例更大。因 １．１表面覆盖阻燃 此，纺织品的阻燃问题越来越受到社会各界的普遍 有些物质（如硼纱、硼酸等）加热时熔融，在纤 重视，世界各发达国家早在２０世纪６０年代就对纺织 维表面形成一层玻璃状的膜，能够阻碍氧的提供； 品提出了阻燃要求，并制定了有关的阻燃标准和法 或像磷化物那样，主要在固相产生作用，促进碳 规，研究新的阻燃测试方法和仪器。 化，阻止可燃性气体的释放。有的阻燃剂也可能受 ｌ 阻燃理论 热分解，产生不燃性气体浮在纤维表面隔离空气或 稀释可燃性气体，从而产生阻燃效应，￣ｔＩＫＨＣＯ。热分 所谓阻燃，不是指阻燃整理后的纺织品在接触 解产生的ｃ０ 气体。 火源时不会燃烧，而是指使织物在火焰中能降低其 １．２吸热阻燃 可燃性，能减缓蔓延的速度，不形成大面积的燃 通过阻燃溶剂吸热脱水、相变、分解或其它 烧；而离开火焰后，能很快白熄，不再燃烧或阴 吸热反应，降低聚合物表面和燃烧区域的温度， 收稿日期：２０１０—０４—３０ 从而减慢高聚物的热分解速度。这类化合物包括 作者简介：赵磊，男，１９８４年生，硕士生，助教。主要研 Ａ１ ２０３・３Ｈ２０、ＴｉＯ２、ＴｉＯ３、Ｚｎ０和ＢａＯ等。Ａ１２０３。３Ｈ２０之 究方向为纺织新材料，新技术 所以能够抑制燃烧，是由于在加热时，这种三水化 赵磊：纺织品的阻燃整理原理及其性能测试方法探讨 ７ 合物吸热，可延缓升温。当温度升￣Ｕ２２２℃￣２３０￣Ｃ 纺织品的阻燃性能测试方法有多种，各国几乎 都有自己的国家标准，不同种类的纺织品有不同的 测试方法，有些纺织品也可以用不同的测试方法来 评价其阻燃性能。 时，三水氧化铝分解成无水氧化铝和水，能更多地 吸收热量，而水蒸汽又可使可燃性气体稀释与冷 却，从而达到阻燃目的。 １．３凝聚相阻燃 凝聚相阻燃主要是利用阻燃剂影响聚合物的分 解过程，减少可燃性气体的产生。这种方法对纤维 ２．１国外纺织品的阻燃性能测试方法 国外对不同种类的纺织品，采用了不同的阻燃 性能测试方法，以下是几类常见纺织品的阻燃性能 素材料特别有效。 纤维素受热时，可沿着两个方向发生热分解， 它可以经过生成左旋葡聚糖的中间产物而形成挥发 性的有机可燃性低分子物；另外，可以在酸性物质 的催化下，形成水和不易燃烧的碳ｎ ，” 。 １．４气相阻燃 通常认为，在聚合物燃烧过程中，大量生成的 自由基促进气相阻燃反应。如能设法捕捉并能消灭 这些自由基，就可控制燃烧，达到阻燃的目的。实 践证明，通过添加少量具有捕捉自由基效果的抑制 剂，可显著提高阻燃性能。这种方法对于防止以自 由基进行的火焰传播，效果也很显著 。 １．５尘粒的壁面效应 当自由基与器壁或尘粒表面接触时，可能失去 活性。在尘粒或容器壁面可发生下述反应： Ｈ。＋０２＝Ｈ０２‘ 这样，由于在尘粒表面生成大量活性比Ｈ・、ＨＯ・等 低得多的Ｈ０，・，从而可以抑制燃烧过程的继续进行。 例如，将氧化锑与有机卤素阻燃剂并用，通过 阻燃剂的协同效应来发挥阻燃效果。在燃烧过程 中，氧化锑与卤化氢反应，生成卤化锑，它在燃烧 区热分解，产生氧化锑微粒子。可以认为，氧化锑 的阻燃效果的一部分就是依靠这样生成的尘粒的壁 面效应所致。 １．６熔滴效应 某些热塑性合成纤维，如聚酰胺、阻燃涤纶， 在加热时发生收缩熔融，与空气的接触面积减少， 甚至发生熔滴下落而离开火源，使燃烧受到一定的 阻碍。纤维素纤维与聚酯纤维的混纺织物，因为纤 维素纤维不发生熔融而阻碍聚酯的熔滴作用，使它 们的阻燃改性更为困难。 ２国内外纺织品的阻燃性能测试方法 测试方法。 ２．１．１普通服用纺织品的阻燃性能测试 美国和加拿大在测试普通服用纺织品时，采用 的测试方法是按照１６Ｃ．Ｆ．Ｒ１６ＩＯ￣ＨＡＳＴＭ １２３０标准， 两者大致相同，都是４５。倾斜燃烧法，在规定的点 火源（丙烷或丁烷气体）下点燃试样，点燃时间为 １ Ｓ，记录火焰烧断止动绳所需的时间，时间越长， 说明该试样的阻燃性越好 。 此外，日本的服装燃烧试验法采用了伞形法和 人体模型法。使用热传感器自动记录接近火源时服 装各部位的热传导率和达到最高热传导率所用的时 间，以便了解服装燃烧时对人体的灼伤情况。这样 测得的燃烧性能与火灾的实际情况更加接近。采用 模拟铜人测试法评价在极端不利条件下内衣及罩袍 总体的防火保护效果。在测试时，让铜人穿上防护 服，铜人身上许多温度传感器连接到计算机上，再 点燃分布在铜人周围的多个燃气喷口，用计算机监 控温度及预定的人体易受损部位的烧伤程度，试验 后可打印出有关该防护装备的保护时间和保护程度 的详细报告。 ２．１．２）Ｌ童服装的阻燃性能测试 美国和加拿大采用的是１６Ｃ．Ｆ．Ｒ１６１ ５和１６Ｃ． Ｆ．Ｒ１６１６中所规定的测试方法，该方法基本原理是将 经过调湿的５块８．９ ｃｍ×２５．４ ｃｍ的试样，逐块垂直悬 挂在规定的实验箱中的试样架上，在控制条件下， 用标准火焰（甲烷气体）沿试样的底边引燃一定时间 （３ｓ），测量炭化长度和阴燃时问。 ２．１．３床垫的阻燃性能测试 美国在对床垫类产品进行测试时，采用的是 １６Ｃ．Ｆ．Ｒ１６３２中规定的测试方法。这种方法是将ｌ８支 点着的香烟作为标准点火源，将其置于床垫或其试 样的不同部位，然后测定床垫的抗点燃性，如果炭 化长度超过了５０．８ ｍｍ（２英寸），则不符合要求。加拿 ８ 染整技术 Ｖ０ｌ－３２ Ｎｏ．１Ｏ 大也采用的是香烟法（专门的实验用香烟，长８５±２ ｍｍ），要求对１０个［（３００－＋－５）ｍｍ×（３００±５）ｉｎｔｏ］的试样 进行测试，燃尽香烟后炭化长度不能超过５０ ｍｍ，并 且试样续燃时间不超过１０ ｍｉｎ。 ２．１．４地毯的阻燃性能测试 美国和加拿大都采用片剂法，基本原理是将干 燥过的地毯试样水平置于规定的环境中，然后把一 片剂置于试样的中心，将片剂点燃。但在最后测量 和记录时，美国标准是测量试样炭化部分的最大长 度，加拿大标准是测量试样边缘到炭化部分的最短 距离。 ２．２国内纺织品的阻燃性能测试方法 我国纺织品燃烧性能的测试方法也有很多，比 较常见的方法有：垂直法，氧指数法、倾斜法、水 平法等。 ２．２．１垂直法 ＧＢ／Ｔ ５４５５￣为垂直法。该方法是将试样垂直放 置在试样箱中，在试样下方用规定的燃烧器点燃， 火焰高度为４０±２ ｍｍ，点火时间为１２ Ｓ，测定规定 点火时间后，试样的续燃时间、阴燃时问及损毁长 度，同时注意是否有熔融、滴落物引起试验箱底部 脱脂棉的燃烧或阴燃，此方法操作简单，是最为常 用的测定阻燃性能的方法之一。 ２．２．２氧指数法 该方法是将试样夹于试样夹上垂直放在燃烧筒 内，在向上流动的氧、氮气流中，点燃试样上端， 观察其燃烧特性，并于规定的极限值（续燃时间或阴 燃时间为２ ｍｉｎ；损毁长度为４０ ｍｉｎ）比较其续燃时间 或损毁长度。通过在不同氧浓度中的一系列试验， 可以测得维持试样燃烧时氧气的最低氧浓度值。氧 指数法灵敏度高，对试验条件以及操作人员的要求 也比较高。 ２．２．３倾斜法 倾斜法有两种方法：一种是测定损毁面积和接 焰次数（ＧＢ／Ｔ １４６４５）；另一种是测定燃烧速率（ＧＢ／Ｔ １４６４４）。前者适用于测定阻燃纺织品；后者适用于 测定易燃纺织品穿着时，一旦点燃后燃烧的剧烈程 度和速度，不适用于阻燃纺织品。在此仅介绍前一 种方法。 （１）损毁面积的测定 ０ｃｔ．２Ｏ１Ｏ 将试样放入试样夹，与水平呈４５。角放置在试验 箱中，在试样下端施加规定的点火源，火焰高度为 ４５±２ ｉｎｍ；点火时间为３０ Ｓ，点火时间结束后，测量 织物的续燃时间、阴燃时间、损毁面积及损毁长度。 （２）接焰次数的测定 此方法适用于测定遇火熔融收缩的纺织品。每 块试样长ｉ００ ｍｍ，质量为１ ｇ，将试样卷成筒状塞入 试样支撑螺旋线圈中，螺旋圈与水平呈４５。角放置 在燃烧箱中，用规定的点火器对试样下端点火，火 焰高度为４５±２ ｍｍ，测量织物燃烧距实验下端９０ ｍｍ 处需要接触火焰的次数。 ２．２．４水平法 我国行业标准ＦＺ／Ｔ ０１０２８就是此类方法。实验 时，将试样放在试样夹上，水平放置于试验箱中， 在试样的头端点火１５ｓ，测定火焰在试样上蔓延的距 离以及蔓延此距离所用的时间，计算出燃烧速率， 水平法主要用于对汽车内饰装饰材料进行考核。 ３结束语 阻燃性能测试是检验纺织品是否具有阻燃性的 方法，快速、准确测试纺织品的阻燃性能是阻燃测 试的发展趋势。纵观国内外的各种阻燃性能测试方 法，特别是燃烧法的原理基本是一致的，只是在点 火源、试样大小及放置位置和测试指标之间有一些 差异。 ４参考文献 ［１］常涛，胡延新．浅谈阻燃织物［Ｊ］．天津纺织科技， ２００２，（１）：３７． ［２］Ｋｙｂｕｒｚ—Ｂｆｂ（ｃｏｍｐａｎｙ）．Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ［Ｊ］．Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｈｏｒｉｚｏｎｓ，Ｊｕｌ／Ａｕｇ２００７，ｐｌ１． ［３３ Ｋａｎｎａｎ．Ｍ．Ｓｕｒｂｒａｍａｎｉａｎ Ｓｅｎｔｈｉ１，Ｇｅｅｔｈａｍａｌｉｎｉ． Ｒ．Ｆ１ａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｅｘｔ ｉ ｌｅｓ Ｐａｒｔ－Ｉ Ｉ：Ｆ１ａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｆｉｂｅｒｓ［Ｊ］．Ｍａｎ—Ｍａｄｅ Ｔｅｘｔｉ１ｅｓ ｉｎ Ｉｎｄｉａ，Ｍａｒ２００５，Ｖｏ１．４８ Ｉｓｓｕｅ３，ｐ１０４￣１１２． ［４］Ｌｅｖｉｎ ｉ．Ｆｌｕｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ，１９７５． ［５］李红燕，张渭源．织物阻燃技术的现状及发展［Ｊ］．毛 纺科技，２００７，（８）：２８￣３２． ［６］Ｄｒ．Ｍ．Ｗ．Ｒａｎｎｅｙ．Ｆｌｕｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｅｘｔｉｌｅｓ １９７０［ ． ［７］Ｔ・Ｍｕ１ｌｅｒ，肖敏．纺织品阻燃整理［Ｊ］．国际纺织导 报，２００１，（１）：６７￣７０． （下转第４１页） 第３２卷第ｌＯ期 ２０１０年ｌＯ月 卢霜：不同抗静电剂协同效应的研究 ４１ 抗静电性能测试：按ＦＺ／Ｔ ０１０４２—１９９６标准测 表３后整理助剂对抗静电剂性能整理配方 试。测试温度２０＂Ｃ，相对湿度４５±５％。 洗涤条件：按国标ＧＢ１２０１４—８９的附录Ｂ进行。 ３结果与讨论 ３．１ ＤＭ一３７２３和聚阳离子化合物不同比例对抗静电效 果的影响 整理剂用量及洗涤前后抗静电效果见表１。 表４后整理助剂对抗静电剂性能的影响 表１整理剂用量及洗涤前后抗静电效果 （１）（２） （３） （４） （５） （６） （７） 静电压（Ｖ）１４０６ ２３５２ ２３３６ １２４４ ２４２６ ２５２ ２５０８ ２４２８ 半衰期（ｓ）０．８３ ８．５１ ２．７１ ０．６０ ２０．８３ １３０ １２１ ３６．１３ 静电压（Ｖ）２５８２ １９４６ １７０６ １７０２ １５８４ ２１７６ ２５６０ 由表４看出，降低亲水性的后整理助剂使抗静电 …半衰期（ｓ）１．７３ １．３５ １．３７ １．３２ １．１２ ４．４１＞９９ 剂性能明显下降，亲水助剂则有所帮助或影响不大。 …静电压（Ｖ）２５６７ ２３７１ ２３９０ ２３９６ ２４１４ ２６１４ 沅一十仄 ４结论 半衰期（Ｓ）３８．０ ２０．３２ ２０．６ １６．０ １８．９ １５０ 由表１数据可以看出，相同用量情况下，两种助 （１）抗静电剂ＤＭ一３７２３和聚阳离子化合物是两 剂单一使用时抗静电效果明显不及两种助剂复合使 种不同类型的抗静电整理化合物，它们的作用原理 用的效果，助剂的比例不同对抗静电效果的影响也 有所不同，前者是提高纤维表面的吸湿性，而后者 不同。综合来看，比例为ＤＭ一３７２３：聚阳离子化合物 是在纤维表面形成离子层，当两者结合在一起，通 约为１：１起到最好的效果。 过ＤＭ一３７２３的吸水作用，提高聚阳离子化合物的电离 ３．２抗静电剂用量对抗静电效果的影响（见表２） 能力，两者的相辅相成而起到增效作用，比单独使 表２用量对抗静电效果的影响 用具有更明显的抗静电效果。 不洗 洗二十次 （２）抗静电剂ＤＭ一３７２３与聚阳离子化合物的比 ＤＭ－３７２３（ｇ／Ｌ）２．５ ５ １０ ２０ ２．５ ５ １０ ２０ 例约为１：１起到最好的抗静电效果，暂时性抗静电整 理两种助剂用量各为５ｇ／Ｌ，耐久抗静电整理需要增大 聚瞒子化合物（ ２．５ ５ １０ ２０ ２．５ ５ １０ ２０ Ｎ２０ ｇ／Ｌ。 静电压（Ｖ） １７４８ １４９９ １２３４ ９８５ ２３８８ ２４６１ ２４００ ２２５０ （３）降低织物亲水性的助剂对抗静电整理有一 半衰期（ｓ） １．７ｌ ｌ＿３３ ０．６３ ０．４１ ３２．５９ ２０．７ １３．２ ５．４３ 定影响，因此宜选用亲水性助剂同浴整理。 从表２得知，抗静电剂用量越大，抗静电效果越 好，一般的抗静电整理用量为５～１０ ｇ／１，耐久性整理 ５参考文献 需要大于２０ ｇ／１。 ［１］田瑶珠等．不同类型四种抗静电剂在ＰＥ—ＨＤ中的应用效 ３．３后整理助剂对抗静电剂性能的影响（整理配方 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