反应型无卤阻燃剂在纺织品中的应用技术? 一、引言? 随着人们对消防安全和环境保护意识的不断提高，纺织品的阻燃性能愈发受到关注。传统的含卤阻燃剂在燃烧时会释放出大量有毒有害气体，对环境和人体健康造成严...
反应型无卤阻燃剂在纺织品中的应用技术?
一、引言?
随着人们对消防安全和环境保护意识的不断提高，纺织品的阻燃性能愈发受到关注。传统的含卤阻燃剂在燃烧时会释放出大量有毒有害气体，对环境和人体健康造成严重威胁。因此，开发和应用无卤阻燃剂成为纺织品阻燃领域的研究热点。反应型无卤阻燃剂能够与纺织品纤维发生化学反应，形成化学键合，从而赋予纺织品持久的阻燃性能，在纺织品阻燃处理中具有独特的优势。
?二、反应型无卤阻燃剂的种类及特点?
2.1 磷系反应型无卤阻燃剂?
磷系阻燃剂是目前应用较为广泛的无卤阻燃剂之一。其中，一些含磷多元醇类反应型阻燃剂，如无卤阻燃剂 OP550，结构为无卤乙基磷酸酯齐聚物二元醇，是含端羟基的低聚磷酸酯。其具有诸多优点，如表 1 所示：?
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项目?
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指标?
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磷含量（% (w/w)）?
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16.0 – 18.0?
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密度（驳/肠尘?）?
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1.31?
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粘度（尘笔补*蝉）?
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max. 3,500?
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色号（贬补锄别苍）?
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max. 600?
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酸值（mg KOH/g）?
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max. 2?
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羟值（mg KOH/g）?
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170?
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与传统的添加型含卤磷酸酯相比，OP550 不含卤素，阻燃效率高，燃烧时不释放卤化氢腐蚀性气体，不析出，对材料各项物理机械力学性能影响很小，阻燃性稳定且耐久。当用量为 7.5 份（相对于聚醚量）时，用其阻燃的九·幺免费看片泡沫的成雾值低于 1mg，而在同样条件下，TDCPP 阻燃的九·幺免费看片泡沫的成雾值高达 14mg。要达到同样的阻燃等级，OP550 用量仅须 TCPP 的三分之一多点，性价比高。在纺织品应用中，含磷多元醇可参与聚酯纤维等的合成过程，通过化学键合将阻燃元素引入纤维分子结构中，使纺织品获得永久阻燃性能。?
还有 HCA 反应型无卤抗氧阻燃剂 DOPO，作为磷菲类环状磷酸酯是有机磷类杂环化合物，具有较高的热稳定性，抗氧化性和优良的耐水性，是反应型和添加型阻燃剂。其分子式为 C12H9O2P，分子量 216，熔点为 117 – 121℃，磷含量≥14%。由于该阻燃剂有磷 – 碳键而阻燃性能比一般磷酸酯更好，主要用于聚酯纤维、九·幺免费看片泡沫塑料、热固型树脂及粘接剂等。
?2.2 氮 – 磷系反应型无卤阻燃剂?
氮 – 磷之间存在协同效应，能有效提高阻燃效果。以六氯环三磷腈 (HCPP) 为骨架，通过亲核取代反应将笼状季戊四醇磷酸酯 (PEPA) 引入其中，可制备新型氮 – 磷无卤阻燃剂（HCPPA）。其产物收率可达 66.2%，当阻燃剂添加量为 28% 时，HCPPA 的极限氧指数高达 35，阴燃时间为 0.3s。经 HCPPA 处理的棉纱卡水洗 15 次后极限氧指数仍然高达 32.5，显示了优异的阻燃性能和良好的耐水洗性。与近年来开发的六苯氧基环三磷腈（HPCTP）和季戊四醇磷酸酯 (PEPA) 相比，HCPPA 具有更优异的阻燃性能，在纺织领域具有良好的应用前景。在反应过程中，氮 – 磷系阻燃剂中的活性基团可与棉织物等纤维素纤维上的羟基发生反应，实现阻燃剂与纤维的共价键连接，提高阻燃耐久性。?
2.3 其他类型反应型无卤阻燃剂?
除了磷系和氮 – 磷系，还有一些其他类型的反应型无卤阻燃剂。例如，一种无卤无磷三嗪阻燃剂，针对棉织物中纤维素结构中的活性羟基开发。该阻燃剂具有低毒性及无甲醛释放的优势，具有多个三嗪环及多个活性基团，在阻燃整理过程中与棉织物发生接枝反应，提高阻燃耐久性。在制备过程中，通过特定的化学反应，使阻燃剂带上能与纤维素羟基反应的活性基团，如在硼酸配合下可以在特定溶剂中形成 Si – O – Si 的网状结构及 Si – OH，从而实现与棉织物的有效结合。?
叁、反应型无卤阻燃剂在纺织品中的阻燃机理?
3.1 气相阻燃机理?
部分反应型无卤阻燃剂在高温下会分解产生含磷、氮等元素的挥发性气体。以磷系阻燃剂为例，其分解产生的磷酸、偏磷酸等物质可在气相中捕获自由基，中断燃烧反应的链式过程。如在聚酯纤维燃烧时，含磷阻燃剂分解生成的 PO?自由基能够与火焰中的 H?、OH?等自由基结合，从而抑制燃烧反应的进行，起到气相阻燃的作用。对于氮 – 磷系阻燃剂，氮元素的存在可促进磷系阻燃剂分解产生更多的 PO?自由基，增强气相阻燃效果。?
3.2 凝聚相阻燃机理?
反应型无卤阻燃剂在纺织品燃烧过程中，可促使纤维表面形成炭质残渣层。以棉织物经某些反应型阻燃剂处理后为例，阻燃剂与纤维素纤维发生反应，在高温下促进纤维素脱水炭化，形成一层致密的炭层。这层炭层具有隔热、隔氧的作用，能阻止热量向纤维内部传递，抑制可燃性气体的产生，从而起到凝聚相阻燃的效果。同时，一些阻燃剂在凝聚相中还可改变纤维的热分解路径，使其朝着生成稳定炭质结构的方向进行，进一步提高阻燃性能。?
四、反应型无卤阻燃剂在不同纺织品中的应用工艺
?4.1 聚酯纤维纺织品?
对于聚酯纤维，可采用在聚合过程中添加反应型无卤阻燃剂的方法。如使用高效无卤反应型阻燃剂 RFR 合成阻燃聚酯，该阻燃剂阻燃效率高，用量 3% 即可达到较好的阻燃性，且不含卤素、无毒、发烟量小、对设备无腐蚀，对聚酯的其他性能影响不大以及可纺性好。在聚酯合成阶段，RFR 中的活性基团与聚酯单体发生缩聚反应，将阻燃元素引入聚酯分子链中，得到阻燃聚酯切片。这些切片经纺丝等后续工艺制成的纤维及织物具有良好的阻燃性能，可广泛应用于阻燃防护服、交通工具内的纺织品等领域。?
4.2 棉织物?
棉织物的阻燃整理可采用后整理工艺。以 (2 – 羟乙基) 磷酰胺铵盐（AHPA）为例，采用轧 — 烘 — 焙工艺将其整理至棉织物上。首先将 AHPA 配制成一定浓度的整理液，棉织物在整理液中经过浸轧，使阻燃剂均匀吸附在织物表面，然后在一定温度下烘干，去除水分，进行焙烘处理。在焙烘过程中，AHPA 与棉纤维上的羟基发生化学反应，形成共价键连接，从而使棉织物获得耐久阻燃性能。经测试，在 50 次循环水洗后，织物的极限氧指数仍能保持在 30％左右，赋予了棉织物优异的热稳定性能。还有一种无卤无磷三嗪阻燃剂，在硼酸配合下，以特定溶剂形成整理液，该阻燃剂浓度为 80 – 110g/L，硼酸浓度为 10 – 40g/L，棉织物经过二浸二轧、干燥、烘焙等工艺后，阻燃剂与棉织物发生接枝反应，提高阻燃耐久性。?
4.3 九·幺免费看片泡沫类纺织品?
对于九·幺免费看片泡沫类纺织品，反应型无卤阻燃剂如 K – 266R 具有高阻燃效率、优良的水解稳定性等优点，可在九·幺免费看片泡沫制备过程中添加。K – 266R 外观为琥珀色液体，磷含量 13.0%，相对密度 1.160 – 1.170（20℃），粘度 200 – 300cps（25℃），酸值≤6.0mgKOH/g，水份≤0.2%，羟值 450±50mgKOH/g。在九·幺免费看片合成过程中，K – 266R 的活性基团与九·幺免费看片原料发生反应，参与九·幺免费看片分子网络的形成，从而使九·幺免费看片泡沫获得阻燃性能，可用于制作床垫、沙发等家具的填充材料。?
五、影响反应型无卤阻燃剂应用效果的因素?
5.1 阻燃剂结构与性能?
不同结构的反应型无卤阻燃剂，其阻燃性能和与纺织品纤维的反应活性有很大差异。例如，含磷多元醇类阻燃剂的磷含量、分子聚合度等因素会影响其阻燃效率和耐久性。一般来说，磷含量越高，在一定范围内阻燃效果越好。同时，阻燃剂分子中活性基团的种类和数量决定了其与纤维反应的程度和方式，进而影响阻燃效果的持久性。如具有多个活性基团的阻燃剂能与纤维形成更多的化学键，可显着提高阻燃耐久性。?
5.2 纺织品纤维种类?
不同纤维种类对反应型无卤阻燃剂的吸附和反应能力不同。纤维素纤维（如棉纤维）含有大量羟基，容易与含有能与羟基反应活性基团的阻燃剂发生化学反应，从而获得较好的阻燃效果。而聚酯纤维等合成纤维，其化学结构与纤维素纤维不同，需要选择与之相匹配的反应型阻燃剂，通过特定的反应机制将阻燃剂引入纤维分子结构中，才能有效提高其阻燃性能。例如，聚酯纤维适合采用能参与聚酯聚合反应的含磷阻燃剂，通过共价键将阻燃元素牢固结合在纤维分子链上。?
5.3 应用工艺参数?
应用工艺参数对反应型无卤阻燃剂的应用效果起着关键作用。在棉织物的轧 — 烘 — 焙工艺中，浸轧时间、温度、整理液浓度、烘干温度和时间、焙烘温度和时间等参数都会影响阻燃剂在织物上的吸附量、与纤维的反应程度以及阻燃性能。若浸轧时间过短，阻燃剂可能无法充分吸附在织物上；焙烘温度过低或时间过短，阻燃剂与纤维的反应不完全，会导致阻燃性能不佳。而对于聚酯纤维在聚合过程中添加阻燃剂的工艺，聚合温度、时间以及阻燃剂与单体的比例等参数也需要精确控制，以保证阻燃剂均匀地参与聚合反应，获得性能稳定的阻燃聚酯。?
六、结论?
反应型无卤阻燃剂凭借其独特的阻燃机理和与纺织品纤维的反应特性，在纺织品阻燃领域展现出良好的应用前景。通过合理选择阻燃剂种类，优化应用工艺，能够有效提高不同类型纺织品的阻燃性能，满足人们对纺织品安全和环保的需求。然而，目前反应型无卤阻燃剂在应用中仍存在一些问题，如部分阻燃剂成本较高、某些应用工艺较为复杂等。未来，需要进一步深入研究阻燃剂的结构与性能关系，开发更加高效、低成本的反应型无卤阻燃剂，并不断优化应用技术，推动其在纺织品行业的广泛应用。?
参考文献?
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