打造世界一流阻燃纤维 贡献中国智慧

文/宋西全 关振虹 杨文华 毕景中

阻燃防护服是个体防护用品中应用最为广泛的品种之一，其防护原理主要是采取隔热、反射、吸收、碳化隔离等屏蔽作用，保护劳动者免受明火或热源的伤害。人体皮肤对热是非常敏感的，当皮肤接触44 ℃以上高温时就会出现烧伤，最先发生创痛形成I 度烧伤，继而起泡，出现Ⅱ度烧伤。在55 ℃时，Ⅰ度烧伤维持20 s，以后Ⅱ度及Ⅲ度烧伤出现。在72 ℃时，则完全烧焦。因此，在石油、化工、机械、林业、建筑等众多行业，都应采用阻燃防护服，更好地保护普通劳动者的生命安全。

阻燃防护服的种类

阻燃防护服的材料大致可分为两类，一类是利用阻燃整理剂对织物进行阻燃整理得到的整理型阻燃面料；另一类是以阻燃纤维（包括改性阻燃纤维和本质阻燃纤维）为原料进行纯纺，或者与其他纤维混纺，再经织造染整加工得到的阻燃面料。

后整理阻燃类

目前，国内大部分个体防护领域，仍采用经阻燃整理的纯棉或涤棉面料为主。该类产品普遍存在洗涤后阻燃性能显著下降，使用寿命短、耐高温性能差，强度特别是撕破强度低、舒适性能差等缺点，因此通常不作为高档阻燃产品使用。另外，针对阻燃剂的致癌性和毒性问题，联合国卫生组织曾委托欧美的三家检测公司进行了测定分析，最后得出相同的结论：除了锆系和铌系阻燃剂之外，其他所有有机阻燃剂全部具有致癌性。因此，美国和欧盟禁止在本国生产整理型纺织品和禁止整理型阻燃纺织品进入市场。

阻燃纤维类

通常分为两类：改性阻燃纤维和本质阻燃纤维。改性阻燃纤维就是在本身不阻燃的聚合物中，加入少量的阻燃单体，通过共混、共聚，接枝以及辐照交联等方法制成的具有阻燃性能的纤维。该方法工艺简单、可纺性好、成本较低，易于工业化，因此应用较多。但改性阻燃纤维也存在纤维强度低、阻燃性能较差、环保压力大等缺点；部分产品还存在熔融滴落、烟雾过大等现象。

本质阻燃纤维是指依靠防护材料本身分子结构形成的阻燃和隔热性能，其相应性能不会随着条件变化而下降的纤维。该类纤维柔软、有弹性，具有一定加工性能。重点是指一些梯形结构、金属螯合、分子高度交联或芳杂环类高聚物以及大分子中含有卤素的高聚物，如丙烯腈预氧化（PO）纤维、间位芳纶（PMIA 纤维）、对位芳纶（PPTA 纤维）、聚芳酯（PAR）纤维、芳砜纶（PSA）、聚酰亚胺（PI）纤维、聚苯硫醚（PPS）纤维、聚苯并咪唑（PBI）纤维、聚醚（PEI）纤维和酚醛（PN）纤维等阻燃纤维，其中芳纶纤维作为一种性能优异的本质阻燃纤维，逐渐成为目前阻燃防护服中应用最为广泛、成熟的高性能纤维材料。

芳纶类面料属永久阻燃面料，阻燃性能不会随水洗次数增加而降低，绿色环保。面料阻燃性能优异，续燃、阴燃时间均小于2 秒；面料断裂与撕破强力高，面料轻薄透气性好，服装使用寿命长；面料遇火燃烧后隔热性能优异，烟气含量极低，更大程度保护了生命安全。

间位芳纶的性能

间位芳纶（全名聚间苯二甲酰间苯二胺，又称芳纶1313），是由间苯二甲酰氯和间苯二胺合成的有机纤维。间位芳纶化学结构稳定，具有以下几项优越的性能：

优异的耐热性

可在200 ℃下长期使用，具有良好的尺寸稳定性。

超强的阻燃性

属于本质阻燃纤维，极限氧指数LOI值≥28%，不会在空气中自燃、融化或产生熔滴；遇到极高温度时，纤维会迅速膨胀碳化，形成特有的绝热屏。用间位芳纶纤维生产的防护面料表现出极佳的阻燃性能。

国产原液着色间位芳纶短纤

国产间位芳纶纱线

国产间位芳纶长丝

杰出的电绝缘性

用芳纶纤维制成的芳纶纸可使机电产品的耐温绝缘性能达到H 级（180 ℃）。

优良的化学稳定性

具有非常优良的耐大多数化学物质的性能，能耐大多高浓的无机酸。常温下，耐碱性能较好。

良好的机械特性

间位芳纶纤维的低刚度高伸长的特性使其能够用常规的纺织机械进行加工。其短纤可以用一般毛棉织机加工成多种织物或无纺布。

国产间位芳纶产品迭代进步

国际上间位芳纶生产企业主要包括美国杜邦公司、日本帝人公司。美国杜邦公司率先实现间位芳纶商业化生产，间位芳纶产能全球第一，其间位芳纶技术水平、产品性能及产业规模均处于国际领先地位。

国内从20 世纪90 年代开始研究间位芳纶生产技术，2004 年实现产业化，近年来发展迅速，产品质量与产品性能大幅提升。其中发展速度最快的是泰和新材，产能跃居国内第一、全球第二位。国产间位芳纶产品目前主要有10 大系列，200 多个品种，全球品种最多，主要包括本白短纤、有色纤维、易染纤维、导电纤维、丝束、短切纤维、长丝、沉析纤维以及芳纶纸。

2018 年，全球间位芳纶的总产能3 万9500 吨，国产间位芳纶产能1 万2000 吨，占比30.4%，排名仅次于美国。间位芳纶生产工艺过程主要分为聚合与纺丝，国产间位芳纶聚合采用低温溶液聚合工艺，纺丝为湿法纺丝，该工艺生产的间位芳纶产品优点是纤维力学性能优异，纤维指标断裂强度3.5 ～5.0 cN/dtex，断裂伸长率25%～50%，卤素含量低，阻燃性能优良。

国产间位芳纶主要应用领域有阻燃防护材料、高温烟尘过滤材料、其他技术性纺织品，其中阻燃防护包括军警战训服、消防服、救援服、电焊服、炉前服、石化工装、防电弧服、阻燃毡、隔音毯以及家用阻燃纺织品；高温烟尘过滤包括钢厂、水泥厂以及沥青搅拌站的耐高温滤布；其他技术性纺织品包括高温传送带、汽车高温胶管、音响喇叭布等。

间位芳纶受其应用领域所限，目前全球产能不到4 万吨。高昂的成本是制约高新技术纤维扩大应用的阻碍之一。原料成本偏高、芳纶纤维生产效率低下导致成本居高不下。因此，通过技术进步、提高原料以及纤维的技术水平和生产效率，大大降低生产成本是间位芳纶技术发展方向的主流。

近几年，美国、日本和中国纷纷加大了对间位芳纶应用技术的研究。中国制定了《间位芳纶短纤维》《阻燃服》《森林防护服》等多项关于阻燃方面的国家标准，还建立了国家芳纶工程技术研究中心、省级芳纶纤维材料重点实验室和博士后科研工作站、企业院士工作站等创新平台，建设了完备的芳纶关键技术研发及工程化基础设施。同时，国内已成立了应用技术检测中心，为下游应用提供全面的技术支持，满足终端客户需求。高性能差别化是间位芳纶行业未来的主要发展趋势，国内企业生产的间位芳纶性能已达到进口产品水平，产品市场应用实现全面覆盖。

随着国内间位芳纶产能不断扩大，生成技术迭代发展，产品性能不断优化，国内间位芳纶产品制造成本将大幅度下降，进一步提升国际综合竞争力，为阻燃防护产品广泛应用提供坚实的基础。