织物阻燃整理方法的研究进展及趋势

王静娴

（中纺新材料科技有限公司 天津 301700）

随着社会的发展与科技的进步，安全隐患与火灾情况也日益增多。阻燃防护服作为保护高温情况下一线工作人员及消防员健康安全的重要防护装备，广泛应用于冶金、石油化工、焊接、消防火灾救援等行业[1]。目前对阻燃防护服的研究涵盖了阻燃纤维、阻燃结构以及阻燃后整理等各个研究方向，呈现出多元化、多方向交叉的研究态势，对于获得性能优良的阻燃织物具有积极的推动作用。阻燃纤维和阻燃结构是从分子微观角度和织物宏观结构上对织物进行阻燃改性，具有良好的耐久性和耐洗性，但是针对不同的纤维以及织物分子改性的手段较为复杂，并且改性手段较为有限，后期应用时要考虑织物的应用领域及阻燃适用范围。织物阻燃后整理主要是通过物理或化学方法对织物进行后期涂层、等离子接枝、烘焙，使织物获得阻燃功效，相对于阻燃纤维和阻燃结构织物，阻燃后整理工艺简单，成本低廉，适用于大部分织物，因此在很多领域都有了广泛应用。

2 阻燃防护服的国内外现状

世界各国每年都会有成千上万消防员或者普通工作人员因防护服阻燃效果欠佳引起皮肤灼伤或者烧伤，优良的阻燃织物能阻隔火势，将火灾引起的人员与财物损失降至最低。因此，国内外科研人员都投入大量精力进行阻燃防护织物领域的研究。国内阻燃防护织物的研究起步较晚，但随着科研工作者多年的不断探索，在阻燃防护的面料组合、制作工艺、结构设计以及整理工艺方面取得了较大的进步。目前国内阻燃整理的织物生产技术与国际先进技术还有差距，特别是产品在耐洗性、低卤性、低毒性等方面的特性还需继续改进。

3 防护服阻燃整理方法的研究现状

3.1 溶胶凝胶阻燃整理法

溶胶凝胶阻燃整理法是用合适的化合物作为反应前驱体，均匀混合后，通过水解缩合等化学反应，在织物表面形成阻燃性涂层，阻止空气中的氧和热量进入织物形成易燃空间，从而达到对织物的阻燃整理。张小芳等[2]用正硅酸乙酯作为制备阻燃整理剂的前驱体，以乙醇和水作为反应溶剂，以盐酸作为反应催化剂，通过水解缩合反应后制得了阻燃基体硅溶胶；加入含磷类的阻燃剂作为补充，将最后得到的阻燃整理剂对织物进行整理，最终整理后的织物极限氧指数值（LOI）达到29%，损毁长度为7cm，显著提高了织物的阻燃性能。孔令奇[3]等在以正硅酸乙酯为前驱体的基础上，加入三聚氰胺树脂和无卤阻燃剂，最后通过浸渍法对织物进行整理，研究了制备过程中的pH 值、烘焙时间、烘焙温度等因素对整理后织物阻燃性能的影响，结果发现当pH=3 时，而且在165℃烘焙270S 后可使织物达到最佳阻燃效果，整理后织物的LOI 值达到了33%。郑成志等[4]制备了杂化硅溶胶，并在硅溶胶中复配了纳米蒙脱土复合材料，将最终产物整理在棉织物上，探索了pH 值、蒙脱土加入量等因素对整理后棉织物的阻燃性能影响，结果发现经杂化硅溶胶整理后的棉织物的明燃时间相比于未整理时显著降低，最小达3.5S，燃烧损毁长度降低至整理前的一半，说明杂化硅溶胶蒙脱土复合材料可明显提高棉织物的阻燃性能。

3.2 等离子体技术法

等离子体阻燃整理技术主要是通过电子、离子、自由基等电离气体通过电晕放电和辉光放电在纺织品表面接枝特殊功能基团来改善织物的性能。黄时建[5]以芳纶织物为研究基础材料，探索了处理介质（氧气、氩气、大气），处理时间，极板间距等对整理后芳纶织物阻燃性能的影响，结果发现当用氧气作为处理介质、在板间距为14m 时，同时等离子体处理3min，就可使芳纶织物达到最佳阻燃性能，整理后的芳纶阻燃性能满足国标值。周天池等[6]利用低温等离子体技术对涤纶聚酯纤维进行表面接枝改性，探索了不同反应条件对整理后涤纶纤维织物阻燃性能的影响，结果发现当浸轧25%浓度的磷酸二氢铵溶液后，在100℃条件下等离子体接枝6h，就可使涤纶织物阻燃性能达到最好，整理后的涤纶织物LOI 值可达29%，织物的明燃时间降低为1.9s。等离子体技术在织物阻燃领域的应用，使得织物阻燃改性减少了原料合成、高温烘干、废液处理等多种工序，操作简单、高效环保。

3.3 层层自组装法

层层自组装法制备阻燃织物，主要是将阻燃涂料构建在织物的表面，通过含磷或者其他阻燃剂在织物表面形成阻燃涂层，进而使织物带有阻燃性能。吕仲等[7]采用壳聚糖、木质素磺酸钙、植酸钙等作为组装剂，对真丝织物进行层层自组装阻燃整理，通过压辊挤压，阻燃剂溶液包覆在真丝织物表面，从而形成阻燃层，结果表明，真丝织物经过组装5QL 后，各方面性能达到最优，整理后的真丝织炭长达109mm，断裂强力提高了5.5%，水洗15 次后，测试发现LOI 值仍可达27%，织物的阻燃性能突出。樊崇辉[8]等采用层层自组装法，并以氢氧化镁和六偏磷酸钠为阻燃主体，在棉织物表面构建了阻燃涂层，通过热重分析仪、扫描电镜、垂直燃烧仪等仪器，研究了棉织物经过层层自组装法阻燃整理后在宏观和微观方面的性能，以及对阻燃性能的影响；结果表明自组装4 层即可达到较好的阻燃效果，极限氧指数可达32%，且扫描电子显微镜观察到棉织物纤维残炭形貌保存完整。

3.4 表面光接枝法

表面光接枝阻燃整理法相比于其他阻燃整理方法具有高效性、快速性、无污染而且还能保持织物本身的物理特性。金银山等[9]通过紫外光接枝技术对涤棉织物进行了阻燃改性整理，用丙烯酰胺作为接枝单体、以二苯甲酮作为光引发剂，将丙烯酰胺光接枝到涤棉织物表面。并对比研究了涤棉织物接枝前后力学、燃烧、极限氧指数、残炭形貌等有关阻燃的表征因素，结果发现将丙烯酰胺接枝在涤棉织物表面，可明显改善织物的阻燃性能，整理后织物LOI 值可达27.1%，阴燃时间由8.3s 降为0，当在600℃燃烧后残炭量由接枝前的14%提高到23%。

3.5 生物大分子沉积法

生物大分子蛋白质中含有的磷酸基和二硫键，具有分子量高、结构复杂的特点，可给基体材料提供一种新型的阻燃体系，应用在织物上，可有效裹覆在织物纤维的表面，形成阻燃层。夏双双等[10]根据DNA 中含有的大量磷氮阻燃元素和特殊的双螺旋结构，将其制成均匀的水溶胶，最后通过特殊工艺将其整理在聚乳酸织物表面，结果表明，在DNA 的协同阻燃下，聚乳酸织物的阻燃性能明显提升，整理后的聚乳酸织物炭化面积可降至1.52cm2。

4 展望

面对越来越复杂的环境和情况，阻燃性能以及其他附加性能复合显得尤为重要，未来在织物阻燃整理领域的开发潜力和空间较大。市场对阻燃防护服的智能化要求越来越高，集阻燃、隔热、防水透湿、吸湿排汗等多功能为一体的阻燃织物将大受欢迎。一些新的整理技术和工艺手段也需要融合进阻燃领域，例如协同阻燃技术、微胶囊技术、泡沫整理技术等。阻燃织物不断朝智能化、全面化、高性能化方向发展，对于织物的应用领域拓展有积极的推动作用。