阻燃整理[精选].doc

阻燃整理 1 引言 所谓火灾是指违背人们意志而发生的非正常性的着火事故。随着城市人口的密集化、住宅建筑的高层化和物质生活的现代化，火灾发生的次数愈来愈多，造成的人员伤亡和经济损失也愈来愈大。从世界范围看，由火灾造成的损失难以估量，特别是经济发达国家，火灾往往都造成惨重的损失。最引人注目的是高层建筑的火灾，造成的损失尤为严重。 随着纺织品使用量的迅速增长，由纺织品引起的火灾也不断增加。据统计，英国火灾死亡人数每年约1000人，其中由纺织品引起的火灾约占一半。美国火灾死亡人数更多，每年约8000余人，受伤者达15～25万人，经济损失达4亿美元，其中以床上用品、家具装饰用布和衣着用品为起火的主要原因。特别是建筑住宅火灾，纺织品着火蔓延所占的比例更大。纺织品与人类直接接触，一旦燃烧，轻则部分皮肤烧伤，遭受痛苦，重则皮肤大面积烧焦烧伤，危及生命。另外，纺织品燃烧产生的有害气体也危害人的生命，如一氧化碳、二氧化碳、氰化氢、氧化氮、氨类和醛类气体等，都会造成人的窒息或毒害而死亡。因此，如何减少因纺织品燃烧造成的火灾，研究纺织品阻燃技术，开发各种阻燃纺织品，制订阻燃纺织品的法律法规等就成了研究人员的重要课题。 .2纤维和纺织品的阻燃机理 所谓阻燃是指降低材料在火焰中的可燃性，减缓火焰蔓延速度，当火焰移去后能很快自熄，减少燃烧。从燃烧过程看，要达到阻燃目的，必须切断由可燃物、热和氧气三要素构成的燃烧循环。阻燃作用的机理有物理的、化学的及二者结合作用等多种形式。根据现有的研究结果，可归纳为以下几种： 1 覆盖层作用 2 气体稀释作用 3 吸热作用 4 熔滴作用 5 提高热裂解温度 6 凝聚相阻燃 7 气相阻燃 8 阻燃协同效应 Ⅰ 覆盖层作用: 阻燃剂受热后，在纤维材料表面熔融形成玻璃状覆盖层，成为凝聚相和火焰之间的一个屏障，这样既可隔绝氧气，阻止可燃性气体的扩散，又可阻挡热传导和热辐射，减少反馈给纤维材料的热量，从而抑制热裂解和燃烧反应。例如硼砂-硼酸混合阻燃剂对纤维的阻燃机理可用此理论解释。在高温下硼酸可脱水、软化、 熔融而形成不透气的玻璃层粘附于纤维表面： Ⅱ 气体稀释作用: 阻燃剂吸热分解后释放出不燃性气体，如氮气、二氧化碳、氨、二氧化硫等，这些气体稀释了可燃性气体，或使燃烧过程供氧不足。另外，不燃性气体还有散热降温作用。 Ⅲ 吸热作用: 某些热容量高的阻燃剂在高温下发生相变、脱水或脱卤化氢等吸热分解反应，降低了纤维材料表面和火焰区的温度，减慢热裂解反应的速度，抑制可燃性气体的生成。如三水合氧化铝分解时可释放出3个分子水，转变为气相需要消耗大量的脱水热。 Ⅳ 熔滴作用: 在阻燃剂的作用下，纤维材料发生解聚，熔融温度降低，增加了熔点和着火点之间的温差，使纤维材料在裂解之前软化、收缩、熔融，成为熔融液滴滴落，大部分热量被带走，从而中断了热反馈到纤维材料上的过程，最终中断了燃烧，使火焰自熄。涤纶纤维的阻燃大多是以此方式实现的。 Ⅴ 提高热裂解温度: 在纤维大分子中引入芳环或芳杂环，增加大分子链间的密集度和内聚力，提高纤维的耐热性；或通过大分子链交联环化，与金属离子形成络合物等方法，改变纤维分子结构，提高炭化程度，抑制热裂解，减少可燃性气体的产生。 Ⅵ 凝聚相阻燃: 通过阻燃剂的作用，在凝聚相改变纤维大分子链的热裂解历程，促进发生脱水、缩合、环化、交联等反应，增加炭化残渣，减少可燃性气体的产生。凝聚相阻燃作用的效果，与阻燃剂同纤维在化学结构上的匹配与否有密切关系。如磷化合物对纤维素纤维的阻燃机理主要是此种方式。纤维素纤维在较低温度下裂解时，可能发生分子链1，4-甙键的断裂，继而残片发生分子重排，并首先生成左旋葡萄糖。左旋葡萄糖可通过脱水和缩聚作用形成焦油状物质，接着在高温的作用下又分解为可燃的有机物、气体和水，过程如下：  左旋葡萄糖 一般认为磷酸盐及有机磷化合物的阻燃作用，是由于它可与纤维素大分子中的羟基（特别是第六位碳原子上的羟基）形成酯，阻止左旋葡萄糖的形成，并且进一步使纤维素分子脱水，生成不饱和双键，促进纤维素分子间形成交联，增加固体碳的形成。其他一些具有酸性或碱性的阻燃剂也有类似作用。脱水反应表示如下： 酸催化脱水： 碱催化脱水： （式中接在碳原子上的氢原子均未表示出来） Ⅶ 气相阻燃: 阻燃剂的热裂解产物在火焰区大量地捕捉高能量的羟基自由基和氢自由基，从而抑制或中断燃烧的连锁反应，在气相发挥阻燃作用。气相阻燃作用对纤维的化学结构不敏感。 纤维在热分解过程中，按氧化、分解及自由基作用分解产生可燃性气体，通过下列反应释放出大量的热，使火焰蔓