合成纤维阻燃改性的技术与市场发展

　我国是合成纤维的生产大国和消费大国，合成纤维的产量发展很快，但是阻燃纤维在其中所占的　比例还非常低，影响了阻燃纤维产业化的市场发展。
　　l、合成纤维阻燃改性的技术现状
　　聚丙烯纤维的阻燃改性　聚丙烯纤维的阻燃改性主要是通过添加改性和阻燃后整理的方法制备。　目前，聚丙烯主要通过利用卤素阻燃剂和三氧化二锑等协效剂共同作用来获得阻燃效果，通常首先在　聚丙烯切片中添加高浓度的阻燃剂及其它助剂，经过共混制造阻燃母粒，然后与常规聚丙烯切片纤维熔融纺丝成形，制备具有阻燃性的聚丙烯纤维。磷—溴协效阻燃体系用于聚丙烯纤维的阻燃具有良好的阻燃效果，环境污染小，而磷—氮协效阻燃体系用于聚丙烯纤维具有更好的阻燃效果，但是在聚丙烯纤维中的应用条件相对较高。

聚酰胺纤维的阻燃改性　可用作为聚酰胺6及聚酰胺66共聚阻燃改性的阻燃剂主要有红磷和二羧酸乙基甲基磷酸酯等。红磷常与惰性化合物，如氢氧化锰、氢氧化铝等共同作用对聚酰胺6及聚酰胺66进行阻燃改性。国内用于生产阻燃聚酰胺纤维比较好的共聚阻燃剂是山西化纤研究所生产的 NF—　8702型聚酰胺纤维阻燃剂。膨胀型阻燃体系在聚酰胺纤维阻燃改性方面具有潜在的市场应用价值。用　于聚酰胺共混改性的阻燃剂比较多，如低相对分子质量的含磷化合物、氯代聚乙烯、溴代季戊四醇及三氧化二锑等。采用硼、锑和溴组成的三元阻燃体系对聚酰胺进行阻燃改性，其阻燃效果比较好。另外采用红磷或微胶囊化的红磷与聚酰胺共混纺丝也能获得具有自熄灭性能的阻燃聚酰胺纤维。
　　聚丙烯腈纤维的阻燃改性　共聚阻燃改性方法主要是在聚丙烯腈纤维中引入含有卤素或磷元素等 的共聚单体，如氯乙烯、二氯乙烯、烯丙基磷酸烷基、乙烯基双(2—氯代乙基)磷酸等共聚单体。目前世界上已经工业化生产的阻燃聚丙烯腈纤维大都采用共聚法制造。由于共混阻燃聚丙烯腈纤维中阻燃剂的含量不能太高，因而要选用高效的阻燃剂，且阻燃剂在纺丝原液中的溶解性和均匀稳定分散性要好，以及与聚丙烯腈的相容性，纺丝过程中的保留率、耐洗涤性及毒性等，因此阻燃剂的选择难度较大，目前已工业化的共混阻燃聚丙烯膀纤维的品种很少。
　　聚酯纤维的阻燃改性　可用于聚酯纤维的添加型阻燃剂比较多，添加阻燃剂也是聚酯纤维最初的阻燃改性方法。阻燃剂主要有卤素阻燃剂和磷系阻燃剂。其中卤素阻燃剂中又以溴类阻燃剂的阻燃效果为最好，且可与通过锑类化合物(如三氧化二锑)与其形成协效作用来提高其阻燃效果。磷系阻燃剂中各种有机磷酸酯、磷酸酯、磷化合物以及氧化磷等阻燃剂都可以用于聚酯纤维阻燃改性。其中芳香族磷酸酯热分解稳定性好，加入到聚酯熔体中对聚酯的热降解影响较小，从而不会影响纺丝工艺和纤维的性能。目前，添加型阻燃剂在一些小的聚酯纤维生产企业中得到了广泛的应用。聚酯纤维用反应型阻燃剂是指分子中含有阻燃元素(磷、氯、溴、氮)及活性基团(羧基、羟基以及酸酐等)的小分子阻燃剂。反应型阻燃剂将逐渐取代添加型阻燃剂。通常加入较低含量(3％—8％)的阻燃剂就可以使纤维具有良好的阻燃效果。可用于聚酯纤维的反应型阻燃剂包括卤素和磷系阻燃剂。目前国际上最常用的是磷系共聚型阻燃剂。磷系阻燃剂对聚酯纤维具有良好的阻燃效果，且燃烧过程中没有毒性气体的生成，属于环保友好型阻燃体系。我国山东青岛大学开发的磷系阻燃剂羧酸烷基磷酸（SP—FR Ⅱ），是我国首次研制开发成功并商业化生产的聚酯纤维用共聚型磷系阻燃剂，目前已达到世界上同类产品的技术标准。日本采用聚酯与次磷二酸衍生物以及化学元素表中第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ族中至少一种金属元素的氧化物共聚来生产阻燃聚酯纤维。
　　2、合成纤维阻燃技术及市场的发展
　　无机阻燃剂超细化及纳米技术　无机阻燃剂的超细化已成为当今阻燃技术开发的一个热点。采用物理或化学方法将固体阻燃剂分散成为 1—100nm大小微粒的方法，称为纳米技术。物理方法有蒸发冷凝法、机械破碎法；化学方法有气相反应法、液相法。例如使三氧化二锑穿过等离子弧的尾气反应蒸发区蒸发，然后进入冷凝室进行急冷，就能得到0．275nm的三氧化二锑粒子。阻燃剂超细化处理技术，不仅可以提高阻燃效率，降低阻燃剂用量，而且对于改善阻燃剂的发烟性、耐候性、着色性都会产生很大的影响。近年来，国外开发的胶体三氧化二锑具有粒径较小(小于100nm)，易分散、着色强度低等特点，在阻燃纤维中的实际应用中取得了较好的效果；
　　硅系阻燃体系　硅系列阻燃改性新方法包括有机硅系阻燃剂以及无机硅系阻燃剂，有机硅系阻燃剂主要为硅氧烷类化合物，例如采用硅系树脂型阻燃剂的阻燃聚丙烯腈纤维，具有燃烧时无有毒气体生成，且不熔融滴落等优点。目前无机硅系阻燃剂主要采用聚酰胺／无机粘土纳米复合材料的形式。国外也已经研究在聚酯聚合过程中或纺丝熔体中加入纳米层硅酸盐材料来改性聚酯材料的物理机械性能以及燃烧性能等。国内中科院化学研究所也已开展了这方面的研究工作，并取得了一定的成就。
　　微胶囊技术　微胶囊技术就是把阻燃剂微粒包裹起来。例如用硅烷、钛酸酯对氢氧化铝、氢氧化镁进行表面处理；或者将阻燃剂吸附在无机物载体的空隙中，形成蜂窝状微胶囊阻燃剂，这样可以改善阻燃剂与聚合物的相容性。硅烷分子、钛酸酯分子在氢氧化铝、氢氧化镁颗粒表面形成“分子膜层”，在阻燃剂与聚合物之间塔起了“桥键”：采用硅酸盐、有机硅树脂，可以使易热分解的有机阻燃剂被很好地保护起来。从而有效地改善阻燃剂的热稳定性。国内外对红磷、聚磷酸按等阻燃剂的微胶囊化作了大量的研究，微胶囊化的红磷与聚酰胺共混纺丝也能获得具有自熄性能的阻燃聚酰胺纤维，微胶囊化的聚磷酸铵也可用于聚丙烯纤维的阻燃。
　　复配技术　在对材料进行阻燃处理过程中，发现某些阻燃剂同时使用会取得很好的协同效应，获得更理想的阻燃效果。例如磷加卤、锑加卤、磷加氮、磷加结晶水化合物等，这种复配方法称为复配技术。卤素/磷/含硅化合物的复配应用，其阻燃效果更为理想，卤素、磷和硅具有阻燃协同效应。高温下，卤素、磷促进炭的生成，硅增加这些炭层的热稳定性，并且用硅氧烷代替硅烷时，磷/硅两元素的阻燃协同作用得到了进一步的加强。
　　功能复合化　阻燃剂的功能复合化正在成为一种新的发展趋势，现在世界各国正在开发具有双功能和多功能的阻燃剂，以期通过加入一种复合材料就可以起到阻燃抗静电性或阻燃易染色性、阻燃抗菌性的双功能和多功能纤维，例如采用抗静电阻燃剂与聚酯切片共混纺丝的方法制备了抗静电阻燃聚酯纤维。目前，欧美与日本等国家已生产出了氢氧化铝、二氧化硅、硼酸锌等具有阻燃、抑烟功能的天机物与三氧化二锑的无视复合型阻燃剂。用氟化物对阻燃纤维进行处理不仅有助于纤维的阻燃持久性而且可以有效的改善纤维的防水性能。
　　合成纤维阻燃技术的发展应向多功能化方向发展，在提高阻燃效率的同时，使纤维同时具有其它方面性能，例如阻燃常温易染色聚酯纤维等；提高阻燃剂在纤维中的相容性和混和均匀性；新型阻燃体系在纤维阻燃改性中的应用等，阻燃纤维产业化的市场前景将十分广阔。




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