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阻燃性能是影響紡織服裝質(zhì)量品質(zhì)的主要指標(biāo)之一，普通粘膠纖維紡織品被認(rèn)為是危險(xiǎn)易燃物。由于該類紡織品極易迅速、劇烈燃燒，有引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)，所以不適合制成服裝，尤其是兒童服裝。
但是，粘膠纖維具有吸濕性好、穿著舒適、原料可以再生、染色性好等優(yōu)點(diǎn)，在紡織工業(yè)上已得到了廣泛的應(yīng)用。但粘膠纖維屬易燃纖維，它的熔融溫度高于熱裂解溫度(280℃~380℃)和燃燒溫度(420℃)，極氧指數(shù)為19.7，燃燒熱為16.3KJ/g。由于阻燃性指標(biāo)不合格，我國(guó)粘膠纖維面料出口遭遇退貨的事件不在少數(shù)。為了防止我國(guó)紡織面料、輔料因阻燃性不合格而導(dǎo)致的出口下滑，越來(lái)越多的紡織出口企業(yè)注重生產(chǎn)阻燃纖維面料。
由中原工學(xué)院、新鄉(xiāng)市長(zhǎng)弘化工有限公司、新鄉(xiāng)化纖股份有限公司、山東銀鷹化纖有限公司聯(lián)合完成的“環(huán)保型阻燃再生纖維素纖維關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目，無(wú)疑將粘膠纖維的環(huán)保性和阻燃性提上了一個(gè)新臺(tái)階。
添加硅磷系阻燃劑
據(jù)了解，目前阻燃粘膠纖維的生產(chǎn)方法主要有：添加法阻燃改性、接技共聚法改性及阻燃整理三種。其中添加法是將阻燃劑在紡絲前添加于紡絲原液中，而后經(jīng)紡絲凝固成型，將阻燃劑包入纖維內(nèi)部，添加法阻燃粘膠纖維的生產(chǎn)一般在普通的粘膠纖維生產(chǎn)設(shè)備上就可進(jìn)行，一般粘膠原液添加阻燃劑有效元素有磷、磷— 氮、磷—鹵素、鹵素等。
該工藝在紡絲前將粘膠與阻燃劑進(jìn)行混合時(shí)，均勻性較差，并且產(chǎn)生大量氣泡，故在紡絲前需進(jìn)行數(shù)小時(shí)的脫泡。阻燃劑在粘膠中容易產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象。所以采用紡前注射法可克服這些缺點(diǎn)，得到性能優(yōu)良的阻燃粘膠纖維。
據(jù)項(xiàng)目帶頭人中原工學(xué)院材料與化工學(xué)院教授張瑞文介紹，粘膠纖維用途廣泛，纖維及其制品都極易燃燒，其易燃性阻礙了其高附加值的利用以及應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。張瑞文說(shuō)：“針對(duì)粘膠纖維易燃的難題，我們項(xiàng)目組克服了纖維素再生纖維耐久型阻燃的功能化改性的關(guān)鍵問(wèn)題，解決了粘膠生產(chǎn)中復(fù)雜環(huán)境條件下的硅氮系阻燃劑的穩(wěn)定性問(wèn)題，開發(fā)出環(huán)保型阻燃粘膠纖維和產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)成果技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。與此同時(shí)課題組通過(guò)完善和突破了阻燃粘膠纖維的技術(shù)難點(diǎn)，豐富了功能粘膠纖維品種，提高了粘膠纖維的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)了粘膠纖維行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。”
開展產(chǎn)學(xué)研合作
據(jù)山東銀鷹化纖有限公司工程師宋德順介紹，山東銀鷹化纖有限公司早在2009年確定了阻燃纖維產(chǎn)品定位和生產(chǎn)實(shí)施方案，并于當(dāng)年成功進(jìn)行了試生產(chǎn)。山東銀鷹化纖有限公司確定了性價(jià)比介于硅系、磷系阻燃劑之間的紡織用硅氮系阻燃纖維的研制、開發(fā)方案，成功找到了適用的硅氮系新型阻燃劑類型和制備方法，在2010年7月完成了阻燃纖維的初次中試化生產(chǎn)。之后，山東銀鷹化纖有限公司又與中原工學(xué)院、新鄉(xiāng)長(zhǎng)弘化工等單位開展密切的產(chǎn)學(xué)研合作，不斷摸索，優(yōu)化工藝，多次進(jìn)行中試生產(chǎn)。為了提高阻燃纖維的穩(wěn)定性、可紡性，公司建成了完善的紡前注射系統(tǒng)，順利完成了硅氮系新型阻燃粘膠纖維生產(chǎn)線的穩(wěn)定生產(chǎn)。
宋德順表示，纖維素再生纖維用阻燃劑大多是磷基衍生物、有機(jī)硅化物、氨基化合物等，最近也有納米無(wú)機(jī)鹽微膠囊用于粘膠纖維阻燃改性的報(bào)道。阻燃處理的方法集中在紡前共混，即在紡絲成型前將阻燃劑加入到紡絲溶液中，使阻燃纖維的阻燃功能具有永久性。纖維素再生纖維的耐久型阻燃功能化改性的關(guān)鍵技術(shù)：一是環(huán)境友好型阻燃劑的合成;二是阻燃劑在纖維素中的耐久性技術(shù);三是阻燃劑/纖維素共混溶液的濕法紡絲成型技術(shù)。
據(jù)張瑞文介紹，該項(xiàng)目針對(duì)纖維素再生纖維耐久型阻燃的功能化改性的關(guān)鍵問(wèn)題，首先提出了硅氮元素結(jié)合阻燃的思想和理論，建立了硅氮化合物合成方法和技術(shù)，其次開發(fā)了適合粘膠生產(chǎn)的新型硅氮系列阻燃劑。再次創(chuàng)新了纖維素再生纖維耐久性阻燃功能化的改性工藝，探索出了耐久性阻燃纖維素再生纖維的紡絲成型新工藝，解決傳統(tǒng)阻燃粘膠纖維存在的非環(huán)保型阻燃、改性工藝復(fù)雜、成本較高以及產(chǎn)品質(zhì)量難以控制等問(wèn)題，解決了粘膠成產(chǎn)中復(fù)雜環(huán)境條件下的硅氮系阻燃劑的穩(wěn)定性問(wèn)題，開發(fā)出環(huán)保型阻燃粘膠纖維和產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)成果技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
最后建立了一整套阻燃功能化理論、硅氮系阻燃劑合成。阻燃改性方法和工藝、環(huán)保型阻燃粘膠纖維的紡絲工藝以及相關(guān)終端產(chǎn)品性能相互結(jié)合的優(yōu)化生產(chǎn)線。
利用優(yōu)勢(shì)打開市場(chǎng)
宋德順表示，該項(xiàng)目完善和突破了阻燃粘膠纖維的技術(shù)難點(diǎn)，未來(lái)阻燃粘膠纖維的制備技術(shù)將全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣不焯砑臃ㄉa(chǎn)，而性價(jià)比處于中高端位置的硅氮系阻燃粘膠纖維將越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞。
硅氮系阻燃粘膠纖維具有良好的永久阻燃性能，可以最大限度保障使用者的安全，提供全方位的熱保護(hù);其優(yōu)異的隔熱性能，可以有效阻止高溫?zé)彷椛鋫鬟f，高溫下纖維不收縮、不變形;抗電弧及抗靜電性，保持粘膠纖維原有的天然的抗靜電性，有效減少電弧灼傷和防止靜電產(chǎn)生，適于在有電弧或防爆場(chǎng)所使用;極佳的的吸排濕性，穿著時(shí)舒適透氣，高溫環(huán)境利于汗液排出，減少肌肉抽搐等身體不良反應(yīng);優(yōu)良的染色性，具有天然纖維上色容易、染色鮮艷、色牢度好的特點(diǎn);綠色環(huán)保，以再生的天然植物為原料，廢棄物可自然降解，符合環(huán)保要求等6大優(yōu)點(diǎn)。
“硅氮系阻燃粘膠纖維將在中端紡織用阻燃纖維、高端非織造布、阻燃填充物等領(lǐng)域大放異彩，從而填補(bǔ)當(dāng)前磷系阻燃粘膠纖維和硅系阻燃粘膠纖維因各自缺陷造成的市場(chǎng)空白。”宋德順說(shuō)。
據(jù)了解，磷系阻燃也符合歐盟阻燃無(wú)鹵的要求，主要可以應(yīng)用于消防裝備、服飾;軍用警用裝備、服飾;工業(yè)用熱防護(hù)服飾;防濺落防護(hù)服;阻燃裝飾用品;阻燃填充物等。
