阻燃纖維：一絲一縷 織就安全屏障

孫曉霞

紡織品作為高分子材料最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，其應(yīng)用范圍包括人們的日常生活以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航天航空、交通運輸、軍事、醫(yī)療衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域。但是，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，纖維制品也成為引發(fā)各類室內(nèi)外火災(zāi)的主要隱患之一。由紡織品引燃或助燃給人們的生命和財產(chǎn)安全帶來了巨大的損失，面對這一嚴(yán)重的社會問題，阻燃紡織品擔(dān)當(dāng)起了防火阻燃的重任。近年來，阻燃纖維的發(fā)展推動了紡織品阻燃技術(shù)的進步。阻燃纖維由于其獨特的性能，在民用、軍用及產(chǎn)業(yè)用等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，它不僅可用于汽車、火車、飛機用阻燃紡品，而且還可以應(yīng)用于航天航空阻燃復(fù)合料，賓館、飯店等公共場所的裝飾紡織品，醫(yī)院、軍隊、森林救火服務(wù)隊的防護服及家紡產(chǎn)品等。國內(nèi)外關(guān)于阻燃纖維及其紡織品進行了大量的研究工作，歐盟、美國、日本等很多國家都已通過嚴(yán)格的法律、法規(guī)，要求在某些特定場所必須使用具有阻燃功能的纖維或織物。隨著我國環(huán)保安全、阻燃法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的頒布與實施，環(huán)保無毒型和永久高阻燃性纖維及其制品的研究、開發(fā)與應(yīng)用將得到進一步推動。

為了更好地了解阻燃纖維的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢，本刊記者采訪了北京服裝學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院院長王銳。

改性阻燃纖維技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀喜人

王銳，作為北京服裝學(xué)院材料學(xué)科帶頭人、中國紡織學(xué)術(shù)帶頭人，是北京市有突出貢獻科學(xué)、技術(shù)管理人才，享受國務(wù)院政府特殊津貼專家。投身紡織行業(yè)幾十年來，王銳在教書育人的同時，在科研方面銳意進取不斷創(chuàng)新，斬獲了多項榮譽：國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎、中國紡織工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)進步一等獎、光華工程科技獎（青年獎）、香港桑麻紡織科技獎一等獎、改革開放三十年推動紡織產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級重大技術(shù)進步獎等等。改性阻燃纖維是王銳主要的科研方向之一，截至目前她已申請相關(guān)研究成果發(fā)明專利15項，并有7項獲得授權(quán)。

王銳介紹說，阻燃纖維主要包括本征阻燃纖維與改性阻燃纖維。本征阻燃纖維主要有無機纖維和有機高性能纖維，其中無機纖維包括玄武巖纖維、玻璃纖維、石英纖維、硼纖維、陶瓷纖維等；有機高性能纖維包括芳綸、聚酰亞胺纖維、聚苯硫醚纖維、芳砜綸和聚四氟乙烯纖維等。改性阻燃纖維主要是指通過物理或化學(xué)改性后而獲得的具有良好阻燃性能的纖維，如阻燃滌綸、錦綸、維綸及纖維素纖維等，其主要制備方法包括共聚切片紡絲法、共混紡絲法、復(fù)合紡絲法及涂覆法等。針對阻燃聚酯纖維、阻燃聚酰胺纖維、阻燃再生纖維素纖維和阻燃維綸等目前主流的改性阻燃纖維，王銳簡要介紹了其科研進展與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀。

阻燃聚酯早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)工業(yè)化，90年代中期，由塞拉尼斯開發(fā)的磷系阻燃單體，成功用于傳統(tǒng)紡織品。杜邦、赫斯特、東洋紡等公司以有機、無機阻燃劑及復(fù)配阻燃體系，采用共聚、共混法相繼實現(xiàn)阻燃聚酯纖維產(chǎn)業(yè)化。東麗纖維研究所（中國）有限公司以共聚共混相結(jié)合工藝制得了陽離子可染阻燃聚酯纖維。德國巴斯夫歐洲公司采用共聚合的方法獲得的阻燃聚酯可用于生產(chǎn)纖維，杜拉纖維技術(shù)公司、意大利Ital Match Chemicals、荷蘭帝斯曼及日本ADEKA公司均有阻燃聚酯纖維的相關(guān)專利報道。近年來我國阻燃聚酯纖維發(fā)展迅速，從科研角度看，四川大學(xué)、青島大學(xué)、北京服裝學(xué)院及東華大學(xué)等科研院所均有阻燃聚酯纖維的研究報道或授權(quán)專利；從產(chǎn)業(yè)角度看，四川東材科技集團股份有限公司纖維級阻燃聚酯切片，江蘇盛虹集團、上海石化、儀征石化、上海德福倫化纖有限公司的阻燃聚酯長絲或短纖維均實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，并實現(xiàn)了出口創(chuàng)匯。其中，四川東材科技集團股份有限公司與浙江海利得新材料有限公司合作生產(chǎn)的阻燃聚酯工業(yè)絲斷裂強度達到7.0cN/dtex以上。但是，目前阻燃聚酯纖維的抗熔滴、抑煙等性能仍有待進一步提高。

阻燃聚酰胺研究多集中于樹脂領(lǐng)域，且以共混阻燃為主，巴斯夫、羅地亞、帝斯曼等公司均有代表性阻燃塑料產(chǎn)品。但阻燃聚酰胺纖維因制備技術(shù)難度高，僅有瑞士EMS公司宣布研發(fā)出共聚阻燃聚酰胺纖維，卻未有市售產(chǎn)品。東華大學(xué)與新會美達錦綸公司合作開發(fā)出阻燃聚酰胺6纖維，然而長效耐水洗性受限。國內(nèi)中國神馬集團有限責(zé)任公司的B890UN牌號，以及其他公司有少數(shù)阻燃聚酰胺產(chǎn)品，該類產(chǎn)品通過機械共混的方式加入磷系或其他無鹵阻燃劑，其阻燃性能均能達到UL94 V—0等級，上海安凸塑料添加劑公司也有皮芯型阻燃聚酰胺6纖維的報道。我國共聚型阻燃聚酰胺纖維研究主要集中在高校和研究所，尚未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

國外阻燃纖維素纖維及其制品的研究領(lǐng)先于國內(nèi)，且早已實現(xiàn)再生纖維素纖維的產(chǎn)業(yè)化。奧地利Lenzing公司、芬蘭Kemira公司、日本旭化成等公司采用共混法實現(xiàn)了阻燃再生纖維素纖維的產(chǎn)業(yè)化，其纖維在防護服、針織物及家用紡織品得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)有關(guān)研究院所和企業(yè)也相繼開展了阻燃再生纖維素纖維研究，青島大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)及恒天海龍股份有限公司采用自主研發(fā)的硅系、磷系及磷氮系阻燃劑，制備了性能良好的阻燃粘膠纖維；河北唐山三友集團化纖有限公司、吉林化纖股份有限公司采用磷系阻燃劑，開發(fā)出磷系阻燃粘膠纖維；北京賽歐蘭阻燃纖維有限公司，研發(fā)出新一代環(huán)保型硅—氮系阻燃粘膠纖維。但目前阻燃粘膠纖維的強度、阻燃耐久性等仍有待進一步提高。

阻燃維綸目前只有中國、日本和朝鮮有工業(yè)化生產(chǎn)，但是日本和朝鮮均無阻燃維綸產(chǎn)品。我國的阻燃維綸主要是由四川大學(xué)（以下簡稱“川大”）在20世紀(jì)80年代與中國石化集團四川維尼綸廠（以下簡稱“川維”）合作研發(fā)的。21世紀(jì)初原解放軍總后勤部軍需裝備研究所（以下簡稱“原軍需所”）開始組織川大和川維研制高強維綸，在此基礎(chǔ)上，原軍需所繼續(xù)組織四川大學(xué)和上海全宇生物科技遂平有限公司自主研發(fā)了集酸源、碳源和氣源為一體的高效無鹵低煙無毒的阻燃劑，并開發(fā)出阻燃維綸制備成套工藝技術(shù)，成功制得極限氧指數(shù)達29，纖維強度≥7.5cN/dtex，且可染色的高強阻燃維綸。阻燃維綸與其他阻燃纖維混紡面料，已應(yīng)用于武警雪豹突擊隊、獵鷹突擊隊、武警航空作戰(zhàn)大隊、武警救援部隊、火箭軍作戰(zhàn)服、解放軍維和部隊；并研發(fā)了公安阻燃戰(zhàn)訓(xùn)服即將裝備，并為廠礦、外軍提供了含高強阻燃維綸的阻燃面料。這種阻燃維綸面料不僅性能優(yōu)于美國杜邦公司的NomexIIIA面料，還可以印制迷彩圖案，且價格僅為杜邦對標(biāo)產(chǎn)品的2/3～1/2。