黃春悅,邢明杰
(青島大學(xué),山東 青島 266071)
粘膠纖維屬于纖維素纖維,原料豐富且生物相容性好,可生物降解,對環(huán)境友好,是織造紡織品的良好原料。粘膠纖維的吸濕性符合人體皮膚的生理要求,具有光滑涼爽、透氣、抗靜電、防紫外線、色彩絢麗、染色牢度較好、力學(xué)性能優(yōu)異等特點,被廣泛運用于各類內(nèi)衣、紡織、服裝、非織造等領(lǐng)域。
粘膠纖維極限氧指數(shù)較低、易燃[1],使其應(yīng)用受到一定限制。近年來,隨著粘膠纖維生產(chǎn)技術(shù)的日趨完善和成熟,人們對粘膠纖維的改性研究也愈加深入,其中阻燃粘膠纖維是改性粘膠纖維中的重要品種。阻燃粘膠纖維不僅保留了粘膠纖維良好的服用性能和染色性能,還具有較好的阻燃性能,提高了粘膠纖維紡織品的安全性,具有廣闊的發(fā)展空間和市場前景。
粘膠纖維燃燒的本質(zhì)是纖維素的裂解。阻燃粘膠纖維的阻燃機(jī)理一般可分為以下幾個方面:隔絕燃燒所需氧氣、阻隔可燃?xì)怏w的擴(kuò)散、阻燃劑受熱分解生成阻燃?xì)怏w阻止燃燒的進(jìn)一步發(fā)生、阻燃劑捕捉并切斷燃燒生成的自由基、阻燃劑吸收燃燒過程中產(chǎn)生的熱量并釋放出水等。
阻燃粘膠纖維的制備方法大致可以分為以下三類:共混阻燃改性法、接枝共聚法和后整理法。
共混法是在粘膠纖維紡絲原液中混入添加型阻燃劑,紡絲制成具有阻燃性的粘膠纖維,其阻燃劑嵌在纖維中。目前,使用較多的添加型阻燃劑一般為磷系和鹵素類。添加型阻燃劑要求在紡絲原液中分散均勻,穩(wěn)定性好。目前該技術(shù)較為成熟且操作簡單,在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。但也存在一些問題,如磷系或鹵素系添加劑會對環(huán)境造成一定污染;阻燃劑與纖維素大分子的相容性差,隨著洗滌次數(shù)的增加,阻燃劑的含量下降較快,因此織物中阻燃劑的耐久性差,為了解決這個問題可以采用使用對粘膠纖維具有較強(qiáng)吸附力的阻燃劑、對粘膠纖維表面進(jìn)行改性處理或加入偶聯(lián)劑等方法[2]。
接枝共聚法通常是將大分子纖維素與乙烯基單體共聚,然后再用阻燃劑處理。阻燃劑與纖維大分子鏈發(fā)生化學(xué)反應(yīng),讓具有阻燃作用的反應(yīng)基團(tuán)緊密結(jié)合在纖維素大分子上。此方法可分為直接接枝共聚和間接接枝共聚兩種。前者是阻燃劑上有可以與纖維素反應(yīng)的官能團(tuán),官能團(tuán)與纖維素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使粘膠纖維具有永久的阻燃效果[3]。后者是阻燃劑上沒有直接與纖維素發(fā)生反應(yīng)的基團(tuán),而是通過中間物質(zhì)使阻燃劑與纖維素有效結(jié)合起來。
后整理法是指將初生的粘膠纖維浸入阻燃劑溶液中,再經(jīng)過干燥、熱定型等形成具有阻燃效果的粘膠纖維。該方法操作簡單、成本低且對粘膠纖維的破壞較小,阻燃效果明顯[4]。但其阻燃織物耐洗滌性差,隨著洗滌次數(shù)的增加阻燃效果明顯下降,同時阻燃劑的使用使得織物的手感、強(qiáng)度等服用性能下降。
阻燃粘膠纖維保留了粘膠纖維的優(yōu)良特征,除阻燃性能優(yōu)異外還具有吸濕透氣性好、手感柔軟、抗靜電等特征,被廣泛運用于內(nèi)衣、外衣、運動服、防火服等領(lǐng)域[5]。將其與其他高性能纖維混紡,如具有阻燃性的Nomex、PBI等可獲得吸濕透氣、手感柔軟,阻燃效果優(yōu)異的阻燃防火服[6]。另外,阻燃粘膠纖維也可廣泛運用于嬰幼兒服飾,其安全、舒適、親膚、無毒的特性可以給嬰幼兒帶來更好的保護(hù)。
普通的家用紡織品阻燃性差,易引發(fā)火災(zāi)。隨著人們生活水平的提高,對家用紡織品的要求也逐步提高。將阻燃粘膠纖維應(yīng)用于家用紡織品中,制造地毯、桌布、窗簾、床單等,可有效預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生,保障人民的生命和財產(chǎn)安全。
阻燃粘膠纖維在產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。如在交通運輸方面,汽車在發(fā)生安全事故時容易引起汽車內(nèi)飾起火,威脅生命財產(chǎn)安全。因此,汽車內(nèi)飾既要保證舒適性,也要具備阻燃性。阻燃粘膠纖維汽車內(nèi)飾具有手感好、阻燃效果優(yōu)良等優(yōu)點,廣受消費者的青睞。阻燃粘膠纖維耐熱性強(qiáng)、比表面積大,也是制造過濾材料的優(yōu)良材料[7]。房屋建造中,把阻燃粘膠纖維材料添加到墻體之中,可以隔音、隔熱,增加墻體的耐用性,這種建造方式被廣泛應(yīng)用于電影院、KTV、學(xué)校等人員密集的公共場所[8]。
粘膠纖維具有許多優(yōu)良特性,阻燃粘膠纖維解決了粘膠纖維極限氧指數(shù)低、易燃燒的問題,使得粘膠纖維具有更廣闊的市場前景和發(fā)展空間。國內(nèi)阻燃粘膠纖維的研發(fā)和生產(chǎn)與國外還有一定差距[9,10],同時隨著國內(nèi)環(huán)保政策趨嚴(yán),阻燃粘膠纖維的生產(chǎn)成本不斷提高,導(dǎo)致國內(nèi)許多阻燃粘膠纖維品種依賴進(jìn)口。因此,為實現(xiàn)阻燃粘膠纖維產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,需從協(xié)調(diào)阻燃效果與粘膠纖維機(jī)械性能;阻燃粘膠纖維清潔生產(chǎn);復(fù)合功能阻燃粘膠纖維研發(fā)等方面努力。