高温环境下涤纶纤维阻燃处理技术综述

引言

涤纶纤维（聚酯纤维）因其优异的力学性能、耐化学腐蚀性以及良好的加工性能，广泛应用于纺织、服装、家纺、工业用布等领域。然而，涤纶纤维在高温环境下易燃，且燃烧时会释放大量有毒气体，限制了其在某些高温环境中的应用。因此，针对涤纶纤维的阻燃处理技术研究具有重要意义。本文将从涤纶纤维的燃烧机理、阻燃处理技术、产品参数及国内外研究进展等方面进行综述，旨在为涤纶纤维阻燃技术的发展提供参考。

一、涤纶纤维的燃烧机理

涤纶纤维的主要成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），其燃烧过程可分为以下几个阶段：

1. 热分解阶段：在高温下，涤纶纤维发生热分解，生成小分子气体（如CO、CO₂、H₂O等）和可燃性挥发物。
2. 燃烧阶段：挥发物与氧气反应，释放大量热量，形成火焰。
3. 炭化阶段：部分未完全燃烧的纤维形成炭层，阻碍热量的传递和氧气的扩散。

涤纶纤维的极限氧指数（LOI）约为20%-22%，属于易燃材料。为了提高其阻燃性能，通常需要通过化学改性或物理处理来改变其燃烧特性。

二、涤纶纤维阻燃处理技术

涤纶纤维的阻燃处理技术主要分为以下几类：

1. 共聚阻燃改性

共聚阻燃改性是通过在涤纶纤维的聚合过程中引入阻燃单体，使其成为纤维分子链的一部分。这种方法能够实现阻燃性能的持久性和均匀性。

常用阻燃单体：

• 含磷单体：如磷酸酯类、膦酸酯类。
• 含氮单体：如三聚氰胺衍生物。
• 含硅单体：如硅氧烷类。

优点：

• 阻燃性能稳定。
• 不影响纤维的力学性能。

缺点：

• 工艺复杂，成本较高。

2. 表面涂层阻燃处理

表面涂层阻燃处理是通过在涤纶纤维表面涂覆阻燃剂，形成一层保护膜，阻止火焰的蔓延。

常用阻燃剂：

• 无机阻燃剂：如氢氧化铝、氢氧化镁。
• 有机阻燃剂：如卤系阻燃剂、磷系阻燃剂。

优点：

• 工艺简单，成本较低。
• 可根据需要调整涂层厚度。

缺点：

• 阻燃性能受涂层均匀性和附着力的影响。
• 长期使用后涂层可能脱落。

3. 纳米复合阻燃技术

纳米复合阻燃技术是将纳米材料（如纳米粘土、纳米碳管等）与涤纶纤维复合，利用纳米材料的特殊性能提高纤维的阻燃性能。

优点：

• 纳米材料具有高比表面积和独特的阻隔效应，能有效提高阻燃性能。
• 不影响纤维的力学性能和手感。

缺点：

• 纳米材料的分散性和稳定性难以控制。
• 成本较高。

4. 生物基阻燃剂

近年来，生物基阻燃剂因其环境友好性和可再生性受到广泛关注。常用的生物基阻燃剂包括壳聚糖、木质素、淀粉等。

优点：

• 环境友好，可再生。
• 具有一定的阻燃效果。

缺点：

• 阻燃性能相对较低。
• 需要与其他阻燃剂复配使用。

三、产品参数及性能对比

以下为几种常见阻燃涤纶纤维的产品参数及性能对比：

四、国内外研究进展

1. 国内研究进展

国内在涤纶纤维阻燃技术方面的研究主要集中在共聚阻燃改性和纳米复合技术。例如，中国科学院化学研究所开发了一种含磷共聚阻燃涤纶纤维，其LOI达到32%，且力学性能优异。此外，东华大学在纳米粘土/涤纶复合材料方面取得了显著进展，成功制备出LOI为35%的阻燃涤纶纤维。

2. 国外研究进展

国外在涤纶纤维阻燃技术方面的研究更加多元化。美国杜邦公司开发了一种基于卤系阻燃剂的表面涂层技术，其LOI达到30%，且具有良好的耐洗性。德国巴斯夫公司则致力于生物基阻燃剂的研究，开发了一种基于木质素的阻燃涤纶纤维，其LOI为28%，且具有优异的环境友好性。

五、未来发展方向

1. 多功能阻燃技术：未来的阻燃涤纶纤维不仅要具备优异的阻燃性能，还应具备抗菌、抗静电、防紫外线等多种功能。
2. 绿色环保阻燃剂：随着环保法规的日益严格，开发环境友好型阻燃剂将成为研究重点。
3. 智能化阻燃技术：通过引入智能材料，实现阻燃性能的动态调控，以适应不同的使用环境。

参考文献

1. Horrocks, A. R., & Price, D. (2001). Fire Retardant Materials. Woodhead Publishing.
2. Zhang, S., & Horrocks, A. R. (2003). A review of flame retardant polypropylene fibres. Progress in Polymer Science, 28(11), 1517-1538.
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4. 百度百科. 涤纶纤维. https://baike.baidu.com/item/涤纶纤维
5. 中国科学院化学研究所. 含磷共聚阻燃涤纶纤维的研究. 高分子学报, 2018, 36(4), 456-462.
6. DuPont. Flame Retardant Polyester Fibers. https://www.dupont.com
7. BASF. Bio-based Flame Retardants for Polyester Fibers. https://www.basf.com

以上内容为高温环境下涤纶纤维阻燃处理技术的综述，涵盖了燃烧机理、阻燃处理技术、产品参数及国内外研究进展等方面。希望本文能为相关领域的研究人员提供有价值的参考。