阻燃理论与实际

碳水化合物(纤维素纤维,木材,粮食)，受热到300℃左右,就开始裂解，裂解方式有二种可能，第一种是分解成碳和水，第二种是分解为碳氢(或含氧)化合物，主要是乙烷，乙烯，丙烯，还有部分乙醛，丙烯醛，丁烯，丁二烯，羟基丙酮，异丁烯醛，丙二烯和含量不多的丙酮，丙烯醇，苯，甲苯，羧酸，糠醛，甲醇，甲基丁二烯。阻燃，是通过控制热分解方式的方法来实现的。磷元素可以使碳水化合物按第一种方式裂解为碳和水。碳，是不易点燃的固相物质。水，吸热汽化，不仅降低火区温度，还稀释了空气(降低氧的含量百分比)，在供氧不足的条件下，燃烧速度下降，布片在垂直点燃后，上串火焰的热量被用来裂解纤维，分解产物中的碳和水，使火势逐渐减弱，直至熄灭。当然，磷化物祗能进入纤维无定形区的部分空间，上述反应不是全都如此。析出的也并非都是碳，而是伴随着焦碳，焦油等碳的高聚物。由于阻燃纤维在燃烧时的降温，析碳，以及磷化物残留于未燃物表面，使未能燃烧的剩余物大大增加。发生这类阻燃作用的，一般称之为凝固相阻燃剂。用尿素，三聚氰胺，氨来增加织物上含氮量，对磷处理有增效现象。燃烧时生成的PN键有利于纤维脱水反应的增加，生成的非挥发性磷酸胺盐有阻止暗火的作用。但是这里所说的含氮物指的是伯胺化合物。经过羟甲基化的胺基（仲胺，叔胺）生成P—N键的可能性就小了，

印染上用的后整理剂“2D树脂”则完全没有这个作用（《阻燃材料与技术》1988试刊p41-45）。如果为了提高阻燃剂在织物上的牢度，选用羟甲基化合物作交链剂，则是另一个问题了。

也有一些纤维，不是碳水化合物，如羊毛，丝绸用磷系阻燃剂效果较差。它们可以采用重金属离子络合法，如同媒染染料染色那样，钛或锆化合物与纤维络合后，有良好的阻燃效果。腈纶纤维采用有限水解方法使部分氰基变为羧基，而后用金属盐处理，生成羧酸盐。经铜，锌，钙处理后的改性腈纶，不仅有很好的阻燃性，其耐热性也有很大提高。另一类阻燃剂是卤素，卤化合物，在火焰中均裂为自由基，能有效地捕获正在燃烧着的火焰中的烃，氢，氧自由基，降低反应活性，削弱火势，这类在火焰中起作用的称为气相阻燃剂。但是有机卤化合物的分解温度大多低于320℃，过早分解逸散，会失去进入火焰的机会。作为补充；三氧化二锑与有机卤化物共热时生成卤化锑，它在较高温度条件下产生游离基，阻燃效果比单独用有机卤化物提高好几倍。

以有机氯与三氧化二锑反应为例；

R·Cl (250℃)→R+HCl

2HCl+Sb₂O₃(250℃)→SbOCl（白色固体）+H₂O

氯氧化锑在不同温度条件下，逐步分解出可以均裂为游离基的三氯化锑。这样的阶梯温度方程共有四个平台；

Ⅰ 5SbOCl(固)245~280℃→Sb₄O₅Cl（固）+SbCl₃（气）

Ⅱ 4Sb₄O₅Cl₂(固)410~470℃→5Sb₃O₄Cl（固）+SbCl₃（气）

Ⅲ 3Sb₃O₄Cl(固)473~565℃→4Sb₂O₃（固）+SbCl₃（气）

Ⅳ Sb₂O₃(固)658℃→Sb₂O₃(液)

卤—锑气相阻燃体系，作为织物后整理的缺点是；三氧化二锑对织物没有亲合力也没有可交联基团，必须依靠涂料粘合剂来固着。它的优点是；可用于任何织物。其耐洗性的好坏可由粘合剂用量来决定。用量越多，耐洗性越好，手感越硬。就涤纶纤维来说，有机磷和卤化物（即使在没有协效剂的情况下），都能获得很好的阻燃效果。这些阻燃剂，可用于制作涤纶阻燃纤维，也用于涤纶织物阻燃整理，配合协效剂使用时，阻燃剂的用量可以减少，也有人将磷，卤两类阻燃剂合用，耐洗性有一定提高。涤纶产品有很多优点，阻燃效果也很好，但因熔点改变不了，它的阻燃产品（包括混纺），作为装饰用布比较合适。