1. 前言

纺织品和织物一般为纤维网络形成的柔性材料。现有多种技术制造各类织物（例如，机织、针织、钩织、编织等）和无纺产品（例如，将纤维压制生产的“毡”）。

纤维来源于不同的渠道：

• 动物：例如， 毛绒（羊绒、马海毛、安哥拉山羊毛）、蚕丝等。
• 植物：例如，棉、亚麻、黄麻、大麻，剑麻等。
• 矿物：例如，玻璃纤维、玄武岩纤维等。
• 合成：例如，聚丙烯腈，聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚氨酯（“氨纶纤维”）、聚芳酰胺等。

纺织品可以由均质纤维或共混纤维制造（例如，聚酯\聚丙烯腈共混物，棉/聚酰胺共混物等）。

纺织品用于生产衣物和地毯已有悠久传统，甚至可追溯至史前时期。从家庭应用（毛巾、窗帘、软垫、床上用品等）到必须满足严格性能要求的苛刻技术应用，例如，土工织物、农用纺织品、防护服（例如，消防员防护服）和复合材料加增强纤维等工程织物，纺织品的现代应用更广泛和复杂。

纺织品用于各类交通工具中的多种部件。在几乎所有的应用中，纺织品必须达到相关的燃烧性能标准。本章总结了最常见的应用和必须达到的标准。

出于环境原因，生物合成纤维（例如，PLA 聚乳酸纤维）和再生原材料（例如，R-PET 再生聚对苯二甲酸乙二醇酯）纤维的需求不断增大。尤其在交通领域，人们希望减轻交通工具的重量，从而减少 CO2 的排放量。这将影响未来纺织品的生产和防火性能。本章讨论纺织品在交通领域的传统应用，不讨论非传统应用，例如，在增强塑料中使用的天然纤维或在复合材料中使用的织物。虽然皮革和人造革本身不是纺织品，但具有与纺织品相同的功能，是与纺织品竞争的另类材料，因此我们在本文件的讨论中包括了皮革和人造革。

图 1- 各种纤维对火的反应 （ 资料来源：法国国家测试实验室 ） “可燃性和燃烧特性”数据来源于法国国家测试验室 ¹。 “烧失量”（“Loss on Ignition，LOI”）数据来自多份公开文献的典型值 ²。

2. 纺织品与消防安全

纺织物品重量轻，在火灾中贡献的燃料量（“火灾荷载”）比其它有机材料的更少，但大部分纺织品更易着火，可快速传播火焰，尤其能熔融（几乎所有合成纤维都如此）产生熔滴，从而造成其它火灾风险。

纺织品的“对火反应”实质上是由原材料（无论天然材料或合成材料）的化学主链决定的。当暴露于火源时，未经阻燃整理的纺织品的燃烧特性差异很大。燃烧特性可以用极限氧指数（LOI）表征，LOI 值较低的材料更易着火燃烧。除了测定 LOI 值，纺织品的消防安全也可以根据不同的阻燃标准评价。交通领域某些最相关的标准总结于下表中。如果一种纺织品没有达到相关的阻燃标准，则必须应用阻燃剂或使用具有固有阻燃性的纺织材料。

交通应用中的纺织品常常必须经过耐洗阻燃整理，为确保消防安全，必须采用耐久性或半耐久性阻燃剂方案。

图 6- 在交通工具中使用的纺织品总结

3. 纺织品阻燃剂的耐水洗性及应用技术

不同的纺织品取决于产品的最终用途，可能需要在不同的条件下洗涤，相对于永久性阻燃整理，根据阻燃剂的不同程度的耐洗性可以分为耐久性阻燃剂或半耐久性阻燃剂：

• 非耐久性：阻燃剂完全不耐水洗；
• 半耐久性：纺织品经过有限次数洗涤或浸泡后失去阻燃性；

耐久性：纺织品经过多次洗涤后仍保持阻燃性能。

图 7 – 纺织品阻燃整理典型工艺

图 8 – 纺织品耐久性阻燃整理典型工艺

采用不同的应用工艺，阻燃剂可以实现下述不同的耐久性。

1. 非耐久性阻燃整理：例如，按照轿车内饰件要求的方法，将水溶性盐沉积在纤维表面和填充于纤维之间，然后烘干。在连续工艺中，将纺织品浸入含阻燃剂溶液的水浴，在压力受控的条件下，在两个辊子之间将纺织品挤压。这种方法将预定数量的阻燃剂应用于纺织品上。应用的量必须达到防火性能要求。然后，同样也采用连续工艺，于 100–160°C 温度范围烘干纺织品，具体温度取决于材料。

2. 半耐久性阻燃整理：可以采用两种方法进行整理：

   • 在背面涂层中应用阻燃剂。一般来说，这种方法适用于所有纺织品，只有在织物表面结构敏感并且表面在阻燃整理过程中可能被损坏时才限制这种方法的使用。在涂布阻燃涂层时，可以用涂辊或刮刀系统将膏体或泡沫涂布在纺织品的背面，涂布厚度确保达到防火性能要求。然后，烘干涂层，并提高温度实现粘合剂交联。这些涂层的耐久性实际上取决于粘合剂的类型和特性。
   • 在特殊阻燃剂盐与纤维之间实现弱交联，通常限于少数几种纺织纤维与阻燃剂（例如，棉纤维与特定阻燃剂）的交联。在浸渍之后，烘干织物，使聚合物固化。

3. 耐久性阻燃整理：通过以下５种技术和工艺达到阻燃整理目的：

   • 反应物交联：在基质与阻燃剂之间，实现稳定的化学交联，例如，纤维素纤维的阻燃整理。以溶液形式应用阻燃剂，然后，干燥和固化。在最后干燥织物之前，中和没有反应的分子，然后洗涤。
   • 自交联：阻燃剂在基质上聚合或缩聚，例如，针织或机织织物的阻燃整理。在含水介质中，通过浸轧应用来施加阻燃剂预缩合物。然后，将经过整理的织物转移至一个密闭反室器，氨气与预缩合物在该反应器内反应，生成不可溶性阻燃剂聚合物。然后，对经过整理的织物进行氧化、通风、中和和洗涤，脱除未反应的分子和反应副产物，最后进行烘干处理。
   • 热固定：将阻燃剂沉积于纤维内，例如，聚酯纤维的后整理。将阻燃剂添加至水溶液，然后，将其在较高温度下（190-210°C）应用，使阻燃剂渗透进纤维。当纤维冷却后，阻燃剂被圈闭在聚合物分子链之间。虽然该阻燃剂 100%溶于水，但是，此时已不会从分子链之间被洗涤脱除。也可以对聚酯纤维进行阻燃染色同浴加工。高温染色打开了纤维的结构，允许阻燃剂渗透。在染色之后，纤维冷却，阻燃剂被圈闭在纤维内。
   • 离子交联：带负电荷的络合物与带正电荷的基团键合，例如，毛绒的阻燃整理。通过从酸化母液中提供阻燃剂，使之与纤维进行离子交换。结果，带负电荷的络合物流出，粘附于带正电荷的基团。最终实现了离子交联，使纤维具有固有的阻燃性。这类技术与其说是纺织品阻燃整理，还不如说是聚合物化学反应。
     • 在聚合反应阶段或在熔体纺丝阶段（例如，特雷维拉公司的 Trevira® CS 阻燃聚酯纺线、东洋纺公司（Toyobo）的 HEIM® 阻燃聚酯纤维和兰精公司的 Lenzing FR® 阻燃纤维等聚酯纤维），添加阻燃剂共聚单体或阻燃染料（例如，聚膦酸酯，硫代磷酸盐）。
     • 在聚合反应阶段或在熔体纺丝阶段（例如，特雷维拉公司的 Trevira® CS 阻燃聚酯纺线、东洋纺公司（Toyobo）的 HEIM® 阻燃聚酯纤维和兰精公司的 Lenzing FR® 阻燃纤维等聚酯纤维），添加阻燃剂共聚单体或阻燃染料（例如，聚膦酸酯，硫代磷酸盐）。

图 9 - 纺织品阻燃整理的不同方法 图片版权 ©Thor ©wedphotoline - Shutterstock

4. 在交通工具纺织品中使用的磷氮无机阻燃剂

下表列出了在交通工具维织品中最常使用的阻燃剂。除了少数特例，为了达到交通工具（例如，飞机、轨道车辆）严苛的燃烧性能要求，必须将不同的阻燃剂结合应用。

图 10 - 交通工具纺织品用无卤阻燃剂

参考文献：

1. 资料来源：Carine Chivas et al，法国国家测试实验室（LNE，法国），2007， “在消防安全相关条例草案框架下某些软垫家具经过阻燃整理后的阻燃作用研究。第 1 部分：最新技术进展”， 研究项目编号 27EAF6707，引用时有修改。

2. 材料科学与工程，254（2017），聚合物和生物聚合物理化学学报，2014，2（4），78-83。国际化学纤维 62（4）：183-186。