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阻燃针刺无纺布能实现阻燃主要通过以下几种方式
[2024-08-01]

阻燃针刺无纺布能实现阻燃主要通过以下几种方式:


 一、纤维原料选择 

1.  本质阻燃纤维 :

   - 一些纤维本身就具有阻燃特性,例如芳纶纤维。它是一种新型高科技合成纤维,具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能。其分子结构中含有由苯环和酰胺基组成的酰胺键,这种结构使得芳纶纤维不易燃烧。当遇到火源时,芳纶纤维不会像普通纤维那样迅速燃烧,而是能够在一定程度上阻止火焰的蔓延,起到阻燃的作用。

   - 聚酰亚胺纤维也是一种本质阻燃纤维。它的化学结构使其具有优异的耐热性和阻燃性。聚酰亚胺纤维在高温环境下能够保持自身的结构稳定性,不易分解和燃烧。即使在接触火源时,它也能抵抗火焰的侵蚀,并且不会产生熔滴,从而降低了火灾传播的风险。

2.  阻燃改性纤维 :

   - 对普通纤维进行化学改性是一种常用的方法来使其具有阻燃性能。例如,通过在纤维的分子结构中引入阻燃剂基团。以聚酯纤维为例,可以采用共聚的方法,将含磷、含溴等阻燃剂单体与聚酯单体进行共聚反应。在反应过程中,阻燃剂基团会被引入到聚酯分子链中。当遇到火源时,这些阻燃剂基团能够发挥作用,通过一系列的化学反应,如促进纤维表面形成炭层、捕捉自由基等,来阻止火焰的蔓延,从而实现阻燃效果。

   - 对纤维进行物理改性也可以提高其阻燃性能。比如,在纤维表面涂覆一层阻燃剂涂层。常见的阻燃剂有氢氧化铝、氢氧化镁等无机阻燃剂。这些阻燃剂在纤维表面形成一层保护膜,当遇到火源时,阻燃剂会分解吸收热量,降低纤维表面的温度,同时分解产生的不燃性气体可以稀释可燃气体的浓度,阻止燃烧的继续进行。并且分解产生的固体物质可以覆盖在纤维表面,形成隔热隔氧的保护层,进一步阻止火焰对纤维的侵蚀。


 二、阻燃剂添加 

1.  无机阻燃剂 :

   - 氢氧化铝是一种常用的无机阻燃剂。它在受热时会分解,吸收大量的热量,其分解反应式为:2Al(OH)₃→Al₂O₃+3H₂O。这个分解过程会带走热量,降低材料的温度,减缓或阻止燃烧的进行。分解产生的氧化铝会覆盖在纤维表面,形成一层隔热隔氧的保护层,阻止氧气与纤维接触,从而抑制燃烧反应。

   - 氢氧化镁的阻燃机理与氢氧化铝类似,它受热分解时的反应式为:Mg(OH)₂→MgO+H₂O。分解过程同样吸收热量,并且生成的氧化镁也能在纤维表面形成保护层,起到阻燃作用。此外,氢氧化镁分解产生的水蒸汽还可以稀释可燃气体和氧气的浓度,进一步阻止燃烧的传播。

2.  有机阻燃剂 :

   - 溴系阻燃剂是一类重要的有机阻燃剂。以十溴二苯醚为例,它在燃烧过程中能够捕捉自由基,中断燃烧的链式反应。当材料开始燃烧时,十溴二苯醚会分解产生溴自由基(Br·)。这些溴自由基能够与燃烧反应中产生的氢自由基(H·)结合,形成溴化氢(HBr),反应式为:Br·+H·→HBr。而溴化氢是一种难燃气体,它能够覆盖在材料表面,隔绝氧气,同时稀释可燃气体的浓度,从而有效地抑制燃烧反应的继续进行。

   - 磷系阻燃剂也是常用的有机阻燃剂之一。它可以在凝聚相和气相中发挥阻燃作用。在凝聚相中,磷系阻燃剂能够促进纤维表面形成炭层。当材料燃烧时,磷系阻燃剂会促使纤维脱水炭化,形成一层致密的炭层。这个炭层可以隔热隔氧,阻止火焰对纤维内部的进一步侵蚀。在气相中,磷系阻燃剂能够分解产生含磷的自由基,这些自由基同样可以捕捉燃烧反应中的氢自由基和羟基自由基(OH·),中断燃烧的链式反应,从而实现阻燃效果。


 三、生产工艺优化 

1.  针刺工艺参数调整 :

   - 在针刺无纺布的生产过程中,针刺深度、针刺密度等工艺参数对阻燃性能有一定影响。适当增加针刺深度可以使纤维之间的缠结更加紧密,从而提高无纺布的整体强度和结构稳定性。当无纺布的结构更加紧密时,阻燃剂在纤维之间的分布会更加均匀,并且能够更好地形成连续的阻燃保护层。例如,当针刺深度从原来的 5mm 增加到 7mm 时,纤维之间的结合力增强,阻燃剂能够更充分地渗透到纤维内部和纤维之间的空隙中,使得无纺布在遇到火源时,阻燃效果得到提升。

   - 针刺密度的增加也有助于提高阻燃性能。较高的针刺密度意味着纤维在单位面积内受到更多的针刺作用,纤维之间的抱合力增强,无纺布的结构更加致密。这样不仅有利于阻燃剂的均匀分布,还能减少材料中的孔隙率,降低氧气的渗透,从而提高阻燃效果。例如,将针刺密度从每平方厘米 100 针提高到 150 针时,无纺布的阻燃性能会有所改善。

2.  后整理工艺 :

   - 阻燃后整理是一种常用的提高无纺布阻燃性能的方法。通过浸轧、涂层等方式将阻燃剂施加到无纺布表面,并通过适当的烘干和固化工艺,使阻燃剂能够牢固地附着在纤维上。例如,在浸轧工艺中,将无纺布浸入含有阻燃剂的溶液中,通过挤压辊使阻燃剂充分渗透到纤维内部,然后进行烘干处理。在烘干过程中,要控制好温度和时间,一般温度在 100℃-150℃之间,时间根据无纺布的厚度和含湿量而定,通常在 5-15 分钟左右。烘干后,再进行适当的固化处理,使阻燃剂与纤维之间形成稳定的化学键合,提高阻燃剂的耐久性。

   - 热定型工艺也对阻燃性能有影响。在热定型过程中,适当的温度和时间可以使纤维的结构更加稳定,同时也有助于阻燃剂在纤维内部的扩散和固定。一般热定型温度在 180℃-220℃之间,时间为 1-3 分钟。通过热定型处理,无纺布的尺寸稳定性得到提高,阻燃剂能够更好地与纤维结合,从而保证了阻燃效果的持久性。


综上所述,阻燃针刺无纺布通过选择合适的纤维原料、添加阻燃剂以及优化生产工艺等多种方式来实现阻燃性能。这些方法相互配合,共同作用,使得阻燃针刺无纺布能够在不同的应用场景中有效地阻止火焰的蔓延,保障人们的生命和财产安全。


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