關于阻燃技術與皮革阻燃劑

發布時間：2020-09-09 09-09 17:37 作者：康阜新材料

皮革由于其優越的綜合性能,早就得到了廣泛的應用：各種皮衣、皮鞋、皮件、真皮沙發、皮革裝飾材料……在人們的生活中處處可以看到皮革制品的身影。具有防火阻燃性能的功能性皮革也早就在一些高溫或有火災隱患的地方得以應用。由于具有防火、防風、防潮、保暖、阻燃隔熱、耐磨、防穿刺、拿持靈活、使用周期長等特點,阻燃皮革已經用做制作野外工作和生存的各種裝備,如手套,防火鞋、靴等。在森林滅火和軍隊野外作戰中發揮了十分重要的作用。除此以外,為了減少火災發生的幾率和降低火災的生命財產損失,在高層建筑、大型交通工具,如火車、飛機等的內裝飾中阻燃皮革也有廣泛的應用。如果皮革的阻燃性能和其它物理性能有進一步的提高,將阻燃皮革應用于工業和航空航天工業的特種防護服也有很好的前景。隨著人們對消防安全要求的提高和人們家居、汽車、出游要求的高檔化,阻燃皮革的需求量必然大大增加,其市場潛力很大。阻燃皮革需求的增加必然帶動皮革阻燃材料的開發和生產的發展。目前,我國皮革阻燃劑的開發、生產的能力,阻燃劑的品種和質量與國外產品和國內市場的需求有較大的差距,存在巨大的商機。

皮革是一種經過一系列加工處理得到的天然高分子材料,在它的加工過程中,經歷了浸灰、浸酸、軟化、鞣制、復鞣、加脂、涂飾等加工過程,有許多不同種類及質量的材料如鞣劑、復鞣劑、加脂劑和涂飾劑等加入到革中或在革的表面。這些操作或材料都對皮革的阻燃性能產生了重大而復雜的影響。因此,要對皮革實現阻燃,制造柔軟豐滿、機械性能好、阻燃性好的皮革難度很大。主要原因在于一般阻燃材料用到皮革工藝中會使皮革手感變硬,失去柔軟豐滿的特性。以目前情況看,國內對皮革阻燃技術的研究還很少,加強對皮革阻燃進行研究是十分必要的。深入研究皮革的燃燒過程、燃燒性能和阻燃機理,選擇或合成皮革適用的阻燃劑,設計并優化一整套的阻燃皮革制造工藝是我國皮革工作者面臨的一項新的挑戰。

許多學者開展了對于皮革的燃燒性能的研究。由于制革工藝的復雜多變性,不同種類的革在制造過程中采用工藝不同,使用的化料也不一樣,得到的成革其纖維編織情況及所含各種化工材料的量千差萬別,這使得對皮革的燃燒性能作一個總體的客觀評價十分不易。從現有的研究看,我們只能說與大部分未加阻燃處理的高分子材料相比,皮革更不易燃燒。如MiltonBailey等人對鞋面材料阻燃性的研究表明,在空氣中其測試的革樣有焰燃燒的時間為0～1.2秒,陰燃時間為0～3.5秒,試樣燃燒長度僅為0～0.254cm。除此以外,他們對鞋面革的傳熱性能及皮鞋在火場的模擬實驗均表明了革相對優異的阻燃性能。而國內王志成等人的研究中未使用任何阻燃劑,厚度為0.170cm的革樣其氧指數達到30%,有焰燃燒的時間為6.24s,陰燃時間為77.99s,試樣燃燒長度僅為4.01cm。

   

在國外,對皮革阻燃技術的研究和阻燃劑的開發開始得較早,早在1950年,美國皮革化學家協會就制定了ALCAmethodE50,這種方法類似于有機物的阻燃性能的垂直燃燒測試方法。用這種方法觀察記錄點燃試樣所需的時間、有焰燃燒時間、陰燃時間,燃燒長度及失重率,用以衡量皮革的阻燃性能。為了克服垂直燃燒法存在的結束點不明顯,操作條件不好統一,術語多等缺點,美國材料實驗學會也制定了皮革阻燃性能的氧指數測定法ASTMD2863-77來衡量材料的阻燃性能,這兩種方法被廣泛應用于皮革燃燒及阻燃皮革的研究中。美國辛辛那提大學的KadirDonmez等人就利用著兩種方法對采用不同加脂劑、阻燃劑和不同阻燃劑使用方法對皮革的阻燃性能的影響進行了研究。MiltonBailey等對比了作為某種鞋面革的阻燃情況。法國里昂皮革技術中心也曾對皮革的阻燃技術進行研究。

國內現階段對皮革阻燃方面的研究還不多,特別是針對皮革專用的高效、無毒、無腐蝕、耐久性好,多功能的阻燃材料和工業化產品幾乎還是空白。已見報道的研究工作主要集中在對某些工段(復鞣、加脂、涂飾等)、不同皮化材料及阻燃劑對皮革阻燃性能的影響方面的考察,關于合成某種皮革阻燃劑或是得到成熟的阻燃皮革工藝的報道很少,對皮革阻燃機理的研究還未見報道。四川大學李立新等研制的新型阻燃性三聚氰胺樹脂鞣劑具有較好的阻燃效果,同時有良好的復鞣填充性能,是一種成功的皮革阻燃劑。煙臺皮革研究所利用幾種不含鹵素的化合物,采用濕態滲透和干態涂飾相結合的工藝,研制開發出的阻燃革阻燃性能達到了國際最高標準,而且是一種完全無害的”綠色”皮革產品,其生產成本僅僅比一般皮革高10%。

迄今為止,世界上已經研制或生產了成千上萬種阻燃劑。對于皮革來說,它與其它的合成高分子材料有著本質的區別,選擇一種有效的皮革專用阻燃劑就顯得很復雜。參照當今國際阻燃技術的發展趨勢,結合制革生產的特殊性,優秀的皮革阻燃劑應滿足以下幾點:

(1)阻燃劑的熱性質適應于皮革材料:阻燃劑的分解溫度應略小于皮革的分解溫度,以確保其阻燃效能。

(2)與皮革的吸附、結合性能好:我們希望其具有一定的耐水洗、干洗性能,最好本身具有一些活性基團,可以在皮纖維內結合而不易洗出。與皮革的相容性差的阻燃劑在皮革的制造和使用過程中易滲出,影響阻燃的耐久性和其它性能。

(3)阻燃效率高:為了減少阻燃劑的用量,盡量保持皮革的手感和物理機械性能,所以優秀的皮革阻燃劑要求有效阻燃成分的含量要盡量高。在這一方面,還要注重多種阻燃劑的協同阻燃作用,最大限度地加強阻燃劑的阻燃效率。

(4)產品成本低:關于成本,不僅要考慮阻燃劑的價格,還要綜合考察其對阻燃效率和在制革總的成本中所占的比重。

(5)無毒性:為了確保阻燃劑在生產,應用過程中及革制品在使用過程中的安全,阻燃劑最好是無毒無害,對眼睛皮膚無刺激,燃燒分解產物毒性小。

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