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关于阻燃技术与皮革阻燃剂

发布时间:2020-09-09 09-09 17:37 作者:康阜新材料

皮革由于其优越的综合性能,早就得到了广泛的应用:各种皮衣、皮鞋、皮件、真皮沙发、皮革装饰材料……在人们的生活中处处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温或有火灾隐患的地方得以应用。由于具有防火、防风、防潮、保暖、阻燃隔热、耐磨、防穿刺、拿持灵活、使用周期长等特点,阻燃皮革已经用做制作野外工作和生存的各种装备,如手套,防火鞋、靴等。在森林灭火和军队野外作战中发挥了十分重要的作用。除此以外,为了减少火灾发生的几率和降低火灾的生命财产损失,在高层建筑、大型交通工具,如火车、飞机等的内装饰中阻燃皮革也有广泛的应用。如果皮革的阻燃性能和其它物理性能有进一步的提高,将阻燃皮革应用于工业和航空航天工业的特种防护服也有很好的前景。随着人们对消防安全要求的提高和人们家居、汽车、出游要求的高档化,阻燃皮革的需求量必然大大增加,其市场潜力很大。阻燃皮革需求的增加必然带动皮革阻燃材料的开发和生产的发展。目前,我国皮革阻燃剂的开发、生产的能力,阻燃剂的品种和质量与国外产品和国内市场的需求有较大的差距,存在巨大的商机。


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皮革是一种经过一系列加工处理得到的天然高分子材料,在它的加工过程中,经历了浸灰、浸酸、软化、鞣制、复鞣、加脂、涂饰等加工过程,有许多不同种类及质量的材料如鞣剂、复鞣剂、加脂剂和涂饰剂等加入到革中或在革的表面。这些操作或材料都对皮革的阻燃性能产生了重大而复杂的影响。因此,要对皮革实现阻燃,制造柔软丰满、机械性能好、阻燃性好的皮革难度很大。主要原因在于一般阻燃材料用到皮革工艺中会使皮革手感变硬,失去柔软丰满的特性。以目前情况看,国内对皮革阻燃技术的研究还很少,加强对皮革阻燃进行研究是十分必要的。深入研究皮革的燃烧过程、燃烧性能和阻燃机理,选择或合成皮革适用的阻燃剂,设计并优化一整套的阻燃皮革制造工艺是我国皮革工作者面临的一项新的挑战。


许多学者开展了对于皮革的燃烧性能的研究。由于制革工艺的复杂多变性,不同种类的革在制造过程中采用工艺不同,使用的化料也不一样,得到的成革其纤维编织情况及所含各种化工材料的量千差万别,这使得对皮革的燃烧性能作一个总体的客观评价十分不易。从现有的研究看,我们只能说与大部分未加阻燃处理的高分子材料相比,皮革更不易燃烧。如MiltonBailey等人对鞋面材料阻燃性的研究表明,在空气中其测试的革样有焰燃烧的时间为0~1.2秒,阴燃时间为0~3.5秒,试样燃烧长度仅为0~0.254cm。除此以外,他们对鞋面革的传热性能及皮鞋在火场的模拟实验均表明了革相对优异的阻燃性能。而国内王志成等人的研究中未使用任何阻燃剂,厚度为0.170cm的革样其氧指数达到30%,有焰燃烧的时间为6.24s,阴燃时间为77.99s,试样燃烧长度仅为4.01cm。

   

在国外,对皮革阻燃技术的研究和阻燃剂的开发开始得较早,早在1950年,美国皮革化学家协会就制定了ALCAmethodE50,这种方法类似于有机物的阻燃性能的垂直燃烧测试方法。用这种方法观察记录点燃试样所需的时间、有焰燃烧时间、阴燃时间,燃烧长度及失重率,用以衡量皮革的阻燃性能。为了克服垂直燃烧法存在的结束点不明显,操作条件不好统一,术语多等缺点,美国材料实验学会也制定了皮革阻燃性能的氧指数测定法ASTMD2863-77来衡量材料的阻燃性能,这两种方法被广泛应用于皮革燃烧及阻燃皮革的研究中。美国辛辛那提大学的KadirDonmez等人就利用着两种方法对采用不同加脂剂、阻燃剂和不同阻燃剂使用方法对皮革的阻燃性能的影响进行了研究。MiltonBailey等对比了作为某种鞋面革的阻燃情况。法国里昂皮革技术中心也曾对皮革的阻燃技术进行研究。


国内现阶段对皮革阻燃方面的研究还不多,特别是针对皮革专用的高效、无毒、无腐蚀、耐久性好,多功能的阻燃材料和工业化产品几乎还是空白。已见报道的研究工作主要集中在对某些工段(复鞣、加脂、涂饰等)、不同皮化材料及阻燃剂对皮革阻燃性能的影响方面的考察,关于合成某种皮革阻燃剂或是得到成熟的阻燃皮革工艺的报道很少,对皮革阻燃机理的研究还未见报道。四川大学李立新等研制的新型阻燃性三聚氰胺树脂鞣剂具有较好的阻燃效果,同时有良好的复鞣填充性能,是一种成功的皮革阻燃剂。烟台皮革研究所利用几种不含卤素的化合物,采用湿态渗透和干态涂饰相结合的工艺,研制开发出的阻燃革阻燃性能达到了国际最高标准,而且是一种完全无害的”绿色”皮革产品,其生产成本仅仅比一般皮革高10%。


迄今为止,世界上已经研制或生产了成千上万种阻燃剂。对于皮革来说,它与其它的合成高分子材料有着本质的区别,选择一种有效的皮革专用阻燃剂就显得很复杂。参照当今国际阻燃技术的发展趋势,结合制革生产的特殊性,优秀的皮革阻燃剂应满足以下几点:


(1)阻燃剂的热性质适应于皮革材料:阻燃剂的分解温度应略小于皮革的分解温度,以确保其阻燃效能。


(2)与皮革的吸附、结合性能好:我们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团,可以在皮纤维内结合而不易洗出。与皮革的相容性差的阻燃剂在皮革的制造和使用过程中易渗出,影响阻燃的耐久性和其它性能。


(3)阻燃效率高:为了减少阻燃剂的用量,尽量保持皮革的手感和物理机械性能,所以优秀的皮革阻燃剂要求有效阻燃成分的含量要尽量高。在这一方面,还要注重多种阻燃剂的协同阻燃作用,最大限度地加强阻燃剂的阻燃效率。


(4)产品成本低:关于成本,不仅要考虑阻燃剂的价格,还要综合考察其对阻燃效率和在制革总的成本中所占的比重。


(5)无毒性:为了确保阻燃剂在生产,应用过程中及革制品在使用过程中的安全,阻燃剂最好是无毒无害,对眼睛皮肤无刺激,燃烧分解产物毒性小。



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