纺织纤维阻燃性安全风险分析杨森

纺织纤维阻燃性安全风险分析杨森

杨森陆冰钱辉陈敏马丽

1.江苏省特种安全防护产品质量监督检验中心江苏泰州225300

2.江苏省特种安全防护产品质量监督检验中心江苏泰州225300

摘要：为了减少因纺织品着火而引起的火灾的发生，确保消费者人身安全。本文主要通过对纺织纤维的热裂解和阻燃机理的研究，进而对其进行安全风险分析，从而针对上述风险，提出相应的防范措施来完善相应行业标准和监管力度。

关键词：纺织纤维；燃烧性能；阻燃剂；风险分析

1引言

用于纺织及相关产品的阻燃剂种类有很多，其中，目前应用最广的有氯系、溴系、磷及卤化磷系、无机系阻燃剂等。世界各地区的阻燃剂消费结构不同，欧洲用量最大的是无机系阻燃剂，而美国、日本、亚洲消费量最大的多为溴系阻燃剂。但大量的研究表明，某些阻燃剂在赋予相关产品良好的阻燃性能的同时，也存在某些生态安全问题，可能对人的健康和环境带来负面影响。根据国内外的相关法规，目前被列入禁用范围的阻燃剂主要是部分磷系和卤系阻燃剂。因此，有必要对国际国内纺织品的燃烧性技术法规进行系统研究。这在某种程度上，导致了普遍使用和阻燃功能的发展，为这些纺织品装饰纺织品通常是通过添加阻燃剂的阻燃作用，导致一些有毒、有害阻燃的滥用，虽然在一定程度上，提高产品的阻燃性能，但是有毒、有害纺织阻燃剂，与人体直接接触也直接危害人体健康。正是在此基础上，作者从燃烧性能安全，禁止/限制阻燃剂含量两方面的纺织品和服装产品质量安全风险进行了分析，基于国内外纺织品和服装产品燃烧性能安全需求和禁止/限制阻燃剂之间的差异的相关标准和技术规范，以及对已发生和预警风险案例的分析，本文就完善相关标准和对上述两种风险的合理监管提出了几点建议。

2纺织纤维的热裂解和阻燃机理

2.1纺织纤维的热裂解和裂解物

2.1.1纤维素纤维

纤维素纤维受热后产生热裂解.在200℃以下，纤维素吸热后产生一些不燃性气体，如水蒸汽和少量二氧化碳.超过200℃后，高分子纤维素降解为低分子纤维素，然后降解为左旋葡萄糖，生成的气体仍不会着火燃烧。当温度超过300℃后，热裂解由吸热反应转变为放热反应，左旋葡萄糖在热的作用下进一步分解为可燃性的醛酮类和焦油等挥发性液体.当温度在500℃以上时，主要由炭化物生成残渣，碳氧化生成一氧化碳和二氧化碳。各种纤维热裂解和燃烧温度情况见表1，各种纤维受热裂解产生气体见表2。

2.1.2涤纶纤维

和其他合成纤维一样，涤纶纤维着火时先熔融、后裂解、再燃烧.氧指数可以衡量纤维燃烧时的阻燃性能，一般在20以下易燃，25以上难燃.从表1看到，涤纶氧指数23.5，相对难燃烧。腈纶的氧指数虽较低，但燃烧后残渣高达58.5%，可燃烧部分不到1/2。包括涤纶纤维在内的合成纤维都是高聚物，在燃烧时产生高能游离基，遵循连锁反应：

涤纶燃烧时会产生大量烟雾，从热裂解温度410℃开始，对苯二甲酸、苯甲酸等芳香族化合物其烟雾随温度升高而减少，达到燃烧温度575℃时，生成二氧化碳和一氧化碳，随温度升高，气体浓度更高，从而提供了保持燃烧所需热量。燃烧火焰中主要放热反应的反应式为：

2.1.3蛋白质纤维

蛋白质纤维包括羊毛和蚕丝，热裂解温度比纤维素纤维低，氧指数则高，着火点温度也高，所以不如纤维素纤维易着火。分子中除含有碳、氢元素以外，还含有氮和硫元素，所以燃烧时产生的气体中有一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氢和氢氰酸，毒性比棉纤维大。

2.2阻燃机理

2.2.1纤维素纤维阻燃机理

纤维素纤维经含磷阻燃剂整理后，由于降低了裂解起始温度，在较低温度下含磷阻燃剂分解出磷酸，随着温度升高变成偏磷酸，随后缩合成聚偏磷酸。由于它的强烈脱水作用促使纤维素炭化，抑制了可燃性裂解物的生成，从而达到阻燃目的。另外，所产生的磷酸会形成不挥发性的保护层而隔绝空气，阻燃作用主要发生在凝固相部分。

2.2.2涤纶纤维阻燃机理

卤素化合物作阻燃剂时，在燃烧时先释放出卤素游离基，随后与可燃性气体生成卤化氢.反应式如下：

3安全风险分析

3.1安全隐患基本情况

3.1.1燃烧性能

纺织品的燃烧性能可以以火焰蔓延速度、燃烧持续时间、阴燃时间和损伤长度为特征。对于日常生活中常用的装饰性纺织品，上述指标可能不需要满足阻燃特殊防护服的要求，但可以通过设计或其他合适的方法来降低其易燃性。一般来说，织物的火焰传播速度越小，燃烧时间越短，当与着火接触时，点火时间相对较慢，可以使人们摆脱燃烧到身体的火，反应时间或避免火灾的发生。因此，纺织品的燃烧性能是生命安全的重要指标。对于纺织服装产品，决定其燃烧性能的主要因素是材料、织物结构、设计等。

3.1.2阻燃剂

阻燃剂添加到阻燃整理的纺织品和服装产品的化学肥料，目前应用于纺织阻燃剂包括与溴系、磷和氮，氮、赤磷及其化合物所代表的有机阻燃剂和三氧化二锑、氢氧化镁和氢氧化铝，如硅材料无机阻燃剂。阻燃方式有两种：一种是直接通过纤维阻燃整理的涂装过程，另一种是通过添加阻燃剂，制成各种阻燃纤维，然后通过混合多种纺织产品制成。

3.2危害类型分析

由于不良的阻燃性能或对人体或环境的潜在危害，纺织品和服装产品可能对人体或环境有害。

3.2.1烧伤或引发火灾

人们在日常生活中，不可避免地会接触到一些火，从事这些活动时，可能会不小心暴露自己穿衣服的火，阻燃性很差，如果衣服很可能导致火势迅速蔓延到反应，从而导致燃烧，甚至火灾。特别是对儿童来说，他们的行为是无法控制的，更容易因玩火而导致烧伤或火灾。

3.2.2积蓄性和毒性

目前，纺织品的阻燃剂的应用在许多多溴二苯醚等已被确认的持久性和储蓄，特性在自然环境中很难分解，可以通过食物链在动物和人类的身体，脂肪组织的积累之后，它的浓度逐渐增加。这些化学物质的残留物和毒性可能会引起严重的环境和人类的影响，导致癌症、出生缺陷或神经损伤。消费者穿着过量的衣服禁用阻燃整理剂，在长期与织物直接接触的过程中皮肤，残残阻燃剂整理剂将会转移到身体后可能诱发癌症。

4纺织品阻燃剂及其安全和生态评估

阻燃剂的安全和生态评估主要是它们的安全性和生物可降解性.安全性包含阻燃剂本身以及阻燃剂整理工艺过程和燃烧时所产生物质的急性毒性、致癌性、对皮肤刺激性、致变异性和对水生物的毒性，目前主要考核阻燃剂本身。生物降解性是近年来受到重视的指标，生物降解性差的化合物将会积聚起来，造成对环境的严重影响。

4.1溴系阻燃剂

溴系阻燃剂是目前最大的阻燃剂品种，其经典产品的生产工艺成熟，性价比优良，应用范围广泛.2006年主要产品十溴二苯醚、四溴双酚A、六溴环十二烷的产量分别为25000t、38000t和4500t.溴系阻燃剂的分解温度大多在200~300℃，与高分子合成材料熔融温度相匹配，在气相和凝聚相起到阻燃作用，因此，少量使用就可以达到较佳效果.多溴阻燃剂具有优越的阻燃性能，而且可以减少燃烧过程中有毒物的生成，其粒径较大，不会扩散到生命组织的细胞膜中，相对而言不损害人体健康.此外，它们的水溶性很低，从纺织品溶出的可能性很小，故不会迁移到纺织品表面。

4.2卤代膦酸酯类阻燃剂

卤代膦酸酯类阻燃剂分子中既有磷，又有卤素，它们之间存在协同增效作用，所以有些品种具有良好的阻燃作用，主要用于塑料添加剂，也可用于纤维阻燃整理.其中三（2，3-二溴丙基）膦酸酯（TDBPP，又名TRIS），因为大白鼠急性毒性试验显示口服LD50为50mg/kg，经皮肤LD50为200mg/kg，为剧毒品，已禁用。

4.3过渡金属络合物的阻燃剂

羊毛具有较高的回潮率和含氮量，着火温度570~600℃，氧指数24，燃烧热低.这些特点使羊毛具有较好的天然阻燃性，如果再进行阻燃整理，就能达到更高的阻燃标准.过渡金属络合物的阻燃整理是目前羊毛织物普遍应用的方法之一，主要有钛、锆和铌的络合物，阻燃剂为氟钛酸钾、氟锆酸钾和氟铌酸钾。

5措施应用

我国纺织品阻燃性要求在防护服，主要用于织物装饰织物的公共使用，运输工具，包括国家标准GB17591-2006，GB8965-1998“阻燃织物阻燃防护服和GB20286-20065在公共场所阻燃产品的性能需求和组件燃烧和识别，等测试方法的测试纺织品的性能在每个标准不同，指标是不同的，如下所示。GB/T17591-2006“阻燃面料适用于装饰、运输（包括飞机、火车、汽车、船舶）的内部使用、阻燃保护使用梭织织物和针织物，并根据产品的阻燃性使用，并提出要求：装饰织物和阴燃时间受损长度、时间、飞机和轮船内部损失的织物长度、燃烧时间和燃烧滴，汽车内饰织物的火焰传播速度，火车内部结构损伤区域，受损的长度，燃烧时间，冒着火焰燃烧时间和数量后，阻燃防护损坏织物的长度，继续燃烧，燃烧，融化，滴，根据它的评价指标可分为两个层次B1和B2。GB8965-1998《阻燃防护服主要用于阻燃防护服，材料的物理和化学性质和服装设计，形状，结构，等。提出了要求，阻燃剂的主要评价指标为布继续燃烧时间，阴燃时间融化，滴，和缝纫线受损火焰的长度。

6结束语

介绍了燃烧性能的建议，采用和装饰纺织品，如婴幼儿特别群体消费，以相关强制性标准中纺织品安全要求的燃烧性能，作为产品质量监督和抽查项目；对于阻燃剂，建议立即注意发达国家的相关技术法规和标准，鼓励和引导企业采用环保阻燃剂，以减少对人体和环境的危害。

参考文献：

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