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1、 从 1959 年理查德费曼关于纳米科技的梦想预言到格莱特制得几纳米的超细粉末，经过几十年的发展，纳米材料被广泛地应用各行各业中。因为其所具有的表面效应、量子尺寸和体积效应使得纳米材料在光学、电热学、力学和电磁学等方面展现出特殊的性能。无机纳米材料作为一种新型材料被应用于纺织品的阻燃整理，改善了传统卤系、磷系阻燃剂带来的污染大、产生有毒烟雾的问题。纳米材料尺寸细小，比表面积大，粒子在聚合材料中分散较为均匀，受热时可以均匀释放其阻燃性，阻燃颗粒与外界的接触面积较大，可以有效地减少自由基，从而在火灾初期吸收大量的热量从而达到抑制反应的目的。应用于阻燃后整理的无机纳米材料主要有各种纳米无机金属及非金
2、属氧化物、氢氧化铝、氢氧化镁和层状纳米复合材料等。1 纳米材料11 纳米氧化物无机纳米氧化物材料品种非常多，用途广，是很重要的一类。它包括二氧化硅，纳米金属氧化物，非金属的硫化物，碳化物，硅化物和磷化物，以及含氧酸盐纳米材料。纳米二氧化硅常在涂料中添加，具有耐高温的作用，也作为黏合剂的添加剂使用，可以提高黏结效果和密封性能。孙建红1等采用溶胶凝胶法制备了 SiO2 的溶胶对羊毛织物进行处理，结果显示羊毛织物极限氧指数从2612 提高到 31104515，剩炭率从 2214 增加到33105610 ，阻燃性能得到明显改善。SiO2 在阻燃剂中通常是作为填料来用的，有助于提高阻燃性能，单独用时阻燃
3、性能不高。Sb2O3 同样属于添加型阻燃剂，在阻燃上应用较早，熔点在655，受高温后被气化，带走内部热量并稀释空气中氧浓度，从而起到阻燃的作用。Sb2O3 常与传统的卤系阻燃剂联合使用，受热时释放出 HCl，然后生成 SbOCl 分解吸收大量的热，再次分解为SbCl3，分解出氯游离基与活性氢和氢氧游离基结合，起到抑制火焰的作用。氧化锑的阻燃研究较早，协同阻燃的应用较多。12 纳米氢氧化物纳米氢氧化物中应用较广泛且阻燃效果较好的是氢氧化铝和氢氧化镁。我国拥有丰富的镁铝资源，它们价格便宜，使用数量也在不停地增加，有着较好的应用前景。在大火中，先致人于死地的通常是燃烧产生的有毒浓烟而不是高热。而氢氧
4、化铝和氢氧化镁有很好的热稳定性和抑烟作用，无毒无污染，不产生腐蚀气体，从而减少了因为有毒浓烟带来的伤亡。氢氧化铝和氢氧化镁作为添加型的阻燃剂，一般需较大的添加量（大于 40）才能达到较好的阻燃效果，从而影响了材料力学性能以及表面形态。陈妍2将纳米改性氢氧化铝以不同比例添加到尼龙 66（PA66）中，复合材料的阻燃性能、拉伸性能和冲击性能都有所善。纯尼龙 66 与添加 40 份纳米改性氢氧化铝/尼龙 66 相比较，氧指数（LOI）从 25 提高到 29，拉伸性能提高了 31，冲击强度提高了 86。Mg（OH）2 要比Al（OH）3 进入市场晚，其熔点要比 Al（OH）3 高，有着广泛的发展前景和
5、市场价值。纳米粒子的超细化，可以减少添加量，使得阻燃效果得到提高。同时，粒子的超细化又面临着严重的团聚问题，直接影响使用的效果。因而需对纳米粒子进行表面改性，增加分散性和结合力。目前，氢氧化镁和氢氧化铝的表面改性是研究的热点。13 纳米层状双氢氧化物在阻燃整理中可以作为阻燃剂的有镁铝型层状氢氧化物。氢氧化铝镁具有类似水滑石的层状结构3 ，层片中部分 Mg2被 Al3同晶置换，因而带有大量永久性正电荷，层间吸收可交换的阴离子Cl-、OH-以维持电性平衡。由于其填料的特殊结构，使其有别于常规的阻燃材料，具有多种独特的性能，目前已经广泛应用在许多纳米复合材料中。张泽江4等发现，用 MgAl 层状双氢
6、氧化物这种合成的阻燃剂与 APP（聚丙烯）结合后处理 PS（聚苯乙烯） ，与仅仅添加 LDs 或 APP 的 PS 相比，能表现出更高的极限氧指数。另外，在 LDHs 含量相同的情况下，通过乳液和微波聚合制备的 PS/LDHs 纳米复合材料的极限氧指数要高于 PS 和纳米 LDHs 常规混合物的。2 纳米材料的制备方法21 沉淀法 直接沉淀法是制备纳米材料常用的一种方法，原理是在金属盐溶液中加入沉淀剂。常用的沉淀剂有氨水、碳酸盐、草酸铵和氢氧化钠等。将沉淀剂在一定条件下加入到溶液中，析出沉淀，洗去阴离子，烘干研磨就可以得到最终产物。通过该法可以在一定条件下制成片状、针状和球型的纳米氢氧化镁粉体
7、。直接沉淀法对设备要求不高，操作简单易行，不容易引入杂质，纯度较高，缺点是沉淀中含有大量的阴离子，去除会十分困难，从而影响纳米粒子的粒径以及应用效果。现在有人采用反向沉淀法，将金属盐溶液在一定条件下加入到沉淀剂中，得到的纳米粒子粒径有所减小。同样，均匀沉淀法是另一种使得粒子成核粒径朝细小和致密方向发展的方法。均匀沉淀法常用的沉淀剂有尿素和六次甲基四胺，这种方法制备纳米粒子时加入的沉淀剂并不立刻与被沉淀的组分反应，而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢析出，该法所需反应时间长，成本高，同样也存在着阴离子洗涤繁复的问题，这是沉淀法存在的共性问题。22 溶胶凝胶法溶胶凝胶法可以用来制备纳米氧化物和
8、纳米复合氧化物，通常是以有机盐和无机盐作为原料，在有机质中进行水解缩聚，经过溶胶、凝胶过程得到凝胶后，加热或者冷冻干燥，然后烧制得到最终产品。该法所得粒子的粒径与反应的浓度、温度、pH 值、反应速度和焙烧温度有关，在一定条件下可以制得分布均匀的粉体。此法分散性好，操作简便，副反应物较少。23 水热法水热法就是以水作为溶剂，首先配置前驱物进行初步水解反应，使得前驱溶液混合均匀，然后将前驱溶液转入密封高压釜中继续反应。在较高的温度和较高的压力下（温度在 100以上，压力在105Pa 以上）进行异向反应。反应过程中温度的高低、升温的速度、搅拌的速度和反应的时间都会对粒径大小和粒子性能产生影响。水热法
9、对设备的要求较高，需要高压和耐高温设备，实际应用成本较高，故大量生产应用时存在一定的局限。24 其他方法5微乳液法也是制备纳米材料的一种方法，通常是将两种反应物分别溶于完全相同的两份微乳中，在一定条件下混合两种反应物通过无知交换产生反应，进行超速分离，再用有机溶剂去除表面油和表面活性剂，最后干燥处理得到最终产物。高能球磨法是利用球磨机对原料进行撞击研磨和搅拌，把金属或者合金粉碎为纳米级微粒的方法，可以将两种或者两种以上的金属粉末放进球磨机的球墨罐中高能球磨，压延复合获得分布均匀的合金粉末。3 胶黏剂织物的涂层整理不仅要求先进的织造技术和涂层设备，更要求高质量高性能的胶黏剂。用作织物后整理的胶黏
10、剂应该具有较慢的成膜速度，适应涂层要求和良好的成膜效果。适用于织物涂层整理的胶黏剂主要有：聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、硅酮树脂和橡胶等。这些常用胶黏剂多数可燃，和阻燃剂配合整理时会降低阻燃效果，因此需要做阻燃改性处理。目前阻燃整理所用胶黏剂如下几种。31 聚氨酯聚氨酯胶黏剂的性能优越，成膜良好，有较好的韧性，本身不具备阻燃性，因此，聚氨酯的阻燃改性是一个重要的发展方向。姜仲苏等6以甲苯二异氰酸酯（TDI）和聚乙二醇（PEG2000）为主要原料，以 N甲基二乙醇胺（MDEA）制成阳离子水性聚氨酯乳液，再与阳离子磷系阻燃剂 CJ1 和无机添加剂混配制成阻燃涂层胶，将其用于涤纶织物的阻燃整理上。当
11、上胶量达到 160g/m2 时，织物可达较好的阻燃效果，燃烧时间5s；上胶量达 200g/m2 时，织物无续燃、阴燃、熔滴现象。究其原因，可能是无机纳米氧化硅的协同作用以及含磷阻燃剂在燃烧时分解成磷酸或多磷酸，并进一步生成含磷的酯类和含磷的炭层，从而起到较好的阻燃效果。另外烟密度与烟毒性也均达到法国 NFF161011988 标准。周向东7等以环氧氯丙烷、五氧化二磷和二乙烯三胺为原料，合成一种亲水阻燃剂，并以封端基水性聚氨酯为交联剂，使该阻燃剂在棉纤维上发生交联反应，使棉织物具有耐久阻燃性。聚氨酯阻燃的研究主要还是集中在外部添加阻燃剂与聚氨酯树脂复配的这种形式。对于反应型，即将阻燃元素接入聚氨
12、酯分子结构中的研究，在国内，这方面研究得较少。在阻燃剂选择方面，传统的磷系阻燃剂与聚氨酯复配较为成熟，但存在挥发性大、耐热性不太高的缺点。而卤系阻燃剂虽然阻燃效果好，但发烟量较大，对环境有较大危害。所以，需要进一步加强氮系硅系等其它种类的阻燃剂的开发与应用。另外，复合的阻燃体系也在进一步研究中，力求达到多种阻燃剂的协同作用。32 聚合物乳液乳液型胶黏剂改善了水溶性胶黏剂耐水性差和溶剂型胶黏剂的环境污染问题，兼顾两方面的要求，聚合理论较完善，生产技术成熟且反应过程可以控制，是胶黏剂研究和发展的重要方向。聚合物乳液型胶黏剂，自身不具备阻燃性，主要是通过外加阻燃剂，使得聚合物分子链上带有卤素或磷的阻
13、燃基团，起到阻燃作用。聚醋酸乙烯酯及其共聚乳液是最重要的一种乳液胶黏剂。这种胶黏剂粘结强度大，耐久性好，既能耐高温又能耐低温，粘结层坚而韧，无毒，无味，成本低。如在其中加入阻燃增塑剂磷酸三甲苯酯和三氧化二锑，可以作为纤维素织物的阻燃整理剂，整理后的织物具有阻燃性，且柔软耐高强。而在聚氯乙烯乳液中加入三氧化二锑、磷酸铵和磷酸三甲苯酯，也有很好的的阻燃效果。丙烯酸酯、磷酸乙烯酯和二氯丙基磷酸丙烯酯的共聚乳液可以作为棉布、人造棉布和尼龙织物的阻燃整理。33 聚氯乙烯聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的一种热塑性树脂，是胶黏剂中为数不多的、且自身具有一定阻燃性的胶黏剂，由于其防火耐热作
14、用被广泛用于各行各业中。聚氯乙烯被用来制作各种仿皮革，用于行李包，运动制品，如篮球、足球和橄榄球等。还可用于制作制服和专用保护设备的皮带。服装用聚氯乙烯织物一般是吸附性织物，如雨披、婴儿裤、仿皮茄克和各种雨靴。PVC 的涂层制品主要是人造革制作的皮包、皮箱、书的封面和沙发汽车的坐垫等。PVC 可分为软 PVC 和硬 PVC。其中硬 PVC 大约占市场的2/3，软 PVC 占 1/3。软 PVC 一般用于地板、天花板以及皮革的表层，软 PVC 中含有柔软剂容易变脆，不易保存，所以其使用范围受到了局限。硬 PVC 不含柔软剂，因此柔韧性好，易成型，不易脆，无毒无污染，保存时间长，因此具有很大的开发应用价值。近年来，阻燃型环氧树脂胶黏剂以及阻燃型聚丙烯酸酯胶黏剂研究颇多，主要都是通过添加含磷阻燃剂或是与含磷丙烯酸酯单体共聚达到阻燃的目的。4 结语无机阻燃剂是目前使用最多的一类阻燃剂，阻燃剂的发展趋势将是无毒、无卤、低烟和对环境友好的优异的体系。而纳米粒子对阻燃剂的性能有着较大影响，只有当纳米材料超细化时才能充分发挥其性能，因此纳米材料的制备工艺依然需要进一步的研究，与氮系硅系阻燃剂复合应用是一个重要的发展方向；而具有阻燃性的胶黏剂将使得粘合剂在阻燃后整理上的应用更广泛和有效。
