打造世界一流阻燃纖維 貢獻中國智慧

文/宋西全 關(guān)振虹 楊文華 畢景中

阻燃防護服是個體防護用品中應(yīng)用最為廣泛的品種之一，其防護原理主要是采取隔熱、反射、吸收、碳化隔離等屏蔽作用，保護勞動者免受明火或熱源的傷害。人體皮膚對熱是非常敏感的，當皮膚接觸44 ℃以上高溫時就會出現(xiàn)燒傷，最先發(fā)生創(chuàng)痛形成I 度燒傷，繼而起泡，出現(xiàn)Ⅱ度燒傷。在55 ℃時，Ⅰ度燒傷維持20 s，以后Ⅱ度及Ⅲ度燒傷出現(xiàn)。在72 ℃時，則完全燒焦。因此，在石油、化工、機械、林業(yè)、建筑等眾多行業(yè)，都應(yīng)采用阻燃防護服，更好地保護普通勞動者的生命安全。

阻燃防護服的種類

阻燃防護服的材料大致可分為兩類，一類是利用阻燃整理劑對織物進行阻燃整理得到的整理型阻燃面料；另一類是以阻燃纖維（包括改性阻燃纖維和本質(zhì)阻燃纖維）為原料進行純紡，或者與其他纖維混紡，再經(jīng)織造染整加工得到的阻燃面料。

后整理阻燃類

目前，國內(nèi)大部分個體防護領(lǐng)域，仍采用經(jīng)阻燃整理的純棉或滌棉面料為主。該類產(chǎn)品普遍存在洗滌后阻燃性能顯著下降，使用壽命短、耐高溫性能差，強度特別是撕破強度低、舒適性能差等缺點，因此通常不作為高檔阻燃產(chǎn)品使用。另外，針對阻燃劑的致癌性和毒性問題，聯(lián)合國衛(wèi)生組織曾委托歐美的三家檢測公司進行了測定分析，最后得出相同的結(jié)論：除了鋯系和鈮系阻燃劑之外，其他所有有機阻燃劑全部具有致癌性。因此，美國和歐盟禁止在本國生產(chǎn)整理型紡織品和禁止整理型阻燃紡織品進入市場。

阻燃纖維類

通常分為兩類：改性阻燃纖維和本質(zhì)阻燃纖維。改性阻燃纖維就是在本身不阻燃的聚合物中，加入少量的阻燃單體，通過共混、共聚，接枝以及輻照交聯(lián)等方法制成的具有阻燃性能的纖維。該方法工藝簡單、可紡性好、成本較低，易于工業(yè)化，因此應(yīng)用較多。但改性阻燃纖維也存在纖維強度低、阻燃性能較差、環(huán)保壓力大等缺點；部分產(chǎn)品還存在熔融滴落、煙霧過大等現(xiàn)象。

本質(zhì)阻燃纖維是指依靠防護材料本身分子結(jié)構(gòu)形成的阻燃和隔熱性能，其相應(yīng)性能不會隨著條件變化而下降的纖維。該類纖維柔軟、有彈性，具有一定加工性能。重點是指一些梯形結(jié)構(gòu)、金屬螯合、分子高度交聯(lián)或芳雜環(huán)類高聚物以及大分子中含有鹵素的高聚物，如丙烯腈預(yù)氧化（PO）纖維、間位芳綸（PMIA 纖維）、對位芳綸（PPTA 纖維）、聚芳酯（PAR）纖維、芳砜綸（PSA）、聚酰亞胺（PI）纖維、聚苯硫醚（PPS）纖維、聚苯并咪唑（PBI）纖維、聚醚（PEI）纖維和酚醛（PN）纖維等阻燃纖維，其中芳綸纖維作為一種性能優(yōu)異的本質(zhì)阻燃纖維，逐漸成為目前阻燃防護服中應(yīng)用最為廣泛、成熟的高性能纖維材料。

芳綸類面料屬永久阻燃面料，阻燃性能不會隨水洗次數(shù)增加而降低，綠色環(huán)保。面料阻燃性能優(yōu)異，續(xù)燃、陰燃時間均小于2 秒；面料斷裂與撕破強力高，面料輕薄透氣性好，服裝使用壽命長；面料遇火燃燒后隔熱性能優(yōu)異，煙氣含量極低，更大程度保護了生命安全。

間位芳綸的性能

間位芳綸（全名聚間苯二甲酰間苯二胺，又稱芳綸1313），是由間苯二甲酰氯和間苯二胺合成的有機纖維。間位芳綸化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有以下幾項優(yōu)越的性能：

優(yōu)異的耐熱性

可在200 ℃下長期使用，具有良好的尺寸穩(wěn)定性。

超強的阻燃性

屬于本質(zhì)阻燃纖維，極限氧指數(shù)LOI值≥28%，不會在空氣中自燃、融化或產(chǎn)生熔滴；遇到極高溫度時，纖維會迅速膨脹碳化，形成特有的絕熱屏。用間位芳綸纖維生產(chǎn)的防護面料表現(xiàn)出極佳的阻燃性能。

國產(chǎn)原液著色間位芳綸短纖

國產(chǎn)間位芳綸紗線

國產(chǎn)間位芳綸長絲

杰出的電絕緣性

用芳綸纖維制成的芳綸紙可使機電產(chǎn)品的耐溫絕緣性能達到H 級（180 ℃）。

優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性

具有非常優(yōu)良的耐大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的性能，能耐大多高濃的無機酸。常溫下，耐堿性能較好。

良好的機械特性

間位芳綸纖維的低剛度高伸長的特性使其能夠用常規(guī)的紡織機械進行加工。其短纖可以用一般毛棉織機加工成多種織物或無紡布。

國產(chǎn)間位芳綸產(chǎn)品迭代進步

國際上間位芳綸生產(chǎn)企業(yè)主要包括美國杜邦公司、日本帝人公司。美國杜邦公司率先實現(xiàn)間位芳綸商業(yè)化生產(chǎn)，間位芳綸產(chǎn)能全球第一，其間位芳綸技術(shù)水平、產(chǎn)品性能及產(chǎn)業(yè)規(guī)模均處于國際領(lǐng)先地位。

國內(nèi)從20 世紀90 年代開始研究間位芳綸生產(chǎn)技術(shù)，2004 年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，近年來發(fā)展迅速，產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品性能大幅提升。其中發(fā)展速度最快的是泰和新材，產(chǎn)能躍居國內(nèi)第一、全球第二位。國產(chǎn)間位芳綸產(chǎn)品目前主要有10 大系列，200 多個品種，全球品種最多，主要包括本白短纖、有色纖維、易染纖維、導(dǎo)電纖維、絲束、短切纖維、長絲、沉析纖維以及芳綸紙。

2018 年，全球間位芳綸的總產(chǎn)能3 萬9500 噸，國產(chǎn)間位芳綸產(chǎn)能1 萬2000 噸，占比30.4%，排名僅次于美國。間位芳綸生產(chǎn)工藝過程主要分為聚合與紡絲，國產(chǎn)間位芳綸聚合采用低溫溶液聚合工藝，紡絲為濕法紡絲，該工藝生產(chǎn)的間位芳綸產(chǎn)品優(yōu)點是纖維力學(xué)性能優(yōu)異，纖維指標斷裂強度3.5 ～5.0 cN/dtex，斷裂伸長率25%～50%，鹵素含量低，阻燃性能優(yōu)良。

國產(chǎn)間位芳綸主要應(yīng)用領(lǐng)域有阻燃防護材料、高溫?zé)焿m過濾材料、其他技術(shù)性紡織品，其中阻燃防護包括軍警戰(zhàn)訓(xùn)服、消防服、救援服、電焊服、爐前服、石化工裝、防電弧服、阻燃氈、隔音毯以及家用阻燃紡織品；高溫?zé)焿m過濾包括鋼廠、水泥廠以及瀝青攪拌站的耐高溫濾布；其他技術(shù)性紡織品包括高溫傳送帶、汽車高溫膠管、音響喇叭布等。

間位芳綸受其應(yīng)用領(lǐng)域所限，目前全球產(chǎn)能不到4 萬噸。高昂的成本是制約高新技術(shù)纖維擴大應(yīng)用的阻礙之一。原料成本偏高、芳綸纖維生產(chǎn)效率低下導(dǎo)致成本居高不下。因此，通過技術(shù)進步、提高原料以及纖維的技術(shù)水平和生產(chǎn)效率，大大降低生產(chǎn)成本是間位芳綸技術(shù)發(fā)展方向的主流。

近幾年，美國、日本和中國紛紛加大了對間位芳綸應(yīng)用技術(shù)的研究。中國制定了《間位芳綸短纖維》《阻燃服》《森林防護服》等多項關(guān)于阻燃方面的國家標準，還建立了國家芳綸工程技術(shù)研究中心、省級芳綸纖維材料重點實驗室和博士后科研工作站、企業(yè)院士工作站等創(chuàng)新平臺，建設(shè)了完備的芳綸關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及工程化基礎(chǔ)設(shè)施。同時，國內(nèi)已成立了應(yīng)用技術(shù)檢測中心，為下游應(yīng)用提供全面的技術(shù)支持，滿足終端客戶需求。高性能差別化是間位芳綸行業(yè)未來的主要發(fā)展趨勢，國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的間位芳綸性能已達到進口產(chǎn)品水平，產(chǎn)品市場應(yīng)用實現(xiàn)全面覆蓋。

隨著國內(nèi)間位芳綸產(chǎn)能不斷擴大，生成技術(shù)迭代發(fā)展，產(chǎn)品性能不斷優(yōu)化，國內(nèi)間位芳綸產(chǎn)品制造成本將大幅度下降，進一步提升國際綜合競爭力，為阻燃防護產(chǎn)品廣泛應(yīng)用提供堅實的基礎(chǔ)。