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1.1 本课题研究背景
纺织品燃烧而引起的火灾在各国不断增加。我国近十几年来，平均每年因纺织品燃烧引起的火灾约 3～4万起，死亡人数高达3千人左右，火灾损失高达2亿元[1]。而在欧洲，每年约有5000多人丧命于因纺织品燃烧造成的火灾[2]。公共场所的室内装潢、地毯和装饰用纺织品又往往成为火灾引起和扩大的关键原因，加上军工和航空业对阻燃纺织品需求成倍增长，最为受人欢迎的天然纤维素纤维棉织物的阻燃技术也开始倍受关注[3]。
目前，纯棉织物的耐久阻燃整理，主要有英国普鲁本工艺，他以四羟甲基氯化膦(THPC)为阻燃剂。和以瑞士汽巴嘉基公司的N—羟甲基—3—(二甲氧基膦酰基)丙酰胺为阻燃剂的Pyrovatex CP工艺。阻燃耐洗性好，经多次洗涤仍具有良好的阻燃性能，且织物的物理机械性能损伤少，产品手感良好，生产工艺简单，但其价格较高，应用受到一定的限制[4]。棉用阻燃剂中卤系阻燃剂也是阻燃剂中一个重要系列，也是使用最早的一类。由于其价格低廉、添加量少以及与合成材料的相容性和稳定性好，能保持阻燃剂制品原有的物化性能，仍是目前产量和使用量最大的有机阻燃剂[5]。卤系阻燃剂作用机理是在受热时分解产生卤化氢，卤化氢消耗高分子降解产生的自由基，延缓或中断燃烧的链反应，而且卤化氢是一种难燃气体，密度比空气大，可在高分子材料表面形成屏障，降低可燃性气体的浓度，从而起到阻燃效果。但是，卤系阻燃剂发烟量大，且释放出的卤化氢气体具有强腐蚀性，对环境造成污染，潜藏着二次危害[6]。由于环保问题，卤系阻燃剂的使用受到了不同程度的限制[7]。但是随着世界各国对阻燃织物研究的深入，出现了一些新的阻燃剂，尽力实现阻燃材料的低毒，低烟和无污染性。随着科技的发展和理论研究的不断深入，纺织品阻燃剂将不断克服现有技术缺点，向高效，安全、环保的方向迈进[8]。综上所述，研发清洁无毒，环境友好型阻燃剂，是今后我国阻燃纺织品发展的方向[9]。
对于纺织品阻燃，世界各国主要从以下2个方面来开展对织物阻燃技术的研究：一是生产阻燃纤维；二是对织物进行阻燃整理[10]。本文选择废弃的鸡毛为一种原料合成无卤素环保型阻燃剂，采用对织物进行阻燃整理的方法使织物获得阻燃效果，不仅有效利用废弃物，还大大降低了成本。
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1.2 纺织品阻燃的研究进展
随着科学技术的发展、纺织工业的进步，织物种类不断增多，应用范围不断扩展，并且延伸到人们生产、生活的各个方面。因此，近年来世界各国纷纷开展纺织品阻燃技术方面的研究，并制定了相应的纺织品燃烧性能测试方法及阻燃制品标准及应用法规等。我国从60年代，开始研制耐洗的纯棉阻燃织物；70~80年代开始随着合成技术的发展，纺织品的阻燃也从纯棉纺织品的阻燃进入难度更大的混纺和合成纤维的阻燃，联合开发了许多适合于纯棉及化纤织物的阻燃剂及阻燃处理技术。但总体说来，我国阻燃纤维产品仍处在研究和试验阶段。并开发了一系列可用于纺织品阻燃的阻燃剂及性能优异的阻燃纺织品[11]。世界上阻燃纺织品的产量已经占纺织品总产量的10%左右，但是我国目前还没有准确的国家统计数字，据有关行业人士估算，我国还不到0.3%[12]。目前所用的阻燃剂大多是磷、卤素的有机物或有机物加无机物，个别的用高分子物质[13]。卤系阻燃剂危害较大，因此阻燃剂的无卤素化正成为阻燃剂开发应用的主要趋势，由于其阻燃效率高，价格适中，在未来几年中其产量和使用量仍将继续增加，而且国内外一直还在努力研制和开发新型卤系阻燃剂。出于对环保的考虑，对无卤阻燃剂及阻燃材料的开发也投入了很大的力量，并取得了明显的成果。例如，在阻燃PP中，2001年无卤阻燃的比重已增至24%。有机硅类阻燃剂是近年来国外少数几个国家开发的一类新型的无卤、低烟、低毒阻燃剂，其作用机理是硅氯烷在燃烧时可以生成硅-碳阻隔层，起到阻燃效果。而且，与相应的有机化合物相比，聚硅氧烷具有燃烧时发热量低、烟雾少和毒性低等优点[14]。日本Mitsubishi Ges chemical公司在使用羟苯基烷基封端的聚二甲基硅氧烷制备有机硅阻燃剂方面作了大量的工作，成功的合成了一系列含聚硅氯烷链段的阻燃剂[15]。而有机磷系阻燃剂就是有机阻燃剂中最重要的和最复杂的一种。其作用机理是含磷化合物的受热分解产物只有非常强的脱水作用，能使所覆盖的聚合物表面炭化，形成炭膜。但是有机磷阻燃剂多为液体，具有挥发性大、发烟量大、毒性较大、热稳定性较差等缺点[16,17]。因此其发展趋势是：①开发大分子量的混合和齐聚有机磷阻燃剂，以降低挥发性、提高热稳定性；②使有机磷阻燃剂多功能化，如同时用作增塑剂或交联剂，以及降低毒性；③开发具有多官能团的阻燃剂，如集卤素、磷、氟三种元素中得的两种或者三种于一体的阻燃剂，由于分子中的协同效应，提高了阻燃性能[18]。
膨胀型阻燃剂是近年来受国际阻燃剂高度关注的新型复合阻燃系统，因其独特的阻燃机制和无卤、低烟、低毒的特性，迎合了当今保护生态环境的时代要求。毫无疑问，这一类型的阻燃剂是阻燃剂无卤化的重要途径。尽管这一体系早就被
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用作防火涂料，但是人们在近几年内才认识到其膨胀特性[19]。膨胀型阻燃剂在纺织品阻燃领域也有较多研究，最早应用于纺织品磷-氮系阻燃剂是属于膨胀型阻燃剂的一种，因此，此阻燃剂备受关注，也是未来市场的主导的阻燃剂。研究表明这种阻燃剂应用在纺织品上，具有较好的阻燃效果[20]。例如：邵阿娟和张幼珠等人使用聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇进行复配制备出一种磷-系的膨胀性阻燃剂，并应用在棉织物上，结果表明，该阻燃剂的极限氧指数较大，损毁长度较小，而且热稳定性较好，对棉织物的阻燃效果较好[21]；邓丽君、杨锋等人利用三聚氰胺和氯磷酸二苯酯制备出无氯无甲醛的阻燃剂，并应用到棉织物上，结果表明该阻燃剂对棉织物有一定的阻燃效果，在随着阻燃剂用量增加到260g/L时，碳长可以达到1.2厘米[22]；蔡润之、周向东等人利用季戊四醇、三氯氧磷和二乙烯三胺为原料，以丙酮作为溶剂，三乙胺作为缚酸剂合成了一种磷-氮系阻燃剂，并运用到竹浆纤维织物的阻燃整理中，结果表明该阻燃剂对竹浆纤维织物的阻燃效果明显，而且在水洗10次后耐久性仍较好[16]；还有李红、郭红等人利用聚磷酸铵和三聚氰胺进行复配制成一种膨胀性阻燃剂，并运用到亚麻织物的阻燃整理中，结果表明，亚麻织物在经过阻燃处理后，碳损毁长度可以降低到10厘米以下，极限氧指数可以达到37%，并且织物在燃烧时可形成膨胀的发泡焦化炭层，起到良好的膨胀阻燃效果[23]；刘彦明、尹亮等以合成高聚合度的聚磷酸蜜胺为主的阻燃剂，以自制的阻燃剂F为协同阻燃剂，复配成新型无卤膨胀性阻燃剂用在玻纤增强尼龙 6上取得了很好的效果[24]；Khaled El-Tahlawy，Roshdi Eid等人运用壳聚糖、磷酸氢二铵和次磷酸盐在柠檬酸作用下，运用到棉织物上获得了较好的阻燃效果[25]。总之，其相关的研究较多。
从上面这些研究中可以看出，磷-氮系阻燃剂目前研究的较多，相对卤系阻燃剂来说，未能工业化的生产，但磷-氮膨胀性阻燃剂具有良好的发展潜力，其无污染，低毒，环境友好型等等的优点，是未来阻燃剂的研究方向，也是非环境友好型阻燃剂的一种很好的替代阻燃剂。
1.3 纺织品阻燃概述
1.3.1 纺织品燃烧性能
燃烧，俗称着火，系指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟现象。燃烧具有三个特征，即化学反应、放热和发光。物质燃烧过程的发生和发展，必须具备以下三个必要条件，即：可燃物、氧化剂和温度（引火源）。只有这三个条件同时具备，才可能发生燃烧现象，无论缺少哪 一个条件，燃烧都不能发生。但是，并不是上述三个条件同时存在，就一定会发生燃烧现象，
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还必须这三个因素相互作用才能发生燃烧。燃烧首先是由火源引起，在氧化剂的作用下，它使可燃物着火。火势扩大使得可燃物发生裂解产生可燃性气体，使得可燃物进一步燃烧，这一阶段形成充分燃烧，在燃烧物烧完后，火焰熄灭。
燃烧开始时可燃物与空气互相混合，形成燃烧并产生了热量使得可燃物裂解。如果，隔离可燃物或阻断热量的传递，那么火就会熄灭。这一原理应用于灭火的过程中，也是多种阻燃剂的作用原理。
由特定型纤维或混合纤维构成的织物所具有的燃烧行为受多种因素的影响， 这包括火源的性质、火源影响的时间、织物的方向和点燃位置(例如，在织物的边缘还是正面，顶部还是底部)、环境温度和相对湿度、空气的速率，以及(最后但并非最不重要的)织物的结构。在任何标准试验中，织物方向、点燃位置和时间以及大气变量都是可控制的。与较厚重的多层结构相比，较低的织物面积密度和稀松的结构仍会提高燃烧速率，从而增大燃烧强度所构成的危险。从燃烧机理看，纺织品是和高温热源接触后吸收热量，发生裂解反应，生成大量可燃性气态产物，在氧存在条件下发生燃烧，燃烧产生的热量又促进了纤维的进一步裂解和燃烧，形成循环燃烧反应[26]。
关于织物燃烧性，一般分类如下[27]：
(1)不燃性：表现为不燃烧，由着火性能(着火时间)来评价。 (2)阻燃性：表现为接触火焰时燃烧，去除火焰即灭火，由损伤范围、残焰时间、阴燃时间来评价。
(3)可燃性：表现为容易燃烧，但火焰蔓延较缓慢。
(4)易燃性：表现为容易燃烧，且蔓延迅速。连同可燃性，均由燃烧性能(着火时间、火焰传播时间来评价。 1.3.2 纺织品阻燃方法
纺织品的阻燃方法有很多种，而从纺织品的燃烧过程中可以看出，燃料(来自热降解或热解纤维)、热(来自引燃和燃烧)和氧(来自空气)均作为主要成分发挥作用[28]。因此，为了实现纺织品的阻燃，纺织品可以由以下几种方法可以达到阻燃的效果：
传统的阻燃方法[29-32]：
a) 阻燃纤维（纤维成型前进行阻燃加工） 阻燃纤维的制造方法：(1)共聚法，在成纤高聚物的合成过程中，把含有磷卤素硫等阻燃元素的化合物作为共聚单体引入大分子链上再引到纤维中；(2)共混法，将阻燃剂加入纺丝熔体或纺制阻燃纤维的方法；(3)接枝改性，用放射热高能电子束或化学引发剂使纤维(或织物)与乙烯基型阻燃单体进行接枝共聚反应，是获得有效而持久阻燃改性的方法。
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