關(guān)于汽車座椅阻燃內(nèi)飾面料及其工藝的研究進(jìn)展

   汽車作為現(xiàn)代人出行的工具，人們?cè)谧非笫孢m性和美觀性的同時(shí)，愈加重視汽車的安全性。但是近幾年，汽車安全事故依舊頻發(fā)，造成人員傷亡。如果賦予汽車面料優(yōu)異的阻燃特性，可大大延緩火焰蔓延速度，給予人員更多的逃生時(shí)間。

    汽車座椅安全指標(biāo)

    1.1常規(guī)性能

    汽車內(nèi)飾面料的常規(guī)性能：如原材料成分、老化、物理等性能應(yīng)符合以下要求：

    （１）座椅類產(chǎn)品長(zhǎng)期經(jīng)受駕乘人員壓力與摩擦力，應(yīng)具備較強(qiáng)的耐壓和耐磨性能。

    （２）在使用過(guò)程中不出現(xiàn)勾絲、起球、毛邊的現(xiàn)象，使用壽命長(zhǎng)。

    （３）優(yōu)異的染色牢度，具體指耐日曬、耐水浸、耐汗?jié)n和耐摩擦色牢度等。

    （４）保證駕乘舒適感和座椅的美觀，應(yīng)具備良好的尺寸穩(wěn)定性、拉伸強(qiáng)力、縫合強(qiáng)度以及較高的伸展回復(fù)率。

    1.2有毒有害釋放

    內(nèi)飾面料有毒有害釋放指標(biāo)主要包括氣味、甲醛含量、ＶＯＣ排放等。

    （１）氣味一般源自車內(nèi)各種材料，它們或多或少都具有一定的氣味，一般主機(jī)廠要求的氣味≤３.５。

    （２）ＶＯＣ指車內(nèi)有機(jī)揮發(fā)物，具體指烷烴類、烯烴類、芳烴類以及醛類和酮類等，被認(rèn)為是車內(nèi)空氣污染的主要來(lái)源，它主要是由連接車內(nèi)一些部件的膠水、橡膠、涂料、塑料泡沫等材料揮發(fā)出來(lái)的刺激性氣體[２]，嚴(yán)重影響人體健康，一般主機(jī)廠要求ＶＯＣ≤５０μｇＣ／ｇ。

    （３）甲醛是一種無(wú)色，對(duì)人眼、鼻具有刺激性作用和窒息性的氣體，能致癌，危害性比較大，一般主機(jī)廠要求甲醛含量≤３００ｍｇ／ｋｇ。除此以外，還要求內(nèi)飾面料具有抗霧淞性。霧凇[３]現(xiàn)象是指在擋風(fēng)玻璃和車窗等上面形成一層霧狀沉淀，是由汽車內(nèi)飾材料以及安裝這些材料的粘合劑中部分易揮成份蒸發(fā)出來(lái)，然后在玻璃上冷凝。這種現(xiàn)象不僅會(huì)影響車內(nèi)空氣質(zhì)量，也會(huì)對(duì)行車安全造成影響。常用的測(cè)試霧化度的方法有重量法和反射法，一般要求重量法測(cè)得霧化值應(yīng)小于２ｍｇ，反射法測(cè)得霧化值大于８５%。

    1.3燃燒安全性能

    內(nèi)飾面料的燃燒安全性能主要包括水平燃燒性能、垂直燃燒性能、熔滴測(cè)試、煙密度、氧指數(shù)分類等[４]。在新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《客車內(nèi)飾材料燃燒特性》中對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)提出了更高的新要求：水平燃燒性能不低于B級(jí)，垂直燃燒速度≤100ｍｍ／min，滿足損毀長(zhǎng)度≤150ｍｍ、續(xù)燃時(shí)間≤5ｓ，陰燃時(shí)間≤5ｓ，熔滴未引起脫脂棉燃燒，煙密度等級(jí)（SDR）≤75，極限氧指數(shù)≥27%。

    汽車座椅面料

    目前，市場(chǎng)上的汽車座椅面料主要包括人造革、真皮類和紡織品三大類，皮類座椅價(jià)格相對(duì)較昂貴，只在部分高檔汽車中有使用[5]。我國(guó)建國(guó)初期生產(chǎn)的轎車座椅大多數(shù)采用的是人造革，特別是大型客車、火車座椅。紡織面料以其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐磨好、柔軟性好、透氣性好、易印染、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代汽車座椅面料市場(chǎng)中占據(jù)很大比例。

    目前，用于汽車座椅面料的紡織品大部分為機(jī)織物和針織物。機(jī)織物強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、耐磨性好，主要品種有單層普通機(jī)織物、提花類機(jī)織物、起絨類機(jī)織物；針織物主要有緯編絨類、經(jīng)編拉舍爾拉雙面絲絨織物、經(jīng)編起毛圈沉降片絲絨織物以及三維間隔織物等[6]。普通機(jī)織物缺乏豪華感，起絨類機(jī)織物色彩多樣，表面絨感豐富，價(jià)格相對(duì)昂貴。經(jīng)編絨類相比機(jī)織物在豪華感上有很大優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在良好的延伸性、彈性、透氣性和手感，電腦提花、三維編織成形等技術(shù)發(fā)展?jié)摿Υ?。因此，針織絨類成為中高檔汽車內(nèi)飾面料的優(yōu)選材料，近些年來(lái)市場(chǎng)所占的比例逐年上升。

    汽車座椅阻燃工藝發(fā)展現(xiàn)狀

    3.1阻燃纖維的開(kāi)發(fā)

    汽車座椅面料獲得阻燃效果可以通過(guò)兩種途徑，一是原絲阻燃，即在化纖紡絲時(shí)加入阻燃劑使其獲得阻燃性；二是半成品或成品阻燃，即對(duì)形成的纖維、紗線或者織物進(jìn)行阻燃整理。西安工程大學(xué)桂林[7]曾對(duì)比了普通滌綸織物經(jīng)阻燃整理和混用阻燃滌綸的織物進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明，普通滌綸織物的阻燃耐久性較差，且經(jīng)成本核算，普通滌綸織物阻燃整理的成本高出阻燃滌綸織物很多。因此，阻燃纖維的開(kāi)發(fā)是非常值得研究的。目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多阻燃纖維，常見(jiàn)的有阻燃聚酯纖維、阻燃聚丙烯纖維、芳綸（1414、1313）、芳砜綸PSA、聚苯并咪唑纖維PBI、聚酰亞胺PI、聚苯硫醚PPS、聚對(duì)苯撐苯并二噁唑纖維PBO、聚四氟乙烯PTEE等。

    在座椅面料中使用泛的是阻燃聚酯纖維，聚酯纖維原絲阻燃包括共聚法和共混法。共聚法是在紡絲的過(guò)程中，將含有阻燃元素（磷、硫、鹵素等）的化合物結(jié)合到成纖高聚物的大分子鏈上，然后再經(jīng)熔融或濕法紡絲得到阻燃聚酯纖維[8]，該方法阻燃效果持久、均勻性好。共混法是在熔體中加入阻燃劑進(jìn)行共混紡絲，其阻燃持久效果不及共聚法，且在紡絲時(shí)，阻燃劑分散性差、易游離。所以，目前阻燃聚酯纖維的生產(chǎn)大多采用共聚法，將磷系阻燃劑作為共聚單體與成纖高聚物經(jīng)縮聚反應(yīng)，然后進(jìn)行紡絲，一般能夠滿足阻燃效果的磷含量在6000ppm以上。

    3.2織物阻燃整理技術(shù)

    在織物阻燃整理技術(shù)上，主要通過(guò)后整理方式，使阻燃劑附著在纖維表面或纖維內(nèi)部，從而達(dá)到暫時(shí)或持久的阻燃效果。目前常用的阻燃整理技術(shù)有以下幾種：

    （１）浸軋與浸漬法，此類方法是將紡織品置于阻燃液中，經(jīng)過(guò)浸軋或者浸漬，具有一定的帶液率，經(jīng)一定時(shí)間后烘干定型[9]。

    （２）涂層法，將阻燃劑和樹(shù)脂進(jìn)行分散混合，制得阻燃涂層膠，然后粘合到面料上。

    （３）噴霧法，將阻燃液直接噴到織物表面。該方法阻燃持久性較差，阻燃后的織物不能水洗或很少水洗，比較適合簇絨類、花紋類織物的阻燃整理[7]。

    （４）有機(jī)溶劑法，將阻燃劑先溶于有機(jī)溶劑中，再對(duì)織物進(jìn)行整理。該方法可以加快阻燃液進(jìn)入織物內(nèi)部，縮短時(shí)間，但會(huì)影響織物的外觀、手感和強(qiáng)度[10]，在使用時(shí)應(yīng)注意有機(jī)溶劑的燃燒性和毒性。

    3.3阻燃劑的開(kāi)發(fā)

    3.3.1鹵系阻燃劑

    鹵系阻燃劑[11]通過(guò)氣相阻燃機(jī)理，分解產(chǎn)生鹵化氫，消除高分子材料燃燒反應(yīng)產(chǎn)生活性自由基，可達(dá)到高效優(yōu)異的阻燃效果，主要有十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、八溴醚、六溴醚、三溴新戊醇、氯代磷酸酯四溴雙酚Ａ、六溴環(huán)十二烷等。同時(shí)鹵素阻燃劑可通過(guò)與其他阻燃劑、三氧化二銻等復(fù)配協(xié)效，不僅用量少，成本降低，對(duì)材料物理性能影響也小。但是鹵系的阻燃劑在燃燒的過(guò)程中產(chǎn)生煙量大、釋放氣體有毒致癌，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染[12]，電子領(lǐng)域方面已漸漸淘汰鹵系阻燃劑。2006年7月，歐盟實(shí)施RoHS標(biāo)準(zhǔn)，明確指出多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚限制使用[13]。

    秦峰[14]等對(duì)滌綸織物的多功能整理進(jìn)行了探究，先采用十溴二苯乙烷對(duì)滌綸織物進(jìn)行阻燃整理，然后又對(duì)其進(jìn)行涂層、抗靜電、拒水、拒油整理，整理后的織物各項(xiàng)指標(biāo)都符合要求，實(shí)現(xiàn)了多功能整理。

    丁佩佩等[15]先采用和反應(yīng)制備了雙氯螺磷，又將雙氯螺磷與三乙醇胺反應(yīng)制得了一種膨脹型阻燃劑，該阻燃劑不僅具有良好的阻燃效果，而且可以擴(kuò)展滌綸的分解溫度范圍。陳超[16]制備了苯基膦酸鈰（CeHPP），并將其與十溴二苯醚（DBDPO）復(fù)配，熔融法制備了玻纖增強(qiáng)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯復(fù)合材料，結(jié)果表明，CeHPP與DBDPO有很好的協(xié)效性，通過(guò)優(yōu)化工藝，得到工藝：2wt%的CeHPP與6wt%的DBDO復(fù)配，阻燃后的復(fù)合材料性能：LOI達(dá)到29.1，且達(dá)到UL94V-0級(jí)。

    3.3.2無(wú)鹵阻燃劑

    相比鹵系，無(wú)鹵化阻燃劑包括無(wú)機(jī)阻燃劑和磷系阻燃劑，其具有無(wú)鹵、低煙且不易生成毒害氣體的特點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景，常見(jiàn)的無(wú)機(jī)阻燃劑有、Al(OH)３、Mg(OH)２等。但是，無(wú)機(jī)阻燃劑普遍都存在阻燃效果差、填充量大、相容性差等缺點(diǎn)，不利于聚合物的加工，因而國(guó)內(nèi)外在無(wú)機(jī)阻燃劑上已做過(guò)許多研究，超細(xì)化、微膠囊化、表面處理、協(xié)同增效等技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用進(jìn)來(lái)。常見(jiàn)的磷系阻燃劑有聚磷酸銨、環(huán)狀磷酸酯、磷腈阻燃劑、含磷多元醇、三聚氰胺聚磷酸鹽、三嗪三酮化合物、DOPO及其衍生物及膨脹阻燃體系等。磷系阻燃劑以其低煙、低毒的特性，在阻燃劑中占據(jù)重要的地位，但是其阻燃效率低于鹵系，與其他阻燃劑的協(xié)效性也不如鹵系，且阻燃體系不穩(wěn)定，磷一旦揮發(fā)或失效，達(dá)不到理想的阻燃性能。

    磷氮阻燃劑是現(xiàn)在發(fā)展比較好的一種無(wú)鹵阻燃劑。任忠海等[17]采用磷—氮協(xié)效阻燃劑對(duì)滌綸提花毛圈絨汽車內(nèi)飾進(jìn)行整理。研究結(jié)果表明，三嗪衍生物與磷系阻燃復(fù)配，表現(xiàn)出很好的協(xié)效性，可以顯著提高阻燃效果。陳玉洪[18]開(kāi)發(fā)了一支用于滌綸阻燃的磷氮協(xié)效涂層阻燃膠，以三聚氰胺聚磷酸銨（MPOP）、（PER）、氰尿酸三聚氰胺（MCA）分別為酸源、碳源、氣源，得到了一支阻燃效果優(yōu)異，且耐洗性較好的氮磷系阻燃涂層膠。阻燃后的織物手感受到較大的影響，強(qiáng)力和顏色影響較小。LvQ等[19]合成了一種新型的三聚氰胺磷酸酯阻燃劑，并將其用于環(huán)氧樹(shù)脂。結(jié)果顯示，當(dāng)阻燃劑添加量從20%增加到25%時(shí)，LoI從28提高到30，阻燃性能達(dá)到UL94V-0級(jí)。

    DOPO及其衍生物是一種新型的無(wú)鹵阻燃劑，它具有無(wú)煙、無(wú)毒、不遷移的特點(diǎn)，且其阻燃性能優(yōu)于普通有機(jī)磷酸酯，阻燃效果持久，對(duì)原料力學(xué)性能無(wú)影響[20]。方寅春等[21]分別用DOPO和它的羥甲基衍生物DOPO-CH2OH對(duì)滌綸織物進(jìn)行后整理，又將它們與分散染料同浴處理滌綸織物。結(jié)果表明，DOPO和DOPO-CH2OH處理滌綸織物都獲得了較好的阻燃效果，但是DOPO對(duì)分散染料染色性能影響較大，DOPO-CH2OH對(duì)分散染料影響較小。

    將DOPO引入到三-（醛基苯氧基）-三嗪的結(jié)構(gòu)中，制備了含有多阻燃官能團(tuán)的化合物Trif-DOPO，該阻燃劑用于雙酚Ａ縮水甘油醚/4，4'-二氨基-二苯基砜環(huán)氧樹(shù)脂體系時(shí)，若體系中磷含量達(dá)到1.2%，環(huán)氧樹(shù)脂的極限氧指數(shù)為36%，并達(dá)到UL94V-0級(jí)，賦予環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)異的阻燃性能。