紡織用阻燃纖維

1.線形芳香族耐高溫阻燃纖維
這類纖維的分子主鏈或側鏈含有剛性的苯環、纖維的耐高溫阻燃性能與苯環的稠密程度和苯環在分子中的位置、連結方式有密切的聯繫。 　
（1）聚對苯二甲醯對苯二胺纖維（PPTA）
PPTA在我國稱為芳綸1414或對位芳綸，國外如杜邦的KEVLAR，日本帝人的TWARON等，是一種高強、高模的高性能特種合成纖維，同時也是一種優秀的耐高溫阻燃纖維，其極限氧指數（LOI）可達30左右，玻璃化溫度為345℃左右，高溫不熔融，分解溫度高達560℃。Kevlar可單獨使用，更多的套用於複合材料領域。雖然Kevlar性能極其優越，但是產量少，價格昂貴，主要套用於宇航和國防工業，少量作為防彈衣之類的防護用。國內目前尚未實現產業化生產。
（2）聚間苯二甲醯間苯二胺纖維（MPTA），我國成為芳綸1313或間位芳綸，最早是杜邦公司生產的一種間位芳族聚醯胺纖維，其商品名為Nomex。MPTA是以間苯二胺（MPD）和間苯二甲酸氯（ICI）為單體，以界面縮聚法或低溫溶液縮聚後經乾法紡絲而製得。Nomex的玻璃化溫度為270℃左右，熱分解溫度高達430℃，在200℃條件下工作時間長達20000h，強度保持原來的90％，260℃熱空氣中連續工作1000h，強度保持原來的70％左右，MPIA纖維不熔融，LOI為32左右。Nomex能耐大多數的酸，但是長期受強酸或強鹼的作用，強度會有所下降。而且，Nomex在高溫水蒸汽下能緩慢脆化，且分散時放出少量可燃性一氧化碳氣體。芳綸1313國內這幾年發展很快，已實現產業化生產，以煙臺氨綸股份有限公司生產的“NEWSTAR”牌為最優，其年產量已超過4000噸。
（3）含雜原子的芳香族纖維
在芳香族纖維分子鏈中引入一種或數種特定的雜原子，可以進一步提高纖維的耐試劑性能或提高耐熱阻燃性。聚苯硫醚纖維（PPS）就屬於該種類型。 聚苯硫醚纖維是菲利浦石油公司於1973年開發生產出來的，PPS樹脂在空氣中加熱至接近熔點，聚合物將發生鏈的伸展和交聯作用，相對分子質量得到進一步的提高。PPS樹脂用熔融紡絲方法可製成短纖維產品。LOI可達35左右，能耐絕大多數化學試劑，在強酸、強鹼和有機溶劑中的強度穩定性，僅次於聚四氮乙烯纖維。具有罕見的熱穩定性，在200℃下，54天后，其斷裂強度基本上沒有損失，在260℃下，48h後，纖維強度保持原來的60％。
（4）芳香族雜環類纖維在芳香類纖維分子結構上引入雜環基團，限制分子構象的伸張自由度，增加主鏈上的共價鍵結合能，就有可能大幅度提高纖維的模量、強度和耐熱性。
①PBI PBI纖維具有高度的絕緣性及良好的耐熱性，分散溫度為660℃，具有較好的熱穩定性和較低的熱收縮性。PBI高溫無煙低毒，LOI高達48。但PBI耐光性差，在太陽光作用下，強度和相對分子質量下降顯著，且對化學試劑穩定性差，此外，用於合成樹脂的胺類單體具有致癌性，限制了PBI的推廣。
②PBO PBO不同於PBI，不僅是一種耐高溫阻燃纖維，還是一種高強、高模的高性能纖維，機械力學性能甚至比Kevlar更好。PBO是採用2，4-二氨基間苯二酚鹽酸鹽和對苯二甲酸為單體，經由液晶紡絲而得。PBO的LOI為68，熱分散溫度為650℃。
2.石墨化碳纖維
碳纖維指纖維化學組成中碳元素占總質量90％以上的纖維。按原料分碳纖維可分為：聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維和纖維素基碳纖維。以特殊的PAN纖維為原絲，在200-300℃的空氣氧化爐中預氧化，形成一種共軛體系的梯形結構的預氧化絲，隨後，於惰性氣體中在1200-1600℃下碳化數分鐘至數10分鐘，可得碳纖維，碳纖維於惰性氣體中2000-3000℃下石墨化數秒至數10秒，即得石墨化碳纖維。在2000℃的高溫下，纖維形成了一種石墨狀六方晶體結構，而且晶體結構越完善，纖維性能越好。
3.熱固性三維交聯纖維
該纖維的特點是，纖維單體中至少有一種單體具有3個或3個以上的官能團，以使纖維分子鏈最終能形成三維立體交聯結構，並且交聯結構對纖維的耐高溫阻燃性能有著直接的影響。酚醛纖維和三聚氰胺縮甲醛纖維都是熱固性三維交聯纖維。
（1）酚醛樹脂纖維（Kynol）
酚醛樹脂纖維是第一具有三維交聯結構的纖維，打破了熱固性樹脂不能成纖的傳統概念，是以相對分子質量為300-2000的熱塑性純線型聚酚醛（Novolac型）為原料，經熔融紡絲後在酸和甲醛存在下進行交聯而製得。由於酚醛樹脂纖維高度交聯，化學性質穩定，LOI可達34左右，酚醛樹脂纖維高溫下不溶融，也不燃燒，即使碳化成玻璃狀結構也不收縮，碳化過程無可烯性氣體和有毒氣體產生。酚醛樹脂纖維在實際套用上，卻存在較多缺陷，如纖維發脆且耐磨強度低，強度僅為0.882-1.323cN/dtex，纖維染色性差，在陽光下易變色。
（2）三聚氰胺縮甲醛纖維（MF）
三聚氰胺甲醛纖維俗稱密胺纖維，是以三聚氰胺和甲醛在特定的溶劑中縮聚成一定相對分子質量的預聚體，經由離心紡絲高溫固化成纖。LOI高達37以上，遇火時，不收縮，不溶滴，至400℃仍能基本保持原有形狀，在更高溫度下碳化，基本無毒氣產生，發煙量也很小，纖維白度高，色澤穩定，染色性良好，耐酸鹼和絕大多數化學試劑。
4.聚四氟乙烯纖維（PTFE）
聚四氟乙烯纖維是耐高溫阻燃纖維中發展最早的品種。任何溶劑都不能溶解它，而其熔點又與分解點相近，因此不能用傳統的溶液或溶融紡絲方法成纖，可由乳液聚合而得的樹脂經載體紡絲、膜裂紡絲或糊狀擠壓而製得。PTFE長期使用溫度為-120-250℃，強力失效溫度為310℃，加熱至390℃以上時，開始發生解聚，LOI高達95。是高氧環境中最難燃的有機纖維。
5.Visil
Visil纖維是一種新興耐高溫阻燃粘膠纖維，是以纖維素和矽酸鹽組成的共混纖維，短期耐熱溫度為1300℃，長期使用溫度為320℃，LOI為31左右。
6.其他類型的耐高溫阻燃纖維近年來，世界上開發出幾種新型耐高溫阻燃樹脂原料和纖維品種，這些新品種除了具有優良的耐高溫阻燃性能外，在力學性能方面更加接近或達到高性能纖維的水平（如PK和PEEK），而且和傳統的高性能纖維相比生產工藝流程更簡單，成品纖維的成本更低