主持：本報記者陶璐璐
嘉賓：四川大學高效能纖維複合材料研究所所長葉光斗教授
在各類阻燃纖維中，阻燃維綸因其兼具高強度、阻燃和吸濕性好等優異效能，受到業內外廣泛關注。「維綸纖維是由pva的水溶液經濕法紡絲，再和甲醛縮合而製成的一種合成纖維，特別是採用加硼濕法紡絲所得的阻燃維綸，其強度可達7.5cn/dtex，是目前紡織用阻燃纖維中強度最高的纖維。
」作為阻燃維綸研發方面的專家，四川大學高分子科學與工程學院的葉光斗教授和他的團隊通過x射線衍射、掃瞄電鏡、光學顯微鏡、極限氧指數等表徵手段對比了維氯綸、cy841阻燃維綸、高強溴/銻復合阻燃維綸和高強無滷阻燃維綸這四種阻燃維綸各自的優缺點，並分析了阻燃維綸的發展趨勢及應用前景。本期，葉光斗教授將為我們系統地介紹這四種阻燃維綸的結構與效能。
了解維綸的製備與特點
主持人：目前，製備阻燃維綸的方法有哪些？阻燃維綸在我國的發展歷程又是怎樣的？
葉光斗：現階段我們製備阻燃維綸的主要方法有共聚和共混兩種。共聚法是通過將含有阻燃性能的單體接枝到聚乙烯醇（pva）大分子上，而後將共聚物進行紡絲得到阻燃維綸（阻燃聚乙烯醇縮甲醛纖維）；共混法是通過在紡絲原液中新增阻燃劑製備阻燃維綸。
20世紀60年代，日本興人公司開發出阻燃維綸——維氯綸。上世紀70年代，我國通過在pva紡絲原液中新增聚氯乙烯乳液進行紡絲，製備了阻燃維綸；上世紀80年代，我國在紡絲原液中新增溴/銻復合阻燃劑，製備了cy841阻燃維綸；2023年開始進行低毒十溴二苯乙烷/三氧化二銻復合高強阻燃維綸以及高強無滷阻燃纖維的研究；2023年實現了高強無滷阻燃維綸的工業化生產。
目前來看，阻燃維綸正朝著無滷、低毒、高強化的方向發展。目前高強阻燃維綸是除芳綸1414、pbo、m5等高效能纖維外，強度最高、無熔滴的有機阻燃纖維。
主持人：我們知道，維綸是由聚乙烯醇紡絲並經縮醛化製成的纖維，是化學纖維中較常見的品種之一。那麼，維綸纖維為什麼具有較高的理論強度和模量？它又存在哪些缺點呢？
葉光斗：聚乙烯醇是一種主鏈為c-c鏈結構，側基為羥基（-oh）的高聚物，一般由聚醋酸乙烯酯醇解獲得。聚乙烯醇結構規整，分子截面積小，側基上有大量羥基，分子間相互作用力強，鏈中鍵的離解能為25~314kj/mol，機械破壞能為250kj/mol，分子間相互作用能為38~42kj/mol，內聚能密度高。
維綸纖維具有較高的理論強度和模量，其強度和模量分別為210cn/dtex和2003cn/dtex，因此由其製成的纖維也是強度較高的化學纖維品種之一。
聚乙烯醇立構規整性好，其主鏈為c-c鏈結構，具有疏水性，側基上有大量羥基，具有親水性，化學反應性和乳化效能。既可以通過化學反應接枝功能基團，也可以起到乳化作用，特別是隨著醇解度的降低，乳化作用更強。因此可加入大量新增物（功能物質），使之較均勻地分散在聚乙烯醇水溶液中，紡制各種功能纖維。
此外，聚乙烯醇纖維具有較好的耐腐蝕性和耐日光性，將其長時間放置在海水中或埋在地下，其強度無明顯下降，聚乙烯醇纖維的耐紫外光性也比大多數纖維好。維綸的主要缺點是染色性差，一方面是染著量不高，另一方面是染色後色澤不鮮豔。這是由於該纖維具有皮芯層結構，當纖維經過縮醛化後，部分羥基被封閉，這兩點會導致纖維染色性差。
四種維綸各有優勢
主持人：請您從結構與效能的角度，分別對這四種阻燃維綸進行簡單的介紹。
葉光斗：維氯綸是上世紀60年代由日本興人公司率先發明並實現工業化生產的阻燃纖維，其由聚乙烯醇溶液與含有氯乙烯—聚乙烯醇接枝共聚物的聚氯乙烯乳液混合紡絲而成。因具有聚乙烯醇纖維的耐熱、吸濕性好和高強度以及聚氯乙烯纖維的難燃性、熱塑性好和彈性好的雙重優點而備受人們推崇。
其纖維產品出口美國、瑞士、德國、英國、挪威、加拿大等國。我國北京服裝學院採用pvc乳液與pva共混紡絲得到維氯綸，其效能已接近日本維氯綸水平。
在纖維結構上，維氯綸中的pvc保持固有的非結晶性，而pva具有結晶性。我們通過對比試驗發現：將維氯綸中的pva溶出後，纖維呈連續的網狀結構，因此我們認為，維氯綸是一種兩相連續互穿結構的復合纖維，不同於一般共混紡絲得到的纖維呈基體—微纖結構。
從維氯綸的力學效能與阻燃性上看，維氯綸的限氧指數一般為30%～31%，據日本興人公司報道，在紡絲時加入氧化錫水合物作為阻燃增效劑後，極限氧指數為35.9%。聚氯乙烯纖維42％～57%。
維氯綸在高溫180℃開始軟化收縮，230℃以上開始慢慢分解，熔點不明顯，因此燃燒時不產生熔滴，穿著時亦不存在熱熔粘性深度燒傷的危險，其織物燃燒時煙霧及毒性較低，維氯綸的發煙係數小於10，僅次於粘膠纖維。
基於這些，使得維氯綸的耐腐蝕性很強；維氯綸很容易染色，用陽離子、分散性染料及媒染料染色時，不需要高溫—高壓或載體就可以獲得較好的色牢度和顯色性，濕態色牢度可高達五級，染料吸收率可達100%；維氯綸的手感類似於羊毛，纖維的尺寸穩定性較好，捲曲度和蓬鬆度高。
cy841阻燃維綸是用十溴聯苯醚和三氧化二銻作阻燃劑，加到pva溶液中經芒硝濕法紡絲得到的阻燃纖維。該纖維屬於校企聯合的專案，由四川維尼綸廠、四川大學、重慶紡織研究所共同研製。
cy841阻燃維綸纖維截面和芒硝濕法維綸類似為腰子形，阻燃劑以粒狀形式均勻分散在纖維中，纖維縱向分布有一些溝槽，並有少量阻燃劑粒子突出，纖維表面較芒硝濕法維綸粗糙。這說明，十溴二苯醚阻燃粉末較好地被纖維基體包裹在內部。
一系列的試驗表明：由於阻燃劑均勻分散在pva連續相中，結晶度和晶粒尺寸較普通維綸小，這可能是由於阻燃劑的加入導致晶粒長大受限造成的。cy841阻燃維綸極限氧指數（loi）30%~33%，該纖維紡織加工成織物後，loi值為30%~32%，織物垂直燃燒炭長153~250mm，阻燃性較好。
高強溴/銻阻燃維綸是由十溴二苯乙烷和三氧化二銻作阻燃劑，採用加硼濕法紡絲、拉伸、水洗、乾燥、熱處理、縮甲醛處理得到的阻燃纖維。
由於高強溴/銻阻燃維綸是採用加硼濕法紡絲工藝路線生產的，因此其纖維截面呈圓形，阻燃劑粒子被均勻分散在纖維內部。纖維縱面形貌表明高強溴/銻阻燃維綸表面較cy841阻燃維綸顯得光滑，但纖維表面仍存在一些由阻燃劑造成的溝槽與孔洞。
高強溴/銻復合阻燃維綸的極限氧指數值在33%左右，纖維在空氣中點燃時不會產生熔滴，離火即熄，具有較好的阻燃效果。
高強無滷阻燃維綸是四川大學、解放軍總後軍需研究所等單位自主研發的一種高強度、低煙、無熔滴的新型阻燃維綸。其是通過在pva紡絲原液中加入無滷阻燃劑後採用特殊的高強維綸紡絲工藝製備的。無滷阻燃劑與pva有較好的相容性，經粉碎的小粒徑阻燃劑在紡絲過程中基本未團聚，且在熱拉伸過程中熔融後與pva形成緊密結構，對纖維強度影響較小。
高強無滷阻燃維綸的截面接近圓形。其纖維存在明顯的皮芯結構，阻燃劑粒子被包裹在在緻密的聚乙烯醇皮層結構內，纖維芯層結構疏鬆，含有大量阻燃劑粒子，由於纖維皮層的保護，使得纖維中的阻燃劑粒子被較好的保護而不易流失。
高強無滷阻燃維綸的耐熱水效能對於染整加工至關重要，它關係到這種阻燃維綸能否用在服用織物上，特別是當其應用於洗滌條件更加嚴酷、需要反覆洗滌、甚至高溫消毒的特種工裝和軍警作戰訓練服裝面料時。試驗結果表明：當我們將高強無滷阻燃維綸在100℃沸水中放置30分鐘取出後，高強無滷阻燃維綸的力學效能和阻燃性並沒有明顯降低，表現出較好的耐熱水效能，且還具有與普通高強一樣的耐磨維綸。
阻燃市場仍有困局
主持人：阻燃維綸主要應用在哪些領域？
葉光斗：日本的阻燃維綸大致應用在三個領域：一是用於窗簾、牆布、一般衣料、工作服、工業用布、濾布等；二是用於地毯、床上用品等；三是用於無紡布和造紙等。
目前，國產的高強阻燃維綸可以進行純紡或混紡，其織物主要用於篷布、消防服、工裝、作訓服等對阻燃面料強度要求較高的領域。
主持人：阻燃維綸的優勢十分明顯，那麼在市場應用方面它是否也有相對的優勢？
葉光斗：阻燃纖維有國家政策的大力支援和鼓勵，也有良好的市場前景，但實際的阻燃纖維市場並不是想象中那麼樂觀，其原因主要是目前阻燃纖維的效能和**與市場的期望值有較大差距。
現在國內的阻燃纖維市場實際上處於乙個非常尷尬的境地，一方面市場急需阻燃紡織品，而另一方面現有的阻燃纖維從效能和**上又難於滿足市場需求，這使得阻燃纖維的使用受到極大的阻礙。因此，開發一種力學效能優異（強度大於7cn/dtex）、**適中，滿足無滷、低煙、無毒、無熔滴、環保等特性的新型阻燃纖維十分必要。
在各類阻燃纖維中，阻燃維綸是後起之秀，特別是高強化的阻燃維綸，其兼具高強、低成本、阻燃、無熔滴等眾多優勢。而高強無滷阻燃維綸的開發又同時滿足了無滷阻燃的環保要求，使得阻燃維綸滿足了目前市場對阻燃纖維的各項需求，因此，其應用前景更為廣闊。
應用高強阻燃維綸替代其他**位的高效能阻燃纖維作為阻燃紗線的增強組分，可以大大降低阻燃織物的生產成本，並提高阻燃織物的力學強度，化解了織物力學效能和阻燃性能難以兩全的尷尬局面。如將高強阻燃維綸有效應用到阻燃織物市場，會取得良好的經濟效益和社會效益。（中國紡織報）