阻燃剂在造纸中的应用与发展.doc

阻燃剂在造纸中的应用与发展由于一般的纸张都是易燃品，在现实生活中有相当数量的火灾是由于纸和包装材料引起的，为了消除火灾隐患，许多国家相继制定了各类防火安全法则，对纸和纸板阻燃性能的要求也与日俱增，阻燃纸的研究日益受到重视。 阻燃纸主要有2大类：一类是以石棉、矿棉、玻璃纤维等无机纤维为主要成分生产的纸；另一类是在植物纤维纸浆中添加各种阻燃剂或通过浸渍、涂布而制成的具有阻燃效果的纸产品。用无机纤维制成的纸具有很好的阻燃性能，但由于石棉等无机纤维不利于生产者的健康，而且成形纸页的性能较差，在环保日益受重视的今天，其应用受到限制，添加阻燃剂的植物纤维纸则发展较快。1 纸的阻燃原理1.1 纸的燃烧原理 植物纤维纸张的主要成分是纤维素（C6H10O5) n ，另外还含有半纤维素和木素。纸张燃烧时的反应属剧烈自由基反应，是热解反应与氧化反应的结合。燃烧时，首先纤维素材料热解发生任意键的断裂，生成经自由基（HO）等，羟自由基与纤维素等高分子物质相遇，使纤维素分解生成碳氢化合物自由基和水等。在氧存在条件下，碳氢化合物自由基分解产生新的羟基自由基，如此循环，直到纸张燃烧完全为止。在燃烧过程中，纤维素不断分解生成葡萄糖、可燃性焦油和挥发性气体等易燃物质。挥发性气体的扩散和热传导，使火焰蔓延到邻近纸张表面，并且将其加热到热解温度，使燃烧不断进行下去。1.2 阻燃剂的阻燃机理 对纸及纸制品进行阻燃，就是设法阻碍纤维的热分解，抑制可燃性气体的生成，或者通过隔离热和空气及稀释可燃性气体达到目的。阻燃剂阻燃途径： （1）吸热效应 阻燃剂具有吸热功能，利用阻燃剂在受热时发生分解反应，此过程一般为吸热反应，通过阻燃剂吸收热量以及热分解产生不燃性挥发物的气化热，使纸及纸制品在受热情况下温度难以升高而阻止聚合物热降解的发生，起到阻燃作用。 （2）稀释效应 阻燃剂在燃烧温度下产生大量不燃性气体如蒸汽、CO2 ,氨气等，这些气体将可燃性气体稀释到可燃浓度以下，以阻止燃烧。 （3）抑制效应 高聚物燃烧主要是使OH自由基产生连锁反应，此类物质具有与OH自由基反复反应生成H2O的能力，结果抑制了产生自由基的连锁反应。 （4）隔离效应阻燃剂可在燃烧时在纸及纸制品表面形成一层隔离层，起到阻止热传递、降低可燃性气体释放量和隔绝氧气的作用，从而达到阻燃目的。2 阻燃纸的生产方法 纸品阻燃处理机理主要为覆盖层理论、不燃性气体论、吸热论和化学反应论等。目前使纸及纸制品具有阻燃性的方法和技术很多，一般包括以下几种。2.1 利用难燃或者不燃纤维为原料 人们在很早以前就曾采用石棉纤维或玻璃纤维等不燃或难燃纤维作为造纸原料，制得难燃纸或不燃纸。但由于上述纤维强度较低，且对人体有害，故使用受到很大限制。国外已有关于高强度难燃纤维的研究。2.2 浆内添加法 在打浆或在供浆系统往浆内添加阻燃剂制得阻燃纸，多用于浆的模压制品、绝缘板和硬纸板等。该方法适用于不溶于水的阻燃剂。添加部位比较灵活，从打浆到流浆箱或圆网槽之间的任何部位都可加入，只要保证阻燃剂在浆料中能均匀分散即可。浆料pH值在4.55.0时，阻燃剂留着率最高。该方法的优点是适用于各种纸的生产，工艺操作简单，阻燃剂在纸中的分布比较均衡，但阻燃剂的流失非常严重。2.3 浸渍法 抄纸后用阻燃剂的水溶液或水分散液进行浸渍而制得阻燃纸的方法为浸渍法。要求纸张具有相当高的吸水性和湿强度。浸渍法采用机外处理，纸张在表面施胶机或纸机染色部就可完成浸渍，处理量变化范围广，具有处理时间短、操作容易的特点，非常适用于棉短绒纸、装饰用皱纹纸、特殊壁纸、无纺布、建筑用浸渍纸等的生产。但该方法得到的阻燃纸耐水性差、吸潮性强、变形大、强度下降显著、易发黄变硬。2.4 涂布法 涂布法就是将阻燃剂涂于纸制品表面而使其具有阻燃性能。把阻燃剂粉料均匀分散在黏结剂中，制成乳状涂料，然后用涂布的方法把涂料涂在纸的表面，经加热干燥即可得涂布型阻燃纸。其优点是阻燃剂大部分集中在纸的表面，对纸的物理性能影响较小