近年来，国内外火灾的发生越来越频繁，火灾造成的人员伤亡和财产损失也越来越严重[1]。而随着人民生活水平的提高，人们对安全防火也越来越重视。为了避免火灾的发生，降低火灾的可能损失，各种阻燃材料得到了广泛的应用。皮革制品以其卓越透气性、透水汽性、绝热、耐陈化、耐汗、耐磨及防穿刺等综合性能，被广泛的应用于森林防火装备的制造、高层建筑的内装潢以及飞机、汽车内装饰和办公家具的制造等高档领域。针对皮革的易燃，且燃烧会释放出有毒气体和烟雾的缺点，国外汽车公司纷纷提出苛刻的内饰革阻燃指标[2]，于是阻燃皮革技术上升为国内外业内人士关注的焦点之一。而目前，我国对于皮革阻燃技术以及阻燃材料的研究开发很少，特别针对具有高效、无毒、无腐蚀、耐久性好、多功能化性能的阻燃材料，几乎还是空白。
1．阻燃的机理
所谓阻燃就是降低材料可燃性，减慢火焰蔓延速度，当火焰移去后能很快自熄，不再阴燃。从燃烧过程分析可知，要达到阻燃目的，就必须切断由可燃物、热源和氧气三要素构成的燃烧循环。因阻燃剂不同，阻燃方式则不同，皮革的阻燃大体可分为三种方式：气相阻燃、凝聚相阻燃和吸热作用[3]。
（1）气相阻燃。在气相中，起到燃烧中断或者延缓链式燃烧反应的阻燃作用，如卤系阻燃剂阻燃。其作用机理是经阻燃剂处理过的皮革，在受热状态下释放出不燃气体如CO2、NH3、HCl、H2O和SO2等，这些气体降低了燃烧区氧气的浓度。此外，皮革燃烧时阻燃剂的热分解产物，在火焰区捕捉大量高能量的羟基自由基和氢自由基，降低了它们的浓度，从而抑制或中断燃烧的连锁反应，发挥阻燃作用。这方面阻燃剂主要有卤系、氮系等。
（2）凝聚相阻燃——覆盖作用。阻燃剂在凝固相中延缓或阻止生成可燃性气体和自由基；阻燃材料中的比热容较大的无机填料，通过蓄热和导热使材料不易达到热分解温度，阻燃材料分解吸热外界热量，导致外界温度降低；阻燃材料燃烧时在其表面生成难燃、隔热、隔氧的多孔炭层，导致燃烧中断。其作用历程为阻燃剂在相对较低的温度下呈现熔融状态，这样能够在胶原纤维表面形成隔热层将其包覆；阻燃剂也可使胶原纤维脱水，在胶原纤维表面形成炭化层，隔绝氧气和外部热源的进入，并阻止可燃性气体的逸出。这方面有代表性的阻燃剂如：硼砂、磷系、氮-磷复合系等。
（3）吸热作用。具有高热容量的阻燃剂，在高温下发生相变、脱水或脱卤化氢等吸热分解反应，会降低皮革表面和火焰区的温度，减慢热裂解反应的速度，抑制可燃性气体的生成。这类阻燃剂如氢氧化镁、氢氧化铝。对于同一种阻燃剂，往往发挥两种或两种以上阻燃方式，如氢氧化镁阻燃剂，在燃烧过程中分解吸收大量的热量，降低了燃烧区的温度，同时燃烧释放出的水蒸气，稀释了燃烧区的氧气浓度，降低了燃烧继续发生的可能性，发挥出气相阻燃和吸热作用方式。
2.皮革阻燃的现状
目前，解决皮革阻燃技术，主要采用施加阻燃剂法和优化工艺法。
2.1施加阻燃剂法
施加阻燃剂法是将阻燃剂以添加剂的形式施加于皮革，让其发挥其阻燃效果。
我国阻燃性皮革的研究起步较晚。国内最早研究阻燃性皮革的是陈高明[4]，他选用比较有代表性的硼系、磷系、卤系等阻燃剂施加与皮革中，结果发现，加入阻燃剂后，皮革的阻燃性都有较大幅度的提高。此外，黑龙江省森林保护研究所的王志成[5]等人研究了森林皮革防火服的阻燃情况，他们从阻燃剂选择的角度上，进行了筛选，并最终获得了两种较为理想的阻燃剂配方。国内很多学者对皮革生产工艺过程中使用的化学品进行阻燃处理。2004年，李立新[5]等人合成了新型阻燃剂三聚氰胺树脂鞣剂，实现了阻燃剂应用于皮革的一个重大突破。施加阻燃剂法以其阻燃效率高、阻燃性能好，被许多科研工作者所接受，但缺点在于增加了皮革制品的成本，引起皮革发硬，手感差等缺陷，因此研发出适合皮革特点的阻燃剂已成为皮革阻燃的一大趋势。
2.2优化工艺法
优化工艺法是在皮革生产工艺过程中，通过改进生产工艺来使皮革达到一定的阻燃效果，改进工艺就需减少或取消传统工艺使用的某些化学品。众所周知，皮革蛋白质是经一系列加工处理而得的制品，在它的加工过程中，有许多不同种类材料如鞣剂、复鞣剂、加脂剂和涂饰剂等被加入到皮革中或在皮革的表面。这些材料均可能降低皮革的阻燃性。因此，要对皮革实现阻燃，且制造柔软丰满、机械性能好、阻燃性好的皮革难度较大。陈高明发现：采用不同有机复鞣剂都会不同程度降低皮革的抗燃性。复鞣剂起始分解温度和极大热失重温度比铬鞣革发生明火燃烧温度低，在遇火时，复鞣剂就迁移并先于胶原分解产生可燃气体，或增加可燃气体浓度而引起燃烧，从而降低了皮革的抗燃性。段宝荣[7]等人也对此进行了研究，他发现施加不同鞣剂的皮革阻燃性不同。其中阻燃效果最好的是有机磷鞣剂，其次是改性戊二醛鞣剂与合成鞣剂。
王全杰[8]等人研究了加脂剂对皮革阻燃性能的研究，他们分析了五种类型加脂剂对皮革阻燃性能的研究，实验发现，不同类型加脂剂的抗燃性能顺序依次为烷基磺酰氯、鱼油、蓖麻油、磷脂、合成油。最近，段宝荣[9]等人又研究了涂饰剂对皮革阻燃性能的研究。他们在优化阻燃皮革工艺的基础上，选用了四种成膜剂：丙烯酸树脂、聚氨酯、硝化纤维、乳酪素涂饰于皮革中，研究其对皮革阻燃性的影响，实验发现，成膜剂均有不同程度的降低皮革抗燃性能。
优化工艺法是指在皮革生产中通过筛选出化学品来使皮革达到一定的阻燃性，而不必另行施加阻燃剂，该法的优点在于不增加皮革加工的成本，但由于筛选出降低皮革抗燃性的化学品，所制成的皮革手感、丰满性、柔软性、弹性部分或全部都会降低，因此如何解决提高抗燃性与保持皮革良好理化性能这一矛盾，则是解决皮革阻燃的难点。
彭治汉说，环保高效聚烯烃阻燃母料是他带领课题组，经三年研发而成的新型阻燃材料，拥有两项发明专利。那么，添加这种材料后会有什么效果呢？彭博士为笔者做了演示实验：两块看似相同的屋内建筑材料，其中一块添加了阻燃母料，它们在火焰炙烤下，没有阻燃母料的那块迅速被烧出一个大洞，而且释放出了大量黑烟；而添加了这种材料的建材被烧到的地方火势并不扩散，也不散发有毒气体。“这种新型阻燃母料中含有磷、氮以及纳米粉体等材料，利用它们的协同增效原理，能提高阻燃体系的阻燃性。”彭治汉介绍说，与传统的阻燃材料相比，环保高效聚烯烃阻燃母料的阻燃效率高，添加比例小，不会析出，在生产和使用过程中也不会产生二次污染。如果把它添加到聚乙烯、聚丙烯等材料中，就可以让它们在火灾中不易燃烧，给人们提供更多的逃生时间和空间。而且，由于添加比例小，应用这种材料也不会大幅提高各类产品的成本。
日前，彭治汉课题组正在与上海等地企业酝酿启动合作项目，准备将新型阻燃母料逐步推广，应用到建筑工程和家用电器制件等的制造中，有望为人们日常生活添加一道“防火保险”。
固化剂|扩链剂|交联剂
