一種具有阻燃功能的毛紡面料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有阻燃功能的毛紡面料的制備方法，以硅酸乙酯為水解前驅(qū)體，無(wú)機(jī)磷酸鹽為阻燃添加劑，制備納米復(fù)合溶膠，通過(guò)溶膠凝膠轉(zhuǎn)變，使納米氧化硅復(fù)合磷酸鹽吸附到毛紡面料上，利用硅磷協(xié)同作用，經(jīng)對(duì)毛紡面料的后整理，獲得良好的阻燃效果。本發(fā)明采用納米溶膠凝膠整理技術(shù)，可大幅降低含磷組分的用量，并提高阻燃效率，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種具有阻燃功能的毛紡面料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有阻燃功能的毛紡面料的制備方法，屬于紡織品功能化整理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]50%左右的火災(zāi)事故是由紡織品引起的，因此，對(duì)阻燃織物的需求量逐漸增加。蛋白質(zhì)纖維如羊毛、真絲由于其舒適性、保健性及本身為高檔材料，而廣泛用于睡衣、床上用品、飛機(jī)、高速列車、高檔轎車內(nèi)飾材料等。這些物品一旦燃燒，則會(huì)給人類帶來(lái)生命危險(xiǎn)和財(cái)產(chǎn)損失。因此，為適應(yīng)更廣泛的用途，對(duì)蛋白質(zhì)纖維織物進(jìn)行阻燃整理是十分必要的。因此，上世紀(jì)70年代開始，就對(duì)羊毛織物阻燃進(jìn)行了很多研究。關(guān)于羊毛的阻燃處理，最早為浸潰磷酸鹽、硼酸鹽溶液后再經(jīng)烘干處理，所得阻燃羊毛織物不耐洗；后期采用齒系及磷鹵協(xié)同阻燃體系，但由于鹵系阻燃劑對(duì)環(huán)境及人體的危害，目前已遭淘汰。國(guó)際羊毛局推廣的“ZirpiO”工藝是工業(yè)界使用較久的比較成功的羊毛阻燃方法，該法是以六氟鈦酸鉀及六氟鉛酸鉀為阻燃劑，在酸性條件下處理，不影響織物手感，但由于目前重金屬對(duì)環(huán)境和人體均有不同程度的傷害，而且鈦、鉛對(duì)人體的生理功能尚不明確，使用該法存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此，高效、低煙、無(wú)毒、低成本的新型阻燃劑體系的研制與開發(fā)成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外阻燃化學(xué)的研究中心課題。
[0003]溶膠凝膠技術(shù)是指將前驅(qū)體溶于溶劑中形成均相的溶液，通過(guò)前驅(qū)體水解或醇解反應(yīng)的生成物縮合聚集成納米粒子并形成凝膠，經(jīng)蒸發(fā)干燥轉(zhuǎn)變?yōu)槟z的一種方法?？椢锝⒒蚪堄诩{米溶膠并經(jīng)過(guò)熱處理后，附著于織物上的溶膠顆粒發(fā)生縮合從而在織物表面形成一個(gè)多孔結(jié)構(gòu)的凝膠網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)對(duì)納米溶膠摻雜能使織物獲得不同的性能。采用溶膠凝膠技術(shù)對(duì)紡織品進(jìn)行功能性的改性已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，而在阻燃方面的應(yīng)用才剛開始。
[0004]在本發(fā)明作出之前，中國(guó)發(fā)明專利CN101250810采用含SnO2，氧化鋅，氧化錳溶膠的阻燃液對(duì)羊毛織物作阻燃處理，獲得阻燃羊毛織物，但是金屬氧化物會(huì)帶來(lái)重金屬的污染。中國(guó)發(fā)明專利CN102720053A采用碳球做阻燃劑，與去離子水、Y-巰丙基三乙氧基硅烷制成碳球阻燃懸浮液，將羊毛纖維浸潰于碳球阻燃懸浮液內(nèi)，在微波反應(yīng)器中，加熱到70°C進(jìn)行微波輻照，然后在超聲波分散器中進(jìn)行阻燃處理，該方法需要用到微波反應(yīng)器，難以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。中國(guó)發(fā)明專利CN102660869A，采用含磷丙烯酰胺接枝聚合的方法制備羊毛阻燃織物，但技術(shù)比較繁瑣，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，整理后的面料有較好的阻燃功能的毛紡面料的制備方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種具有阻燃功能的毛紡面料的制備方法，包括如下步驟: 1、將正硅酸乙酯、乙醇和鹽酸混合均勻，在攪拌條件下緩慢滴加磷酸鹽水溶液，滴加完畢后升溫至30?80°C，攪拌2?4小時(shí)，得到一種含磷/硅復(fù)配溶膠阻燃工作液；所述的阻燃工作液中，按摩爾比，乙醇:正硅酸乙酯為10?70:1，水:正硅酸乙酯為10?100:1，磷酸鹽:正硅酸乙酯為0.01?0.1:1 ;
2、將待處理毛紡面料在磷/硅復(fù)配溶膠阻燃工作液中兩浸兩軋，壓力為I?3kg/cm2，軋余率為70?90%，再在60?100°C的溫度條件下預(yù)烘，120?180°C的溫度條件下焙烘2?10分鐘，經(jīng)水洗，自然晾干后，得到一種具有阻燃功能的毛紡面料。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案所述的磷酸鹽為磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫銨，聚合磷酸銨中的一種，或它們的任意組合。
[0008]本發(fā)明的原理是:正硅酸乙酯先在乙醇冰醋酸溶劑中發(fā)生水解和縮聚反應(yīng)，生成納米溶膠粒子，摻入含磷化合物，形成具有較好阻燃功能的納米復(fù)合溶膠，通過(guò)浸軋的方式將該溶膠充分的吸附到羊毛織物上，在后續(xù)的焙烘過(guò)程中，溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)楦赡z并在面料的表面成膜，該膜能牢固的覆著在面料表面，以實(shí)現(xiàn)對(duì)面料的功能化改性整理。本發(fā)明技術(shù)方案能有效解決高聚合度的多聚磷酸銨在織物表面遷移所造成的發(fā)白以及強(qiáng)度差的問(wèn)題；克服細(xì)小粒子在織物上易聚集，易泳移，分散不均勻的缺點(diǎn)。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):
1、采用溶膠凝膠法制備硅磷復(fù)配阻燃劑，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低。
[0010]2、采用軋烘焙這一適合紡織品的整理方法，只需對(duì)織物進(jìn)行120?180°C的熱處理，即可在織物表面形成吸附牢固的凝膠薄膜。整理后的面料有較好的阻燃性能。
[0011]3、制成的亞微觀狀態(tài)下核殼結(jié)構(gòu)的硅磷包覆協(xié)同阻燃劑，利用硅、磷元素協(xié)同阻燃作用增強(qiáng)阻燃效果，減少用量，節(jié)約成本。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1和圖2分別是本發(fā)明實(shí)施例1、2技術(shù)方案制備的含磷復(fù)配溶膠的粒徑分布圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1和2技術(shù)方案制備的阻燃毛紡面料與未整理羊毛的XPS圖譜?！揪唧w實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0014]實(shí)施例1
將21ml TEOS逐滴加入22ml EtOH和適量HCl的500ml三口圓底燒瓶中，調(diào)節(jié)pH為2?3，強(qiáng)力攪拌30min，得到均勻澄清的硅醇鹽體系；邊劇烈攪拌邊滴加入磷酸鹽水溶液(0.92g K2HP04+36ml H2O),并在70°C下繼續(xù)攪拌3小時(shí)，得到無(wú)色透明且均勻的磷/硅溶膠體系。
[0015]將毛紡面料在磷/硅溶膠體系中兩浸兩軋，壓力為I?3kg/cm2，軋余率為70?90% ;再在60?100°C的溫度條件下預(yù)烘，于120?180°C的溫度條件下焙烘2?10分鐘，經(jīng)水洗，自然晾干后，得到一種具有阻燃功能的毛紡面料。
[0016]參見附圖1，它是本實(shí)施例提供的含磷納米硅溶膠的粒徑分布圖。由圖1可以看至Ij，溶膠粒徑分布在IOnm左右，說(shuō)明制備的硅磷復(fù)合溶膠均勻穩(wěn)定。[0017]實(shí)施例2
將21ml TE0S、22ml EtOH和適量HCl依次加入到500ml三口圓底燒瓶中，調(diào)節(jié)pH為2~3。邊劇烈攪拌邊摻入磷酸鹽水溶液(0.69g NH4H2P04+36mlH20)，并在70°C下繼續(xù)攪拌3小時(shí)，即得到無(wú)色透明且均勻的磷/硅溶膠體系。將毛紡面料在磷/硅溶膠體系中兩浸兩車L，壓力為I~3kg/cm2，軋余率為70~90%，在60~100°C的溫度條件下預(yù)烘，再于120~180°C的溫度條件下焙烘2~10分鐘，經(jīng)水洗，自然晾干后，得到一種具有阻燃功能的毛紡面料。
[0018]參見附圖2，它是本實(shí)施例制備的硅/磷/氮納米溶膠的粒徑分布圖。由圖2可以看到，溶膠粒徑分布在IOnm左右，說(shuō)明制備的硅/磷/氮復(fù)合溶膠均勻穩(wěn)定。
[0019]參見附圖3，它是本發(fā)明實(shí)施例1和2提供的阻燃毛紡面料與未整理毛紡面料的XPS能譜圖。圖中，曲線wool為未整理羊毛織物；曲線wool-Si/P為實(shí)施例1中硅/磷復(fù)配溶膠整理羊毛織物；曲線wool-Si/P/N為實(shí)施例2中硅/磷/氮復(fù)配溶膠整理羊毛織物；圖3表明，與未整理毛紡面料(Wool)相比，整理后的面料的XPS寬譜上除了 284eV、395eV、527eV處的Cls，Nls，01s元素吸收峰之外，還有99eV和150eV處的Si2p，P2p元素吸收峰。Si2p吸收峰主要來(lái)自于TE0S，而P2s吸收峰主要來(lái)自磷酸鹽，證明了硅溶膠及硅/磷溶膠已經(jīng)被整理到羊毛織物上。
[0020]對(duì)整理織物測(cè)試方法如下:
1、織物微燃燒性能(熱釋放能力HRC、最大熱釋放速率pHRR，熱釋放總量THR、溫度T)采用微型量熱儀測(cè)定。
[0021]2、織物的限氧指數(shù)(LOI)根據(jù)GB/T5454-1997《紡織品燃燒性能試驗(yàn)氧指數(shù)法》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。
[0022]3、織物的損毀長(zhǎng)度(Damaged length)根據(jù)GB/T5455-1997《紡織品燃燒性能試驗(yàn)垂直法》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。
[0023]整理前后毛紡面料的部分燃燒性能參見表一。
[0024]表一
【權(quán)利要求】
1.一種具有阻燃功能的毛紡面料的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將正硅酸乙酯、乙醇和鹽酸混合均勻，在攪拌條件下緩慢滴加磷酸鹽水溶液，滴加完畢后升溫至30?80°C，攪拌2?4小時(shí)，得到一種含磷/硅復(fù)配溶膠阻燃工作液；所述的阻燃工作液中，按摩爾比，乙醇:正硅酸乙酯為10?70: 1，水:正硅酸乙酯為10?100: 1，磷酸鹽:正硅酸乙酯為0.01?0.1:1 ; (2)將待處理毛紡面料在磷/硅復(fù)配溶膠阻燃工作液中兩浸兩軋，壓力為I?3kg/cm2，軋余率為70?90%，再在60?100°C的溫度條件下預(yù)烘，120?180°C的溫度條件下焙烘2?10分鐘，經(jīng)水洗，自然晾干后，得到一種具有阻燃功能的毛紡面料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有阻燃功能的毛紡面料的制備方法，其特征在于:所述的磷酸鹽為磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫銨，聚合磷酸銨中的一種，或它們的任意組合。
【文檔編號(hào)】D06M15/643GK103938456SQ201410167803
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】邢鐵玲, 張維, 陳國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)