一種棉用環(huán)保型阻燃劑的制備方法以及應用
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于紡織助劑制備領域，具體涉及一種棉用環(huán)保型阻燃劑的制備方法以及應用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟水平的提高，紡織品消費量逐年遞增，種類也層出不窮，棉織物是眾多紡織品領域中應用最為廣泛的一種，但由于棉纖維的極限氧指數(shù)僅為18.0，其屬于易燃纖維，尤其是近年來隨著棉織物需求量的不斷增加而引起的火災數(shù)量呈逐年上升的趨勢。因此，對棉織物進行阻燃整理顯得尤為重要。
[0003]織物阻燃劑需要滿足以下要求:(1)能同時抑制有焰和無焰燃燒；(2)使用量較少，阻燃效果好；(3)阻燃性能持久，具有耐洗性；(4)阻燃劑對人體沒有傷害，織物整理后可直接與人體接觸；(5)受熱或燃燒的產(chǎn)物低毒，對環(huán)境友好；(6)織物的物理機械性能和外觀基本不受影響；(7)使用簡單方便、價格低廉。但是目前商業(yè)中的阻燃劑都達不到上述的所有要求。
[0004]目前我國阻燃劑市場以鹵素阻燃為主，其占有率高達80%以上，但這類阻燃劑在燃燒過程中會釋放出大量具有刺激性或腐蝕性鹵化氫氣體，嚴重威脅人們的生命安全。棉織品的阻燃劑是高附加值產(chǎn)品，但目前大多數(shù)棉用耐久阻燃劑均是由甲醛生成的羥甲基作為反應性基團與纖維素纖維交聯(lián)，整理織物存在游離甲醛釋放問題；而無羥甲基的阻燃劑耐洗性差。
[0005]磷腈衍生物是具有磷-氮協(xié)同效應的膨脹型阻燃劑，不含鹵素，綠色環(huán)保，倍受阻燃劑研宄的關注，其氧指數(shù)可達到27-65%，但磷腈衍生物多不含有活性基團，致使織物及纖維整理耐耐洗牢度不高，限制了應用領域。因此開發(fā)一種高效、低煙、低毒甚至無毒阻燃劑是本技術(shù)領域人員亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種棉用環(huán)保型阻燃劑的制備方法以及應用，該棉用環(huán)保型阻燃劑高效、低煙、低毒性，對織物損傷小，并且原料環(huán)保、價格便，該制備方法工藝簡單、產(chǎn)率高，應用到織物中對織物進行整理后，織物阻燃效果較好，且對織物的柔軟性沒有大的影響。
[0007]本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
一種棉用環(huán)保型阻燃劑的制備方法，該制備方法具體步驟如下:
(一)無醛阻燃劑的制備
(1)將亞磷酸二乙酯、鄰苯二甲酸二乙酯加入裝有攪拌器、球形冷凝管、溫度計和恒壓漏斗的四口燒瓶中，在慢慢滴加丙烯酰胺，40°c保溫；待丙烯酰胺溶解后，滴加甲醇鈉溶液，緩慢升溫至70-75?，反應4-5h得到中間體3- 二乙氧基膦?；０?；
(2)在60-65°C下，向裝有中間體3-二乙氧基膦?；０返乃目跓恐械准尤苡辛拳h(huán)氧磷腈的四氫呋喃溶液，充分攪拌，并加入一定量的三乙胺作為縛酸劑，通入氮氣除去反應裝置中的空氣和水汽，反應結(jié)束后，過濾除去三乙胺鹽酸鹽，減壓旋蒸除去溶劑，得到無醛阻燃劑；
(二)磷氮硅三元阻燃劑的制備
(1)向裝有冷凝管、滴液漏斗的三口燒瓶中通入氮氣5-10min，依次加入磷酸和乙醇，將Y -(2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧硅烷逐滴加入，滴加速度控制在3-5g/min，在室溫下反應3-4h ;反應結(jié)束后，將三口燒瓶置于恒溫水浴鍋內(nèi)，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器減壓蒸餾除去溶劑和低沸物，即得到磷硅二元阻燃劑。其中整個反應過程保持連續(xù)機械攪拌，攪拌速度為300-4001./min ；
(2)在容器中加入磷硅二元阻燃劑和脲，室溫下連續(xù)機械攪拌5-10min，得到磷氮硅三元阻燃劑；
(三)磷元素協(xié)同阻燃劑的制備
在裝有攪拌器、溫度計和高效回流冷凝管的三口燒瓶中，用氮氣趕盡瓶內(nèi)的空氣，將三聚氯氰溶于二氧六環(huán)中，將該溶液加入到三口燒瓶中，在15°C下，將苯基次膦酸二乙酯三分之一的量滴加到三口燒瓶中，控制反應溫度20 °C，保持20-25min ;然后升溫至40°C，再滴加苯基次膦酸二乙酯三分之一的量，反應2h ;最后滴加余下的苯基次膦酸二乙酯，升溫至80°C，持續(xù)反應4-5h，蒸餾出二氧六環(huán)，再減壓蒸出少量低沸物，然后冷卻50°C，加入乙酸乙酯使其溶解，再滴加石油醚使產(chǎn)品完全析出、真空干燥，得到淡黃色固體即磷元素協(xié)同阻燃劑；
(四)棉用環(huán)保型阻燃劑的制備
(1)將無醛阻燃劑、磷氮硅三元阻燃劑、磷元素協(xié)同阻燃劑按質(zhì)量比4:3:1加入丙三醇溶液中攪拌均勻；
(2)向上述步驟(I)中加入植酸和尿素，再加入少量的去離子水，在超聲波振蕩器中完全溶解；
其中，所述的植酸和尿素的質(zhì)量比為3:1 ；
(3)向上述步驟(2)中加入濃氨水中和溶液，調(diào)節(jié)PH為5-6，最后即得到棉用環(huán)保型阻燃劑。
[0008]本發(fā)明進一步的技術(shù)方案為:
前述棉用環(huán)保型阻燃劑的制備方法中，步驟(一)中所述的亞磷酸二乙酯和鄰苯二甲酸二乙酯的質(zhì)量比為3:5-4:5;甲醇鈉與丙烯酰胺質(zhì)量比為1.2:1 ;六氯環(huán)氧磷腈、3-二乙氧基膦酰基丙酰胺的質(zhì)量比為1:2。
[0009]前述棉用環(huán)保型阻燃劑的制備方法中，步驟(二)中所述的磷酸與乙醇的體積比為1:3，磷酸和γ- (2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧硅烷的摩爾比為1:1 ;磷硅二元阻燃劑和脲的質(zhì)量比為1:3。
[0010]本發(fā)明還設計一種棉用環(huán)保型阻燃劑的應用，該阻燃劑應用于對棉織物的整理中流程如下:配置工作液一兩浸兩軋一一次烘干一焙烘一皂洗一水洗一二次烘干，具體步驟如下:
(I)配置工作液
將棉用環(huán)保型阻燃劑加入到水中，攪拌均勻，然后加入滲透劑，滲透劑濃度為:lg/L，攪拌成均相待用；
其中滲透劑為JFC滲透劑；
(2)兩浸兩軋
用中性洗衣粉洗滌棉織物、清水漂洗三次、脫水、烘干后進行兩浸兩軋，其中軋液率為
80% ；
(3)一次烘干
將經(jīng)過兩浸兩軋后的棉織物放入真空干燥箱中干燥，干燥溫度為95-100°C，干燥時間為 5-10min ；
(4)焙烘干
將棉織物進行焙烘，焙烘溫度為140°C，時間為2-3min ；
(5)中和
將棉織物浸入到碳酸鈉的溶液中處理，處理時間為10-15min，碳酸鈉濃度為20_25g/L，浸泡處理溫度為40-50 °C ；
(6)皂洗
將棉織物在60°C的皂液中處理3-5min，其中皂粉為5g/L ；
(7)水洗
將棉織物用水洗滌8-10遍；
(8)二次烘干
將棉織物放入真空干燥箱中烘干，烘干溫度為50-60°C。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明中制備的一種耐洗、無醛和高效的棉用耐久阻燃劑，該利用合成的阻燃劑與多元醇配置含有羥基的環(huán)三磷腈衍生物整理液，使其與纖維素纖維發(fā)生交聯(lián)反應，以提高整理棉織物的阻燃性和耐洗性。
[0012](2)本發(fā)明制備的環(huán)保型阻燃劑不僅具有良好的阻燃效果，也具有無毒、無致癌性、無有毒性氣體甲醛的釋放。
[0013](3)本發(fā)明中以植酸作為酸源、丙三醇作為碳源、尿素作為氣源、配制成的新型棉用膨脹阻燃劑，可以有效的對棉織物進行阻燃整理，阻燃效果較好，對織物損傷小，并且原料環(huán)保、價格便。
[0014](4)本發(fā)明中加入的磷元素協(xié)同阻燃劑的合成工藝簡單、產(chǎn)率高、阻燃效果好，具有廣闊的前景。
[0015](5)本發(fā)明中將幾種不同的阻燃劑混合形成一種新的阻燃體系，共同阻燃效果大于各阻燃成分單獨作用之和，協(xié)同效應不僅能提高阻燃體系的效率，而且能減少體系中某種成分或全部成分的用量。
[0016](6)本發(fā)明中添加了硅系阻燃劑，在經(jīng)過硅系阻燃系整理棉織物后，棉織物阻燃性能明顯提高，且對織物的柔軟性沒有大的影響。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
本實施例提供一種棉用環(huán)保型阻燃劑的制備方法，該制備方法具體步驟如下: (一)無醛阻燃劑的制備
(1)將亞磷酸二乙酯、鄰苯二甲酸二乙酯加入裝有攪拌器、球形冷凝管、溫度計和恒壓漏斗的四口燒瓶中，在慢慢滴加丙烯酰胺，40°c保溫；待丙烯酰胺溶解后，滴加甲醇鈉溶液，緩慢升溫至70°C，反應5h得到中間體3- 二乙氧基膦?；０?；
亞磷酸二乙酯和鄰苯二甲酸二乙酯的質(zhì)量比為4:5 ;甲醇鈉與丙烯酰胺質(zhì)量比為1.2:1 ；
(2)在63°C下，向裝有中間體3-二乙氧基膦?；０返乃目跓恐械准尤苡辛拳h(huán)氧磷腈的四氫呋喃溶液，充分攪拌，并加入一定量的三乙胺作為縛