有機(jī)磷化合物對(duì)真絲綢的阻燃整理.pdf

1、真絲綢的阻燃整理，尤其是無(wú)甲醛阻燃整理一直以來(lái)都是一個(gè)挑戰(zhàn)，以往的阻燃處理有的不耐水洗，有的雖然阻燃效果良好，但卻有甲醛釋放問(wèn)題，嚴(yán)重影響服用功能。鑒于此，本文采用了兩種阻燃體系對(duì)真絲電力紡進(jìn)行阻燃整理，獲得了優(yōu)良的且為環(huán)境友好的阻燃效果。 本文采用的第一種體系為乙烯基單體與真絲織物接枝共聚進(jìn)行阻燃改性。本文合成了兩種乙烯基含磷單體：1）二乙基—2—甲基丙烯酰氧基—乙基磷酸酯（DEMEP）；2）二甲基—2—甲基丙烯酰氧基—乙基磷

2、酸酯（DMMEP），結(jié)構(gòu)式如下：并通過(guò)紅外光譜、1H核磁共振譜、13C核磁共振譜確定了所得產(chǎn)物即為目標(biāo)產(chǎn)物。產(chǎn)物DEMEP不溶于水，應(yīng)用于絲織物前須經(jīng)預(yù)乳化，乳化劑可用Tween80/Span80按質(zhì)量百分比65．9%/34．1%復(fù)配使用，用量為DEMEP用量的10%。DMMEP可溶于水，可直接在水溶液中與絲織物進(jìn)行反應(yīng)。 通過(guò)研究接枝工藝參數(shù)對(duì)接枝率的影響，得出如下較佳的接枝工藝：兩種單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60—120%（owf），引

3、發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)0．9～1．0%（owm），溫度85℃，時(shí)間45～60 min，浴比1：30，反應(yīng)浴pH值為4．5，反應(yīng)結(jié)束后按下述工藝水洗3次，晾干即可。水洗工藝為：平平加O2 g/l，浴比1：50，溫度60℃，20分鐘。 通過(guò)對(duì)接枝前后絲織物的紅外光譜分析可知，阻燃后絲織物上有明顯的阻燃劑分子的吸收；氨基酸分析知阻燃整理后絲織物上的氨基酸含量與未阻燃時(shí)顯著差異，胱氨酸全部消失，絲氨酸、酪氨酸也減少較多，由此推測(cè)了接枝反應(yīng)的機(jī)理；

4、通過(guò)X—射線能譜分析可知，隨著接枝率的增高，絲織物上的磷含量也在逐漸增加，通過(guò)掃描電子顯微鏡對(duì)阻燃整理前后絲纖維的縱向和截面形態(tài)的觀察可看出，整理后，絲纖維縱向有溝槽，截面出現(xiàn)孔穴，這都表明阻燃劑與絲織物發(fā)生了相互作用。通過(guò)X—射線衍射可知，阻燃整理后，絲織物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)并未發(fā)生明顯的改變，說(shuō)明反應(yīng)僅發(fā)生在絲織物的無(wú)定形區(qū)及準(zhǔn)結(jié)晶區(qū)。 阻燃處理后，絲織物有一定程度的泛黃，且隨著接枝率的增加，白度下降，但泛黃程度并不嚴(yán)重；絲織物的拉

5、伸強(qiáng)力亦稍有下降，但下降幅度不大，最大下降僅為9．6%，不影響真絲織物的服用及其它功能；阻燃整理后不影響絲織物的手感；整理后絲織物的透氣性有所下降。 阻燃處理后，絲織物的阻燃性能大大改善，絲織物的氧指數(shù)均較未處理絲織物大幅提高。DEMEP處理絲織物接枝率達(dá)11．8%以上，DMMEP處理絲織物接枝率達(dá)8．1%以上時(shí)氧指數(shù)便可達(dá)到28%以上，即達(dá)到遇火自熄的阻燃性能。阻燃整理后絲織物均可通過(guò)垂直燃燒測(cè)試，可達(dá)到中華人民共和國(guó)阻燃機(jī)織

6、物阻燃性能B2級(jí)要求（炭長(zhǎng)小于200 mm），阻燃裝飾織物阻燃性能B1級(jí)要求（炭長(zhǎng)小于150 mm）。洗滌30次后，氧指數(shù)仍在27%以上，遇火仍可自熄，炭長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于178 mm，阻燃性能良好；但洗滌50次后，阻燃性能基本失去，不能通過(guò)垂直燃燒測(cè)試，而且氧指數(shù)也接近未處理絲織物。 通過(guò)對(duì)阻燃整理前后絲織物進(jìn)行熱重分析知，阻燃后絲織物的起始分解溫度降低了將近30℃，達(dá)到最大分解速率時(shí)的溫度也提前了近20℃，而且在600℃裂解結(jié)束時(shí)，

7、阻燃絲織物的殘?jiān)浚?6．2%）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未阻燃絲織物（5．3%）。表明此類(lèi)阻燃劑的阻燃機(jī)理是通過(guò)使絲織物脫水成炭，減少可燃性氣體產(chǎn)物，增加固體炭渣含量，屬固相（縮合相、凝聚相）機(jī)理。錐形量熱儀測(cè)試的結(jié)果也表明，阻燃整理后，絲織物的點(diǎn)燃時(shí)間比未處理時(shí)延長(zhǎng)了3倍之長(zhǎng)，阻燃整理后絲織物難以被點(diǎn)燃，而且一旦點(diǎn)燃后，其熱釋放速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于未阻燃絲織物。而通過(guò)表觀動(dòng)力學(xué)的模擬可知，絲織物經(jīng)阻燃整理后，在主要裂解階段活化能低于未阻燃時(shí)絲織物活化能，表明

8、阻燃整理后更易于裂解。裂解氣質(zhì)聯(lián)譜測(cè)試結(jié)果也說(shuō)明阻燃整理后，絲織物的裂解方式發(fā)生了很大變化，受熱主要為阻燃劑催化絲織物脫水成炭。 本文采用的第二種阻燃體系為化學(xué)交聯(lián)法。采用的阻燃劑為羥基含磷低聚物HFPO，結(jié)構(gòu)式如下：采用1，2，3，4—丁烷四羧酸（BTCA）作為交聯(lián)劑，三乙醇胺（TEA）作為共反應(yīng)劑對(duì)真絲電力紡進(jìn)行阻燃處理，通過(guò)對(duì)各工藝條件的試驗(yàn)，證明此阻燃劑應(yīng)用于真絲進(jìn)行阻燃整理的可行的，并由此得到了比較適合的整理配方：交聯(lián)

9、劑BTCA與阻燃劑HFPO的最佳摩爾比為1：1．75，催化劑次磷酸鈉的用量為BTCA用量的80%，共反應(yīng)劑三乙醇胺用量為BTCA的25%，pH值調(diào)節(jié)為2．5，二浸二軋，軋液率為100%，90℃烘干2分鐘，160℃烘干2分鐘，水洗，烘干。 本文研究了交聯(lián)劑與阻燃劑及共反應(yīng)劑的反應(yīng)機(jī)理，指出交聯(lián)劑BTCA用量并不與阻燃劑的固著成正比，而是存在一個(gè)峰值，這是因?yàn)榻宦?lián)劑與阻燃劑及絲織物本身存在著競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)所致。共反應(yīng)劑三乙醇胺的添加可提高

10、阻燃劑在絲織物上的固著量，但由于三乙醇胺與阻燃劑、三乙醇胺與BTCA二者之間的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)導(dǎo)致三乙醇胺的用量也是以少量為宜。增大其用量對(duì)阻燃效果并無(wú)益處，絲織物手感卻大受影響。 添加15～30%的阻燃劑HFPO絲織物可具有阻燃效果，氧指數(shù)大于27%，且能通過(guò)垂直燃燒試驗(yàn)，阻燃后絲織物的白度有所下降，有一定程度的泛黃，織物硬度增加，手感受到一定影響，強(qiáng)力較未處理時(shí)有所下降，當(dāng)阻燃劑添加量為30%時(shí)，織物經(jīng)向強(qiáng)力下降約23%，緯向強(qiáng)力下

11、降約6．8%。水洗15次后仍可通過(guò)垂直燃燒試驗(yàn)，但水洗30次后阻燃效果基本消失。 通過(guò)熱重分析得出絲織物的起始分解溫度提前約50℃，裂解結(jié)束后炭質(zhì)殘?jiān)漠a(chǎn)量也比未阻燃時(shí)增加了14個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明該阻燃劑是在凝聚相起作用從而達(dá)到對(duì)絲織物的阻燃目的。 本文突破了前人的研究成果，采用新的合成方法成功將乙烯基單體與含磷物質(zhì)結(jié)合起來(lái)合成出可和真絲織物接枝共聚的單體，并將其應(yīng)用于真絲織物上取得了較好的阻燃效果，較低的接枝率便可達(dá)到遇火