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麻用无甲醛阻燃剂的合成及应用

 麻用无甲醛阻燃剂的合成及应用

 
在纤维素纤维的阻燃整理中,使用较多的阻燃剂为有机磷系阻燃剂。该类阻燃剂一般都含有活泼的羟基或其他活性基团,在整理时与纤维中的羟基反应生成醚键或其他化学键,从而制成耐久型阻燃制品,其中以N22羟甲基二甲氧基磷酰基丙酰胺应用最为广泛,它是由亚磷酸二甲酯与丙烯酰胺在醇钠作用下缩合,再经甲醛羟甲基化而成。该阻燃剂使用时,还要添加交联剂甲醚化的三羟甲基三聚氰胺、催化剂氯化铵及尿素。在烘焙过程中该阻燃剂通过交联剂与纤维中的羟基发生反应,产生化学键合。
该产品的阻燃效果好,工艺简单,产品耐水洗,手感较好,广泛应用于阻燃产品,但是它封闭了纤维素中的羟基,虽可使织物的阻燃性持久,但织物的强度、吸湿性明显下降,而且由于P-C键的键能低,容易释放出甲醛,不利于纺织品的环保要求。本论文针对阻燃剂N22羟甲基二甲氧基磷酰基丙酰胺在整理和服用过程中都会释放甲醛的问题,采用亚磷酸二乙酯、丙烯酰胺和乙二醛为原料,在一定的条件下,经过两步反应,合成了一种磷系无甲醛阻燃整理剂,并将其应用于麻织物阻燃整理,研究了工艺参数对阻燃效果的影响,确定了最佳阻燃工艺。 
1、实验
1.1材料
织物:经纱220s、纬纱190s经煮练漂白的亚麻布。
试剂:亚磷酸二乙酯,工业级;丙烯酰胺、甲醇钠、乙二醛、苯、硫酸铝、碳酸钠,均为分析纯;有机硅柔软剂,工业级。
1.2阻燃剂的合成
装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的四口烧瓶中加入亚磷酸二乙酯、甲醇钠,升温至40℃,待甲醇钠完全溶解后加入丙烯酰胺,再缓慢升高水浴温度至适当值,保温反应一定时间,得无色透明液体。向透明液体中加入50mL苯,析出未参加反应的丙烯酰胺,过滤得透明溶液。再将此透明溶液减压蒸馏得浅黄色透明浆状物;在装有黄色透明浆状物的三口烧瓶中加入乙二醛,用25%的Na2C03溶液调节pH值至5~6,加热水浴至所需温度,保温反应一定时间,得黄色透明液体即为最终产物。阻燃剂合成反应方程式如下:
 
1.3整理工艺
二浸二轧(轧液率95%左右)→预烘(80℃,3min)→焙烘→水洗→皂洗(皂粉3g/L,60℃3min)→烘干80℃,3min
1.4性能测试
按GB/T5455-1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》测量续燃时间、阴燃时间、损毁长度等参数。B1级:损毁炭长≤15cm,续燃时间≤5s,阴燃时间≤5s;B2级:损毁炭长≤20cm,续燃时间≤10s,阴燃时间≤lOs。
1.4.2强力
根据GB/T3923-1997《纺织品织物拉伸性能测试条件》进行测试。
1.4.3白度
采用GB/T8425-1987《纺织品白度的仪器评定方法》测试。
1.4.4手感
将原布手感定为5分,手感评定分最高定为10分,最少为0分,至少3人主观评定打分,取平均值。数据愈大,表示手感愈好。
1.4.5耐洗性
参照国家标准GB/T3921.3-1997进行试验。将试样放入含洗涤剂5g/L(浴比1:50)的溶液中,于40℃洗涤lOmin,然后用清水冲洗干净,甩干,反复洗涤一定次数,最后在80℃烘干。
2、结果和讨论
2.1整理工艺参数的确定
2.1.1阻燃剂用量的影响
阻燃剂用量对织物阻燃整理效果的影响见表l。阻燃剂是决定阻燃效果的最主要因素,由表I可知,阻燃剂用量越大,损毁长度越短,阻燃效果越好:但阻燃剂用量越高,织物断裂强度也随之下降,且手感发硬,白度下降。经综合比较可以看出阻燃剂的用量为350g/L最佳。
表1 阻燃剂用量对整理效果的影响
注:催化剂30g/L,焙烘条件为160℃、3min
2.1.2催化剂用量的影响
催化剂的使用可以加快阻燃剂和纤维素大分子之间的反应,并提高整理后织物的阻燃性能,本实验采用硫酸铝作为催化剂,催化剂用量对阻燃后麻织物各种性能的影响见表2。由表2可知,催化剂的用量越高整理后织物的阻燃性能越好。但催化剂用量越大,会使整理液的pH值过低,导致纤维的强力大幅下降。故确定催化剂的最佳用量为30g/L。
2.1.3焙烘条件的影响阻燃整理中焙烘温度与时间对阻燃后织物各种性能的影响见表3。由表3可知,焙烘温度过低、焙烘时问不充足,织物的阻燃效果差;但焙烘温度过高,麻纤维会在酸的作用下发生严重降解,造成织物强力损失较大,同时使得织物白度下降。
所以,在保证阻燃效果的前提下,应尽量降低焙烘温度。因此,焙烘条件选择160℃、3min为宜。
表2催化剂用量对整理效果的影响
 
注:阻燃剂350g/L,焙烘条件为160℃、3min
表3焙烘条件对整理效果的影响
 
注:阻燃剂350g/L,催化剂30g/L
2.1.4柔软剂用量的影响
阻燃整理后织物的手感发硬,为了改善整理后织物的手感,可在整理液中加入相容性较好的柔软剂,提高织物的柔软性。本试验使用有机硅柔软剂对织物进行柔软整理。柔软剂对阻燃后织物各种性能的影响见表4。由表4可知,随着柔软剂用量的增加,织物的手感明显改善,织物的断裂强力也有所提高,但是织物的阻燃性能下降,白度也下降,因此,为保证织物具有良好的阻燃效果和白度,确定柔软剂用量为20g/L。
表4柔软剂用量对整理效果的影响
 
注:阻燃剂350g/L,催化剂30g/L,焙烘条件为160℃
2.2阻燃耐久性能
实验确定最佳整理工艺为:阻燃剂用量为350g/L,催化剂用量30g/L,柔软剂用量20g/L,焙烘温度160℃,焙烘时间3min。采用该工艺处方和工艺条件对麻织物进行阻燃整理,对自制阻燃剂的阻燃耐久性能进行耐久性测试,结果见表5。由表5可知,随着洗涤次数的增加,织物的损毁长度逐渐增大,说明其阻燃性能逐渐降低。织物经15次洗涤后,织物的损毁长度为12.7cm,续燃时间为6s,麻织物阻燃效果可达到国家标准中的B2级,说明该阻燃剂为半耐久性阻燃剂,可用于对水洗性要求不高的装饰布领域。
表5最佳工艺条件下织物阻燃耐久性能
 
3、结论
(1)采用亚磷酸二乙酯、丙烯酰胺和乙二醛
为原料,在一定的条件下,合成了一种磷系无甲醛阻燃整理剂,将该阻燃剂采用普通的轧、焙、烘工艺整理麻织物,可获得优良的阻燃性能。
(2)该阻燃剂对麻织物的整理的最佳工艺条件为:阻燃剂用量350g/L,交联剂的用量30g/L,催化剂用量20g/L,柔软剂用量为20g/L,焙烘温度160℃,焙烘时间3min。 
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标签:甲醛阻燃剂
分类:阻燃面料技术| 发布:clsrich| 查看: | 发表时间:2013-10-13
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