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无甲醛阻燃全棉面料整理

面料知识分享2021-11-05 12:03:20防辐射面料资讯311来源：防辐射面料

无甲醛阻燃全棉面料整理无甲醛阻燃全棉面料整理由于世界各国要求生产和进口的纺织品不含有毒、有污染物质,因此,开发无甲醛的阻燃剂产品迫在眉睫[5-6]。目前,天然纤维用耐久阻燃剂以英国Allbrigh&tWilson公司的四羟甲基氯化钅粦(THPC)和亨斯迈公司的N-羟甲基-3-(二甲氧基膦酰基)丙酰胺(PyrovatexCP)为代表[1-4]。但THPC在合成过程中使用了甲醛,且会产生具有致癌作用的双氯甲醚,因而欧盟出台法规限制其使用。PyrovatexCP类以羟甲基为反应性基团与纤维交联,同时为了提高阻燃效率,使织物具有足够的磷含量和耐久性,使用时需添加含羟甲基反应基团的交联剂,而羟甲基易分解释放甲醛,导致生产环境和整理后的织物上甲醛超标。

本试验以甲基膦酸二甲酯、五氧化二磷、季戊四醇为主要原料,合成了环保型阻燃剂GM-1。采用阻燃剂GM-1、交联剂柠檬酸/马来酸(物质的量比为1∶1)复配酸、催化剂次亚磷酸钠对棉织物进行阻燃整理,探讨了阻燃剂、交联剂和催化剂用量及焙烘条件对阻燃效果的影响。

阻燃面料

1　试验 1.1　材料与仪器织物　纯棉漂白平布21tex×21tex 药品甲基膦酸二甲酯,五氧化二磷,季戊四醇,亚磷酸三苯酯、辛酸亚锡,柠檬酸,马来酸,次亚磷酸钠仪器　EHP350MM型微调水平轧车(英国ROACHES公司),YG815B型垂直法织物阻燃性能测试仪(南通三思机电科技有限公司),101-1型电热恒温鼓风干燥箱(上海华联环境试验设备公司),TY800系列断裂强度测试仪,MZ-12型全自动水洗机 1.2　阻燃剂合成工艺在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗和冷凝管的反应器中,加入甲基膦酸二甲酯142g,加热至50~55℃,然后加入五氧化二磷150g,将反应温度调至90~95℃,保温反应3h。将反应物冷却至50~55℃,加入亚磷酸三苯酯15g,保温2h。继续将反应混合物加热至70~75℃,加入季戊四醇70g、催化剂辛酸亚锡0.2g,于75~85℃保温反应5h,得到的产物为亮黄色透明液体。 1.3　织物阻燃整理工艺处理工艺　浸轧整理液(二浸二轧,轧余率100%~110%)→预烘(120℃×1.5min)→焙烘(170℃×3min) 工艺处方阻燃剂GM-1/g　400 复配酸/g60 次亚磷酸钠/g30 加去离子水至/L1 1.4　性能测试 1.4.1　燃烧性能参照GB/T5455—1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》测定。 1.4.2　断裂强力参照GB/T3932.1—1997《织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂延伸率的测定条样法》,测定试样纬向5次,取平均值,按式(1)计算织物断裂强力损失率: 式中:W0———整理后织物的断裂强力; W1———整理前织物的断裂强力。 1.4.3　耐洗性参照AATCC124—2005《重复家庭洗涤后织物的外观》测定。 2　结果与讨论 2.1　阻燃剂用量阻燃剂用量是控制整理效果的一个重要因素。在其它处理条件相同的条件下,阻燃剂用量对纯棉织物阻燃性能和断裂强力的影响见表1。由表1可知,随着阻燃剂用量的增加,棉织物的阻燃性能提高,断裂强力下降,损失率提高。当用量达到400g/L后,阻燃性能基本稳定,断裂强力损失趋缓。由于多元羧酸和纤维素大分子上的反应基团是一定的,当阻燃剂用量超过400g/L后,此时阻燃剂已与多元羧酸和纤维素大分子充分反应,再增加阻燃剂用量,阻燃性能的变化不再明显。经阻燃整理后,由于在纤维的基本结构单元及大分子间引入了一定数量的交联键,因此纤维各结构单元之间的活动受到一定限制,与未处理织物相比负担外力的情况更不均匀,引起强力下降,断裂强力损失率增大。当交联键达到一定数量时,强力下降的幅度变小,断裂强力损失趋缓。这是因为对纯棉织物进行阻燃整理时,添加了多元羧酸作为交联剂,当阻燃剂用量较低时,阻燃剂与多元羧酸、纤维素大分子建立分子间酯键,固着于织物上,使得阻燃性随其用量的增加而提高。综合考虑,确定阻燃剂的用量为400g/L。注:交联剂60g/L,催化剂30g/L,焙烘温度180℃,焙烘时间3min。 2.2　多元羧酸浓度交联剂在阻燃过程中可自身缩合成网状结构,也可与纤维素大分子交联,还能与阻燃剂缩合形成稳定的化学键并固着于纤维上,使耐洗性能大幅提高。本试验采用物质的量之比为1∶1的柠檬酸/马来酸复配酸作为交联剂,复配酸用量对纯棉织物阻燃性能和断裂强力的影响如图1所示。由图1可知,多元羧酸用量为60g/L时,阻燃效果较好,炭长较短。继续提高阻燃剂用量,阻燃效果提升不够明显,炭长变化不大,而断裂强力损失率显著增加。综合考虑,多元羧酸用量以60g/L为宜。 2.3　催化剂浓度为了使阻燃剂、交联剂在焙烘过程中迅速与纤维大分子反应交联,需在阻燃配方中添加适量催化剂,以缩短反应时间,提高阻燃效果,并减轻纤维素的受损程度。本试验采用次亚磷酸钠为催化剂,催化剂用量对纯棉织物阻燃性能和断裂强力损失率的影响见表2。由表2可知,随着催化剂浓度增加,阻燃效果有所提高。但加入催化剂量过多,导致整理液pH值过低,反而会使织物强力下降。综合考虑,确定催化剂次亚磷酸钠用量为30g/L。 2.4　焙烘条件织物经过相同工艺(阻燃剂用量400g/L,交联剂用量60g/L)处理后,在不同温度下焙烘3min,温度对纯棉织物阻燃性能和断裂强力的影响如表3所示。由表3可知,随着焙烘温度的升高,棉织物阻燃性能逐渐提高,但织物断裂强力损失也增大。焙烘温度的选择取决于阻燃剂、交联剂之间的反应,以及它们与纤维素大分子之间交联反应。温度低,阻燃效果不佳,温度过高,易造成织物强力损失过大。综合考虑,确定焙烘温度为180℃。在180℃下,改变焙烘时间进行试验,结果见图2。由图2可知,焙烘温度为180℃时,随着焙烘时间的延长,棉织物燃烧炭长变短,阻燃性能不断提高,但织物强力下降。综合考虑,确定焙烘时间为3min。 2.5　阻燃性能采用以上确定的优化工艺,即阻燃剂400g/L,交联剂60g/L,催化剂30g/L,焙烘温度180℃,焙烘时间3min处理纯棉织物,测试相关指标如表4所示。由表4可知,采用优化工艺处理过的纯棉织物经50次洗涤后,燃烧炭长仅为10.2cm,说明阻燃剂GM-具有较好的阻燃性和耐久性。 3　结论 (1)纯棉织物采用自制的阻燃剂的阻燃整理优化工艺为:阻燃剂GM-1400g/L,交联剂柠檬酸/马来酸(物质的量之比为1∶1)60g/L,催化剂30g/L,焙烘温度180℃,焙烘时间3min。 (2)优化工艺处理过的纯棉织物经50次洗涤后燃烧炭长仅为10.2cm,具有较好的阻燃性。 (3)所合成的阻燃剂GM-1不含甲醛,整理过程中也不使用含甲醛助剂,可视为环保型产品。