有機(jī)磷化合物對真絲綢的阻燃整理.pdf

1、真絲綢的阻燃整理，尤其是無甲醛阻燃整理一直以來都是一個挑戰(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)。 通過研究接枝工藝參數(shù)對接枝率的影響，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。 通過對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，由此推測了接枝反應(yīng)的機(jī)理；

4、通過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，通過掃描電子顯微鏡對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，說明反應(yīng)僅發(fā)生在絲織物的無定形區(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垂直燃燒測試，可達(dá)到中華人民共和國阻燃機(jī)織

6、物阻燃性能B2級要求（炭長小于200 mm），阻燃裝飾織物阻燃性能B1級要求（炭長小于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，不能通過垂直燃燒測試，而且氧指數(shù)也接近未處理絲織物。 通過對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)到最大分解速率時的溫度也提前了近20℃，而且在600℃裂解結(jié)束時，

7、阻燃絲織物的殘渣量（26．2%）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未阻燃絲織物（5．3%）。表明此類阻燃劑的阻燃機(jī)理是通過使絲織物脫水成炭，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。錐形量熱儀測試的結(jié)果也表明，阻燃整理后，絲織物的點(diǎn)燃時間比未處理時延長了3倍之長，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。而通過表觀動力學(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)譜測試結(jié)果也說明阻燃整理后，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)劑對真絲電力紡進(jìn)行阻燃處理，通過對各工藝條件的試驗(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，而是存在一個峰值，這是因?yàn)榻宦?lián)劑與阻燃劑及絲織物本身存在著競爭反應(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二者之間的競爭反應(yīng)導(dǎo)致三乙醇胺的用量也是以少量為宜。增大其用量對阻燃效果并無益處，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)力較未處理時有所下降，當(dāng)阻燃劑添加量為30%時，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次后仍可通過垂直燃燒試驗(yàn)，但水洗30次后阻燃效果基本消失。 通過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)殘渣的產(chǎn)量也比未阻燃時增加了14個百分點(diǎn)，說明該阻燃劑是在凝聚相起作用從而達(dá)到對絲織物的阻燃目的。 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