一種膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑及其製備與應用的製作方法

2023-05-28 01:00:31 1

一種膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑及其製備與應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑及其製備方法與阻燃處理工藝，它包括用聚磷酸銨、聚磷酸、磷酸脲、磷酸密胺、磷酸胍改性聚乙烯醇和醚化纖維素，經過高溫反應製備，得到鬆軟多孔泡沫狀膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑，收率92～97％。將該阻燃劑在熱水中完全溶解，再依次加入阻燃增效劑、增稠劑等助劑，充分攪拌後即得透明阻燃液。將織物用整理液浸漬或塗層處理後烘乾，在適當溫度焙烘後即得阻燃織物。經本阻燃劑整理後的織物，其氧指數可達30％以上，垂直燃燒可達B1級，且不含甲醛，可廣泛用於交通工具內裝飾、坐墊、窗簾布料等。
【專利說明】一種膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑及其製備與應用

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種紡織品的阻燃整理技術，特別涉及一種膨脹型含磷接枝高分子阻 燃劑及其製備與應用。

【背景技術】
[0002] 隨著紡織工業的不斷發展，紡織品廣泛用於家具、建築裝飾、交通工具裝飾等工業 和民用領域。由於紡織品的易燃性，世界上約20%以上的火災事故都是由紡織品的燃燒而 引起或擴大的。因此紡織品的阻燃功能可以延緩火勢蔓延，延長火災逃生時間10?15倍， 減弱火災危害，對消除火災隱患，保全人們生命財產安全極為重要。迄今為止，已開發了許 多紡織品阻燃劑及整理工藝，雖然其阻燃性能可以滿足某些用途的要求，但依然存在環境 可持續發展，阻燃劑的毒理學，性能與價格平衡等諸多問題，故開發無滷無醛阻燃劑、膨脹 型阻燃劑、氮、磷、矽、硼系阻燃劑十分必要。發達工業國家制定了相關的法律法規對紡織品 阻燃性能和測試標準進行了嚴格要求，這也促進了對紡織品阻燃的研宄和發展。在各種類 型的阻燃劑中，磷系、氮系阻燃劑具有低煙、低毒、高效、熱穩定性好、與聚合物基材相容性 好、耐迀移耐揮發、阻燃效果持久等優點，因而成為阻燃劑研宄的熱點之一。
[0003] 2006年國家相關部門制定了強制性國家標準GB20286-2006《公共場所阻燃製品 及組件阻燃性能要求和標識》，並已於2007年3月1日正式實施。目前，織物的阻燃整理的 主要發展方向是水性塗層阻燃劑的開發與應用，這是歸因於該方法可以最大限度的減少汙 水排放，達到節能減排的效果，具有良好的環保優勢。
[0004] 中國專利93115328.X公開了一種阻燃膠乳塗料，用環滷化烯不飽和芳族單體接 枝的天然或合成膠乳。中國專利200810063134. 2公開了一種紡織品用水性發泡阻燃塗 層膠，它是由水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸酯乳液組成的水性基體乳液、溴系阻燃添加劑、 磷系阻燃添加劑、阻燃增效劑、增稠劑、發泡劑、穩泡劑、防沉劑和手感劑，通過機械發泡機 對其進行物理髮泡後，對織物進行塗層整理，滿足了紡織品塗層整理的新要求。中國專利 CN200610097725. 2公開了水溶性和油溶性兩種用於紡織品阻燃整理的乙烯基磷酸酯阻燃 劑，該阻燃劑可通過化學引發、電子輻照、等離子體引發的方法對紡織品進行阻燃整理。對 油溶性阻燃劑而言，若在水系中進行阻燃處理，則處理前要對阻燃劑預乳化。經整理後， 本系列阻燃劑在織物上均可獲得耐久性阻燃效果，且不含甲醛，對織物其它應用性能無影 響。中國專利CN200810121101.9公開了一種由阻燃塗層底膠和炭源組成的膨脹型阻燃 塗層膠及其對織物的整理應用，該阻燃塗層膠將聚磷酸銨、三聚氰胺及4A沸石混合，加入 有機醇，然後用兩種以上的矽烷偶聯劑進行包覆改性，除去有機醇後乾燥得複合阻燃劑， 該複合阻燃劑加水、非離子表面活性劑、粘合劑、交聯劑，研磨分散後得所述的阻燃塗層底 膠；炭源為含羥基的水性聚丙烯酸酯，或含羥基的水性聚氨酯，或二者的改性物。該方法 明顯提高了阻燃塗層膠在阻燃織物上的耐水洗、耐迀移和耐光耐熱及耐摩擦性能。中國專 利CN200910027211. 3公開了一種高防水高透溼阻燃塗層織物及其生產方法，織物包含有 基布和高防水高透溼阻燃塗敷層，該高防水高透溼阻燃塗敷層為聚氨酯無孔層，且該塗敷 層中所使用的阻燃劑為無滷粒子型阻燃劑；生產方法包括在基布上均勻塗敷由親水性聚氨 酯樹脂、有機溶劑、添加劑、阻燃劑混合而成的織物塗層漿，烘乾後得到含親水阻燃聚氨酯 無孔層的高防水高透溼阻燃塗層產品。中國專利CN201110175966. 5公開了一種厚重織物 用無滷透溼阻燃塗層膠及製備方法，其組分為水性乳液，聚磷酸酯聚合物，增塑劑，柔順劑， 發泡劑。其製備方法是首先在聚磷酸酯乳液中加入足量的水，再加熱至93?100°C溶解， 冷卻後備用；用高速剪切機在攪拌下向釜內依次加入各組分，攪拌30min，然後放入發泡機 中發泡得本發明產品。成本低，阻燃效果好，穩定性好。主要用於帳蓬及裝備防護面料的 阻燃。中國專利200480025533.X公開了由乙烯聚合物、不飽和脂族二酸酐改性的乙烯聚 合物、氫氧化鋁或氫氧化鎂阻燃劑和超高分子量聚矽氧烷組成的阻燃組合物。中國專利 CN200310125417. 2公開了一種厚重織物的阻燃塗層工藝。這種織物阻燃加工工藝採用對低 粘的阻燃膠進行機械發泡達到增稠的目的，使它具有可塗層加工性，經過刮刀塗層後，在刮 塗擠壓過程中泡沫破碎，重新變成低粘的阻燃膠，滲透到被塗層基材中，然後烘乾，使織物 的整體阻燃性能達到要求。解決了厚重織物阻燃中存在的工藝繁複，阻燃效果不佳、織物舒 適性和安全性差、成本偏高的問題。
[0005] 傳統膨脹型阻燃劑應用在織物上，織物不能耐水洗，不耐水泡，更不耐迀移，在光 線、熱、溼、機械外力的作用下，阻燃劑會出現流失或降解，阻燃性能下降。以上阻燃塗層劑 有要麼含有滷素元素，要麼含有甲醛類樹脂，要麼要使用有機溶劑，要麼使用大量的無機阻 燃劑，使得塗層出現明顯的表面迀移現象，要麼阻燃處理工藝目前還不能工業化生產。


【發明內容】

[0006] 本發明一方面涉及一種膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑，其製備方法在於：用 60-80份五氧化二磷、或100-120份聚磷酸銨、或80-100份多聚磷酸、或140-160份磷酸脲、 或210-230份磷酸密胺、或200-230份磷酸胍，或其中的幾種的組合後與35-100份聚乙烯 醇或50-70份醚化纖維素在90?160°C反應20?120min，得到一種鬆軟多孔泡沫狀膨脹 型含磷接枝高分子阻燃劑。
[0007] 在本發明的一個優選實施方式中，其中所述的聚乙烯醇原料包括牌號為2488、 2499、2088、2099、1799、1788、0588 中的一種或多種組合。
[0008] 在本發明的一個優選實施方式中，其中所述的醚化纖維素原料包括甲基纖維素和 乙基纖維素。
[0009] 在本發明的一個優選實施方式中，其特徵在於所述的含磷改性劑原料包括：五氧 化二磷、聚磷酸銨、聚磷酸、磷酸脲、磷酸密胺、磷酸胍中的一種或幾種複合，所述聚磷酸銨 的聚合度為10-50,為水溶性APP，相對分子質量1000-5000。
[0010] 在本發明的一個優選實施方式中，其特徵在於：所述的改性高分子的製備工藝，其 步驟如下：1)將原料多羥基高分子35?100份用少量水潤溼後，加入到70?200份水中， 在在50?90°C充分攪拌溶解為無色透明液體；2)將含磷改性劑60?230份加入無色透 明溶液中的混合、充分攪拌分散；3)將混合液轉移至玻璃盤中在於50?110°C烘乾後，在 110?160°C焙烘20?120min，得到一種鬆軟多孔泡沫狀膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑。
[0011] 本發明另一方面還涉及膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑整理液的製備方法，其步驟 如下：1)在反應釜內加入改性高分子阻燃劑和蒸餾水，充分混合後升溫至50?100°C攪拌 完全溶解；2)依次向反應釜中加入阻燃增效劑、增稠劑、柔軟劑，充分攪拌後即的透明阻燃 液成品。
[0012] 本發明另一方面還涉及膨脹型含磷接枝高分子阻燃整理劑在織物整理上的應用， 其特徵在於：用於棉、麻、滌綸、錦綸、丙綸等一種純紡或多種混紡織物上。
[0013] 本發明另一方面還涉及膨脹型含磷接枝高分子阻燃整理劑在織物整理上的應用， 其應用工藝在於：首先將棉、麻、滌綸、錦綸、丙綸等一種純紡或多種混紡織物用整理液（含 固量為10?50% )浸漬或塗敷處理，使溼態增重率達到70?120%，在50?100°C烘乾， 在100?160°C焙烘1?lOmin後即得膨脹型阻燃織物。
[0014] 本發明另一方面涉及阻燃整理液包括阻燃增效劑，磷酸鋁、磷酸鎂銨等阻燃組分， 甘油、季戊四醇、新戊二醇多元醇碳源，矽酸鈉、硼砂阻燃增效組分，還有增稠劑，柔軟劑等。 將固體阻燃劑和其它組分用熱水溶解後即得無色或乳白色阻燃整理液。
[0015] 本發明的膨脹型含磷接枝高分子阻燃整理劑是一種塗層超薄、阻燃性能優良、耐 候性好、耐老化、塗層平整光滑、裝飾性優良的膨脹型織物用阻燃液及其製備方法。

【具體實施方式】
[0016] 膨脹型高分子阻燃劑的合成：
[0017] 稱取50份多元醇（如聚乙烯醇1799、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、季戊四醇 中的一種或幾種）用少量水潤溼後，加入到200份水中，在50?90°C充分攪拌溶解為無色 透明液體；加入5-15份磷源改性劑（如聚磷酸銨、磷酸銨、磷酸脲、磷酸密胺中的一種或幾 種），分散成均勻透明液體，轉移至玻璃盤中在於50?100°C烘乾後，在110?150°C焙烘 10?30min得發泡白色膨脹型高分子阻燃劑，其反應示意如下，收率92?97%。改性改性 膨脹型含磷氮高分子阻燃劑的紅外光譜（FTIR)數據和核磁共振CH-NMR)數據測試如下。
[0018]

【權利要求】
1. 一種膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑，其特徵在於其製備方法在於：用60-80份五氧 化二磷、或100-120份聚磷酸銨、或80-100份多聚磷酸、或140-160份磷酸脲、或210-230份 磷酸密胺、或200-230份磷酸胍，或其中的幾種的組合後與35-100份聚乙烯醇或50-70份 醚化纖維素在90?160°C反應20?120min，得到一種鬆軟多孔泡沫狀膨脹型含磷接枝高 分子阻燃劑。
2. 根據權利要求1所述的膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑，其特徵在於所述的聚乙烯醇 原料包括牌號為2488、2499、2088、2099、1799、1788、0588中的一種或多種組合。
3. 根據權利要求1所述的膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑，其特徵在於所述的醚化纖維 素原料包括羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素。
4. 如權利要求1所述的膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑，其特徵在於：所述的聚磷酸銨 原料包括：五氧化二磷、聚磷酸銨、聚磷酸、磷酸脲、磷酸密胺、磷酸胍中的一種或幾種複合， 所述聚磷酸銨的聚合度為10-50,為水溶性APP，相對分子質量1000-5000。
5. 如權利要求1所述的膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑，其特徵在於：所述的含磷接枝 高分子阻燃劑的製備工藝，其步驟如下：1)將原料多羥基高分子35?100份用少量水潤溼 後，加入到70?200份水中，在在50?90°C充分攪拌溶解為無色透明液體；2)將含磷改性 劑60?230份加入無色透明溶液中的混合、充分攪拌分散；3)將混合液轉移至玻璃盤中在 於50?110°C烘乾後，在110?160°C焙烘20?120min，得到一種鬆軟多孔泡沫狀膨脹型 含磷接枝高分子阻燃劑。
6. 根據權利要求1所述的膨脹型含磷接枝高分子阻燃劑整理液的製備方法，其步驟如 下：1)在反應釜內加入改性高分子阻燃劑和蒸餾水，充分混合後升溫至50?100°C攪拌完 全溶解；2)依次向反應釜中加入阻燃增效劑，增稠劑、柔軟劑，充分攪拌後即的透明阻燃液 成品。
7. 根據權利要求1?4所述的膨脹型含磷接枝高分子阻燃整理劑在織物整理上的應 用，其特徵在於：用於棉、麻、滌綸、錦綸、丙綸一種純紡或多種混紡織物上。
8. 根據權利要求7所述的膨脹型含磷接枝高分子阻燃整理劑在織物整理上的應用， 其應用工藝在於：首先將棉、麻、滌綸、錦綸、丙綸一種純紡或多種混紡織物用整理液（含固 量為10?50% )浸漬或塗敷處理，使溼態增重率達到70?120%，在50?100°C烘乾，在 100?160°C焙烘1?lOmin後即得膨脹型阻燃織物。
9. 根據權利要求6?7所述的膨脹型含磷接枝高分子阻燃整理劑在織物整理上的應 用，其特徵在於阻燃整理劑還包括阻燃增效劑：磷酸鋁和/或磷酸鎂銨和/或矽酸鈉和/或 硼砂；碳源：甘油、季戊四醇和或新戊二醇多元醇。
【文檔編號】D06M101/34GK104448326SQ201410675484
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月23日 優先權日:2014年11月23日
【發明者】李強林, 黃方千, 馮西寧, 鄭光洪, 伏宏斌 申請人:成都紡織高等專科學校