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純棉織物無(wú)甲醛阻燃整理

集萃印花網(wǎng) 2010-08-25 00:00:00

【集萃網(wǎng)觀察】前言

　　目前，天然纖維用耐久阻燃劑以英國(guó)Allbright&Wilson公司的四羥甲基氯化磷（THPC）和亨斯邁公司的N-羥甲基-3-（二甲氧基膦�；┍０罚≒yrovatex CP）為代表。但THPC在合成過(guò)程中使用了甲醛，且會(huì)產(chǎn)生具有致癌作用的雙氯甲醚，因而歐盟出臺(tái)法規(guī)限制其使用。Pyrovatex CP類(lèi)以羥甲基為反應(yīng)性基團(tuán)與纖維交聯(lián)，同時(shí)為了提高阻燃效率，使織物具有足夠的磷含量和耐久性，使用時(shí)需添加含羥甲基反應(yīng)基團(tuán)的交聯(lián)劑，而羥甲基易分解釋放甲醛，導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境和整理后的織物上甲醛超標(biāo)。由于世界各國(guó)要求生產(chǎn)和進(jìn)口的紡織品不含有毒、有污染物質(zhì)，因此，開(kāi)發(fā)無(wú)甲醛的阻燃劑產(chǎn)品迫在眉睫。

　　本試驗(yàn)以甲基膦酸二甲酯、五氧化二磷、季戊四醇為主要原料，合成了環(huán)保型阻燃劑GM一1。采用阻燃劑GM一1、交聯(lián)劑檸檬酸/馬來(lái)酸（物質(zhì)的量比為1：1）復(fù)配酸、催化劑次亞磷酸鈉對(duì)棉織物進(jìn)行阻燃整理，探討了阻燃劑、交聯(lián)劑和催化劑用量及焙烘條件對(duì)阻燃效果的影響。

　　1 試驗(yàn)

　　1.1材料與儀器

　　織物純棉漂白平布21 tex×21 tex（濰坊龍都棉紡織印染有限公司）

　　藥品甲基膦酸二甲酯（揚(yáng)州晨化科技集團(tuán)有限公司），五氧化二磷（張家港市飛宇化工有限公司），季戊四醇（上�？曝S化學(xué)試劑有限公司），亞磷酸三苯酯、辛酸亞錫（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），檸檬酸（吳江市昌利化工有限公司），馬來(lái)酸（上海卓悅化工有限公司），次亞磷酸鈉（上海凌峰化學(xué)試劑有限公司）

　　儀器 EHP 350MM型微調(diào)水平軋車(chē)（英國(guó)ROACHES公司），YG815B型垂直法織物阻燃性能測(cè)試儀（南通三思機(jī)電科技有限公司），101—1型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海華聯(lián)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備公司），TY8000系列斷裂強(qiáng)度測(cè)試儀（江都市天惠試驗(yàn)機(jī)械有限公司），MZ一12型全自動(dòng)水洗機(jī)（上海江楓服裝機(jī)械廠）

　　1.2阻燃劑合成工藝

　　在裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗和冷凝管的反應(yīng)器中，加入甲基膦酸二甲酯142 g，加熱至50—55 ℃，然后加入五氧化二磷150 g，將反應(yīng)溫度調(diào)至90~95℃，保溫反應(yīng)3 h。將反應(yīng)物冷卻至50～55℃，加入亞磷酸三苯酯15 g，保溫2 h。繼續(xù)將反應(yīng)混合物加熱至70～75℃，加入季戊四醇70 g、催化劑辛酸亞錫0.2 g，于75～85℃保溫反應(yīng)5 h，得到的產(chǎn)物為亮黃色透明液體。

　　1.3織物阻燃整理工藝

　　處理工藝浸軋整理液（二浸二軋，軋余率100%~110%）→預(yù)烘（120℃×1.5 min）→焙烘（170℃×3 min）

　　工藝處方

　　阻燃劑GM一1/g 400

　　復(fù)配酸/g 60

　　次亞磷酸鈉/g 30

　　加去離子水至/L 1

　　1.4 性能測(cè)試

　　1.4.1燃燒性能

　　參照GB/T 5455--1997《紡織品燃燒性能試驗(yàn)垂直法》測(cè)定。

　　1.4.2斷裂強(qiáng)力

　　參照GB/T 3932.1一1997《織物拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂延伸率的測(cè)定條樣法》，測(cè)定試樣緯向5次，取平均值，按式（1）計(jì)算織物斷裂強(qiáng)力損失率.

　　式中：W。——整理后織物的斷裂強(qiáng)力；

　　W1——整理前織物的斷裂強(qiáng)力。

　　1.4.3耐洗性

　　參照AATCC 124-2005《重復(fù)家庭洗滌后織物的外觀》測(cè)定。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 阻燃劑用量

　　阻燃劑用量是控制整理效果的一個(gè)重要因素。在其它處理?xiàng)l件相同的條件下，阻燃劑用量對(duì)純棉織物阻燃性能和斷裂強(qiáng)力的影響見(jiàn)表1。

　　表1 阻燃劑用量對(duì)阻燃性能和斷裂強(qiáng)力的影響

　　注：交聯(lián)劑60g/L，催化劑30g/L，焙烘溫度180℃，焙烘時(shí)間3 min。

　　由表1可知，隨著阻燃劑用量的增加，棉織物的阻燃性能提高，斷裂強(qiáng)力下降，損失率提高。當(dāng)用量達(dá)到400 g/L后，阻燃性能基本穩(wěn)定，斷裂強(qiáng)力損失趨緩。這是因?yàn)閷?duì)純棉織物進(jìn)行阻燃整理時(shí)，添加了多元羧酸作為交聯(lián)劑+當(dāng)阻燃劑用量較低時(shí)，阻燃劑與多元羧酸、纖維素大分子建立分子間酯鍵，固著于織物上，使得阻燃性隨其用量的增加而提高。由于多元羧酸和纖維素大分子上的反應(yīng)基團(tuán)是一定的，當(dāng)阻燃劑用量超過(guò)400 g/L后，此時(shí)阻燃劑已與多元羧酸和纖維素大分子充分反應(yīng)，再增加阻燃劑用量，阻燃性能的變化不再明顯。經(jīng)阻燃整理后，由于在纖維的基本結(jié)構(gòu)單元及大分子間引入了一定數(shù)量的交聯(lián)鍵，因此纖維各結(jié)構(gòu)單元之間的活動(dòng)受到一定限制，與未處理織物相比，負(fù)擔(dān)外力的情況更不均勻，引起強(qiáng)力下降，斷裂強(qiáng)力損失率增大。當(dāng)交聯(lián)鍵達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，強(qiáng)力下降的幅度變小，斷裂強(qiáng)力損失趨緩。綜合考慮，確定阻燃劑的用量為400 g/L。

　　2.2 多元羧酸濃度

　　交聯(lián)劑在阻燃過(guò)程中可自身縮合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，也可與纖維素大分子交聯(lián)，還能與阻燃劑縮合形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵并固著于纖維上，使耐洗性能大幅提高。本試驗(yàn)采用物質(zhì)的量之比為1：1的檸檬酸/馬來(lái)酸復(fù)配酸作為交聯(lián)劑，復(fù)配酸用量對(duì)純棉織物阻燃性能和斷裂強(qiáng)力的影響如圖1所示。

　　圖1 多元羧酸用量對(duì)阻燃性能和斷裂強(qiáng)力的影響

　　由圖1可知，多元羧酸用量為60g/L時(shí)，阻燃效果較好，炭長(zhǎng)較短。繼續(xù)提高阻燃劑用量，阻燃效果提升不夠明顯，炭長(zhǎng)變化不大，而斷裂強(qiáng)力損失率顯著增加。綜合考慮，多元羧酸用量以60g/L為宜。

　　2.3 催化劑濃度

　　為了使阻燃劑、交聯(lián)劑在焙烘過(guò)程中迅速與纖維大分子反應(yīng)交聯(lián)，需在阻燃配方中添加適量催化劑，以縮短反應(yīng)時(shí)間，提高阻燃效果，并減輕纖維素的受損程度。本試驗(yàn)采用次亞磷酸鈉為催化劑，催化劑用量對(duì)純棉織物阻燃性能和斷裂強(qiáng)力損失率的影響見(jiàn)表2。

　　表2催化劑用量對(duì)純棉織物阻燃性能和斷裂強(qiáng)力的影響

　　注：阻燃劑400 g/L，交聯(lián)劑60 g/L，180℃焙烘3 min。

　　由表2可知，隨著催化劑濃度增加，阻燃效果有所提高。但加入催化劑量過(guò)多，導(dǎo)致整理液pH值過(guò)低，反而會(huì)使織物強(qiáng)力下降。綜合考慮，確定催化劑次亞磷酸鈉用量為30g/L。

　　2.4 焙烘條件

　　織物經(jīng)過(guò)相同工藝（阻燃劑用量400 g/L，交聯(lián)劑用量60 g/L）處理后，在不同溫度下焙烘3 min，溫度對(duì)純棉織物阻燃性能和斷裂強(qiáng)力的影響如表3所示。

　　表3焙烘溫度對(duì)純棉織物阻燃性能和斷裂強(qiáng)力的影響

　　注：阻燃劑400 g/L，交聯(lián)劑60g/L，焙烘時(shí)間3 min。

　　由表3可知，隨著焙烘溫度的升高，棉織物阻燃性能逐漸提高，但織物斷裂強(qiáng)力損失也增大。焙烘溫度的選擇取決于阻燃劑、交聯(lián)劑之間的反應(yīng)，以及它們與纖維素大分子之間交聯(lián)反應(yīng)。溫度低，阻燃效果不佳，溫度過(guò)高，易造成織物強(qiáng)力損失過(guò)大。綜合考慮，確定焙烘溫度為180℃。

　　在180℃下，改變焙烘時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2。