涤纶用耐久阻燃剂的合成及应用zj080910-3
王胜鹏, 张晓红, 朱春华, 孔永 浙江传化股份有限公司, 浙江杭州311215)
收稿日期: 2007-06-04
作者简介: 王胜鹏(1969- ),男,安徽无为人,硕士,现任浙江传化股份有限公司技术中心主任,长期从事纺织印染助剂的研究开发工作.
原载：印染助剂，2008/2；38-39，42
网上来稿：zhanyizhen，2008/9/10
【摘要】用两步法合成了涤纶耐久阻燃整理剂TFP,并将其用于涤纶织物的阻燃整理.分别研究了阻燃剂用量、工作液pH 以及整理后水洗次数对织物性能的影响.结果发现:当阻燃剂用量为120 g/L,工作液pH 值为6.5 时,织物具有良好的阻燃效果(达到国标B1 级)和优异的耐水洗性能(可耐50 次以上水洗),且不影响织物的色泽和手感.
【关键词】涤纶; 耐久型阻燃剂; 合成; 应用
【中图分类号】 TS195.2+4 文献标识码: B 文章编号: 1004- 0439(2008)02- 0038- 02
织物的阻燃是指纺织品遇到火源时能自动阻止燃烧继续进行,离开火焰后会自动熄灭不再燃烧或阴燃.随着合纤工业的不断发展,纯涤纶织物在各个领域应用越来越广泛.因此,对涤纶产品提出阻燃整理的要求也越来越高.许多国家对多种纺织品,如室内装饰用品,航空、航海、影剧院等公共设施的可燃性能指标都有较严格的规定.所以,涤纶用耐久型阻燃剂的需求也越来越大.
1 试验
1.1 材料和仪器
织物:100%纯涤纶.
药品:氢氧化钠、碳酸钠、三羟甲基丙烷(TMP)、亚磷酸三乙酯、甲基膦酸二甲酯,均为分析纯.
仪器:PA- 2T 定型机;电子天平;YG(B)815D- 1 型织物阻燃测试仪;AATCC-
135 型水洗机及烘干机;Datacolor 测色仪.
1.2 阻燃剂的合成
(1) 中间体双环亚磷酸酯的合成:将三羟甲基丙烷(TMP)投入2 L 的四口瓶中升温融化(TMP 熔点为54℃),待完全融化后开
动搅拌,加入亚磷酸三乙酯,同时加入催化剂(Cat1),升温至反应温度,反应2 h 后,减压蒸馏出副产物乙醇.反应如式(1)所示.
(2)产物环状膦酸酯的合成:将催化剂(Cat2、Cat3)和甲基膦酸二甲酯加入四口瓶中,升温回流反应8~10h,减压蒸馏过量的甲基膦酸二甲酯及副产物,降温冷却即可得到浅黄色粘稠液体TFP.反应如式(2)所示.
1.3 阻燃整理工艺
二浸二轧(轧余率80%)→预烘(120 ℃,120 s)→焙烘(190 ℃,60 s)→水洗→烘干→回潮→测试→评价.
1.4 测试
阻燃性:按照GB/T 5455- 1997 垂直燃烧法执行.[1]布样垂直燃烧时,损毁长度、续燃时间、阴燃时间越短,阻燃性能越好;耐水洗性:按照AATCC- 135 执行[2];色变:以原织物过清水为标样,测定整理后布样的△L*、△a*、△b*、△E*.△L* 是明度差;△a* 是红绿色光差值,越正,越偏红光;△b* 是黄兰色光差值,越正,越偏黄光;△E* 是总色差值,其值越大,表示与原布总色差越大.
2 结果与讨论
2.1 阻燃剂用量对阻燃效果的影响
阻燃剂用量对整理织物阻燃效果有较大影响,如表1 所示.
表1 阻燃剂用量对阻燃效果的影响
|
TFP/(g/L) |
损毁长度/cm |
续燃/s |
阴燃/s |
|
未处理布样 |
烧完 |
- |
- |
|
50 |
16.9 |
17.4 |
0 |
|
80 |
16.3 |
13.1 |
0 |
|
100 |
10.3 |
0 |
0 |
|
120 |
9.9 |
0 |
0 |
|
150 |
9.7 |
0 |
0 |
注:国标B1 级为毁损长度<15 cm,续燃<5 s,阴燃<5 s;国标B2 级为毁损长度<20 cm,续燃<15 s,阴燃<10 s.
随着阻燃剂用量的加大,整理后织物的阻燃效果越好,当用量增大到一定值后,阻燃效果改善不明显,却对织物的手感、色变有较明显的影响.综合考虑,用量为120 g/L 最佳.
2.2 阻燃剂用量对织物色变的影响
2.2.1 对白色织物黄变的影响
白色织物经阻燃整理后会有一定程度的黄变,且随着阻燃剂用量的增加,黄变越明显,直接影响织物的适用性.如表2 所示,当用量为120 g/L 时,其综合应用性能最理想.
表2 阻燃剂用量对白色织物黄变的影响
|
用量/(g/L) |
原布过清水 |
100 |
120 |
150 |
|
白度下降值 |
1.01 |
2.03 |
2.21 |
3.65 |
注:织物的黄变用白度下降值来表示.指织物整理前后白度的差
2.2.2 对色织物色变的影响
织物经阻燃整理后会引起色变,且色变程度与阻燃剂用量有密切的关系.如表3 所示,
表3 阻燃剂用量对色织物色变的影响
|
用量/(g/L) |
△L* |
△a* |
△b* |
△E* |
|
80 |
0.86 |
-0.38 |
0.16 |
0.95 |
|
100 |
0.91 |
0.17 |
0.51 |
1.05 |
|
120 |
1.06 |
-0.09 |
0.49 |
1.17 |
|
150 |
-0.82 |
1.65 |
-0.68 |
1.97 |
随着阻燃剂用量的加大,织物色变越明显.为了使织物具有良好的阻燃性能,同时色变较小,用量为120 g/L 较佳.
2.3 水洗次数对阻燃效果的影响
当阻燃剂TFP 用量为120 g/L 时,如表4 所示,
表4 水洗次数对阻燃效果的影响
|
水洗次数/次 |
损毁长度/cm |
续燃/s |
阴燃/s |
|
0 |
9.9 |
0 |
0 |
|
1 |
9.6 |
0 |
0 |
|
5 |
8.9 |
0 |
0 |
|
10 |
8.7 |
0 |
0 |
|
15 |
8.7 |
0 |
0 |
|
20 |
8.3 |
0 |
0 |
|
30 |
8.1 |
0 |
0 |
|
40 |
8.1 |
0 |
0 |
|
50 |
8.0 |
0 |
0 |
在一定的水洗次数范围内,随着水洗次数的增加,阻燃效果有越洗越好的趋势.由于阻燃剂TFP 初始时在高温下挥发,热固化只能使阻燃剂保留约80%左右,但经过漂洗和烘干后,织物表面未反应的阻燃剂同时被洗除,同时也会有一部分阻燃剂保留,使得水洗50 次时,阻燃剂的保留率仍在90%左右,所以,随着水洗次数的增加,阻燃效果越好.[3]
2.4 工作液pH 值对整理后织物的影响
阻燃剂TFP 属环状膦酸酯阻燃化合物,其溶液的pH 值在3.0 左右,如果不调整工作液pH 值,会对织物有一定的损伤,特别是织物在长期运输和储存过程中,如果酸性过强,会对织物强力有一定的脆损.同时,如果布面pH 值过低,不符合Oeko- Tex 100 中对布面pH值的规定.所以在应用于织物时,必须将工作液pH 值调至6.5 左右.
3 结论
(1)采用两步法制备的阻燃剂TFP 整理于织物上,具有很好的初始阻燃效果,可耐50 次以上水洗.
(2)当阻燃剂TFP 用量为120g/L 时,对织物的色变影响较小,且阻燃效果及耐水性都较理想,可达到国标B1 级.
参考文献:
[1]
GB-5455-1997,纺织品燃烧性能试验[S].
[2] AATCC-135,水洗测试[S].
[3] 王晔,译.纺织品的阻燃研究[J].消防技术与产品信息,2004(6):45-51.