CN101553615A - 具有阻燃背面涂层的纺织品及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

具有阻燃涂层的纺织品，其中阻燃涂层包括含有N－2，3－二溴丙基－4，5－二溴六氢邻苯二甲酰亚胺的组合物作为阻燃剂。

Description

具有阻燃背面涂层的纺织品及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种具有阻燃涂层的纺织品。尤其，本发明涉及一种具有阻燃涂层的纺织品，其中阻燃背面涂层包含含有N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺的组合物作为阻燃剂。
背景技术
通常，商业纺织品按法律要求具有阻燃性，以在火灾事故中有助于阻止火焰蔓延。因此，在多种应用中，商业中的纺织品由至少两种不同的成份构成，纺织材料和背面涂层材料。该背面涂层材料，有时称之为背层或者阻断片(blocking sheet)，用来赋予给定纺织品阻燃性能。例如，运输业装饰材料与分离的火焰阻断片层结合使用。另一个例子是，许多地毯包括具有阻燃性能的第二或第三背层。
为了提供这样的阻燃纺织品，人们一直在提出用各种材料来作为具有阻燃性能的背面材料或阻断片。例如，美国专利号7,011,724教导膨胀颗粒可以用在地毯背面涂层中以提供给地毯阻燃性能。
在其它现有技术的教导中描述了特定的溴化或者亚磷基阻燃剂在赋予棉和聚酯纤维混纺阻燃性能方面是有益的。例如，参见美国专利号3,997,699和4,167,603。
在其它教导中，纺织品本身包含具有阻燃性或烟雾抑制性的纤维，例如参见美国专利号4,012,546。
然而，即使存在这些教导，纺织业对阻燃产品的要求仍在增加。因此，在本领域一直有对阻燃纺织品的需求。
发明概述
本发明涉及一种附着有阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺的纺织品。
在另一个实施方式中，本发明涉及一种其上具有沉积涂层的纺织品，所述涂层含有阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。
在另外一个实施方式中，本发明涉及一种具有背面涂层的纺织品，其背面涂层含有阻燃量N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。
在另一个实施方式中，本发明涉及一种具有减慢火焰传播特性的纺织品，包含纺织材料及涂敷在所述纺织材料表面并于其上形成层的涂层，所述涂层包含阻燃量N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。
而在另一个实施方式中，本发明涉及一种赋予纺织品阻燃性的方法，包括在纺织品上附着包含阻燃量N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺的涂层。
发明详述
纺织品，如本文中所述，用作其最宽范围的含义并指涉及任何织物、长丝、短纤或纱线、或由它们制成的产品，其可能是机织物或无纺布，以及所有的织物、布料、地毯等等，例如由合成和/或天然纤维制成的，该合成和/或天然纤维特别是聚酰胺类、丙烯酸类纤纬、聚酯类、及其混纺物、纤维素纺织材料，包括棉、灯芯绒、天鹅绒锦缎、聚酯-棉混纺、粘胶人造丝、黄麻及木浆制品。因此适用于本发明的非限制性纺织品例子包括天然和/或合成的地毯；由合成纤维例如聚酯类、聚酰胺类、尼龙、丙烯酸类纤纬等制成的织物和/或布料；由天然纤维例如棉制成的织物和/或布料；以及由合成纤维和天然纤维混纺例如棉/聚酯混纺制成的织物和/或布料。应该注意的是在一些实施方式中，制成本发明纺织品的天然和/或合成纤维也是阻燃的，这也在本发明的范围之内。所述阻燃纤维在本领域是公知的，并且选择任一种这样的纤维对本领域普通技术人员是很容易做到的。
本发明纺织品在其上附着有阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺，其结构式为：
本文中N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺是指还包含上面结构式的互变异构形式、立体异构体以及多形体。
阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺，是指纺织品中含有基于纺织品总重量从约5wt％到约60wt％范围的N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。在优选的实施方式中，在同样的基础上，纺织品含有从约15wt％到约40wt％，更优选从约25wt％到约30wt％范围的N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。
将N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺涂敷在纺织品上的方法对本发明并非关键，且可以选择任何可在纺织品上有效涂敷阻燃剂的本领域已知方法。例如，可将N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺采用例如喷射、浸蘸、浸渍等方法散布和/或涂敷在纺织品上。
然而，在一个优选实施方式中，将N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺包含在涂敷于纺织品表面的层如背衬、背层或背面涂层，文中统称为背面涂层中。背面涂层典型地源自于聚合物化合物及其中分散有N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺的合适的液体载体材料。液体载体材料可以是通常用于制造背面涂层任意合适的液体载体材料，如有机液体和水。在优选实施方式中，液体载体材料是水。
选择用在背面涂层中的聚合物是本领域普通技术人员容易做到的。典型地背面涂层聚合物可以从任何已知并用来粘合、涂层、浸渍或相关应用的大量稳定聚合分散体中选择，且可以是自交联型的或外交联型的。聚合体的组成可能是加聚物、缩聚物或纤维素衍生物。合适的聚合物非限制性例子包括发泡或未发泡的有机溶胶、塑料溶胶、胶乳及类似物，其含有一种或多种聚合体组成类型，包括乙烯卤化物例如聚氯乙烯、聚氯乙烯-聚醋酸乙烯酯和聚乙烯-聚氯乙烯；乙烯酯类如聚醋酸乙烯酯、聚乙烯-聚乙烯和聚丙烯酸-聚醋酸乙烯酯的聚合物及共聚物；丙烯酸酯类单体如丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙基丁基酯、丙烯酸乙基己基酯、丙烯酸羟基乙基酯和丙烯酸二甲氨基乙酯的聚合物及共聚物；甲基丙烯酸酯类单体如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯和甲基丙烯酸丁酯的聚合物及共聚物；丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的聚合物及共聚物；亚乙烯类聚合物及共聚物如聚偏1，1-二氯乙烯、聚偏1，1-二氯乙烯-聚氯乙烯、聚偏1，1-二氯乙烯-聚丙烯酸乙酯和聚偏1，1-二氯乙烯-聚氯乙烯-聚丙烯腈；烯烃类单体包括乙烯和丙烯的聚合物及共聚物以及1，2-丁二烯、1，3-丁二烯、2-乙基-1，3-丁二烯及类似物的聚合物及共聚物；天然胶乳；聚氨酯、聚酰胺；聚酯；苯乙烯类包括苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、4-乙基苯乙烯和4-丁基苯乙烯的聚合物及共聚物；酚类的乳液；氨基塑料树脂及类似物。这些聚合物在背面涂层纺织品中的应用在本领域是公知的，例如，参见美国专利号4,737,386和4,304,812。
在优选的实施方式中，背面涂层的聚合物是聚合物胶乳或者聚合物塑料溶胶化合物，更优选是聚合物胶乳。在一些实施方式中，用在背面涂层中的胶乳聚合物包括聚偏1，1-二氯乙烯和至少一个丙烯酸类单体的共聚物。标准丙烯酸单体包括，例如，丙烯酸、甲基丙烯酸、这些酸的酯、或丙烯腈、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸2-羟乙基酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene dimethacrylate)、醋酸乙烯酯、醋酸丁酯、及类似物。作为选择，背面涂层可以包含传统热塑性聚合物，其可以用本领域已知的热熔技术涂敷在纺织品上。
背面涂层任选地包括附加成分，例如其它阻燃剂、染料、防皱剂、发泡剂、缓冲剂、pH稳定剂、固定剂(fixing agents)、如碳氟化合物的防污剂(stainrepellants)、污渍阻断剂、拒污剂(soil repellants)、润湿剂、柔软剂、防水剂、易去污剂、光增白剂、乳化剂、增稠剂和表面活性剂。
背面涂层典型地由聚合物、液体载体材料、任选成份及N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺联合以任意已知方式及顺序组合形成，且所述方法及顺序在本发明中并非关键。例如，这些成份，任选的及其它的，可以在存储容器中一同混合，等等。
进一步地，背面涂层可以通过任何本领域已知方法涂敷在纺织品表面。例如，可以使用例如那些利用压辊和冷却辊的涂敷机器，“刮刀”涂层方法，通过挤出涂层方法，转印法，涂布，喷射，发泡及类似方法。如上所述，涂敷在纺织品上的背面涂层量一般是足以使纺织品具有阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。涂敷背面涂层后，背面涂层可以通过加热或干燥或任何使背面涂层发生反应的方式固化在纺织品上。
上面的描述涉及本发明的多个实施方式。本领域技术人员可以认识到其它同样有效的方式可以用以实行本发明的宗旨。还要注意的是本发明优选实施方式覆盖着文中论述的所有范围包括从任何较少量到任何较高量的范围。下面的实施例将举例说明本发明，但不旨在以任何方式加以限制。
实施例
在下面的实施例中，描述了对聚酯/丙烯酸类(acrylic)织物，将含有N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺作为阻燃剂的背面涂层的有效性。
首先，制备N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺分散体，随后用其制备涂敷在聚酯/丙烯酸类织物上的背面涂层。
在用水浸渍之前及之后(英国标准5651)，按照英国标准5852测量含N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺的背面涂层的阻燃功效。
这些实施例证明了可以不产生问题地制备含N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺的背面涂层，并涂敷在织物上，并且这些背面涂层织物在增重42.8％时通过了BS5852测试。进一步地，这些背面涂层织物在水浸测试(British Standard 5651)之后没有任何失重且通过了BS5852测试，这使得含N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺背面涂层适于用在装饰家具应用中。
实施例
1、制备N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺分散体
为了形成N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺分散体，将145.2g水放入带有四叶搅拌器的塑料容器中。持续搅拌，将2.15g Suparex K，一种可从科莱恩(Clariant)商业上获得的分散剂，添加到水中。在水和Suparex K完全混合之后，将2.95g Alcopol OPG，一种可从西巴特殊化学品公司(CibaSpecialty Chemicals)商业上获得的润湿剂，随345.1g N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺一起添加到杯中的混合物里。添加完所有成份之后，搅拌器速度增加到1500rpm，且使容器中物质混合2-3分钟。
然后将4.6g
Figure A20078002519700101
一种可从斯高特巴德公司(Scott Bader Ltd.)商业上得到的聚丙烯酸酯增稠剂，在持续混合下添加到容器中的物质里。分散体的粘度应在约2000cP到约6000cP的范围内，且分散体应具有约7.5到约9.5的pH值范围。如果粘度过低，可以增加
Figure A20078002519700102
的量，如果粘度过高，可以添加水。用博勒飞(Brookfield)(DV-E)粘度计很容易测量粘度值。如果pH值过低，添加氨水，而过高则可以添加
Figure A20078002519700103
11115，其可从诺誉功能涂料(Noveon Performance Coatings)商业上得到。用万通(691)pH(Metrohm(691)pH)计测量pH值。
分散体中每种成份的量显示在下表1中。应注意的是FR与N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺阻燃剂同义。另外，湿wt％是基于分散体的总重量。
表1：FR分散体配方
Figure A20078002519700104
2、制备背面涂层
为了形成含有N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺的背面涂层，将129.8g Vycar 460X46，一种可从诺誉功能涂料(Noveon PerformanceCoatings)商业上得到的PVC乳液粘合剂，加入装有四叶搅拌器的塑料容器中并缓慢搅拌。持续搅拌，向塑料容器中添加19.1g
Figure A20078002519700105
141，一种可从费罗公司(Ferro Corporaion)商业上得到增塑剂，之后添加0.7g Suparex DE104，一种可从科莱恩(Clariant)商业上得到的消泡剂。搅拌2分钟后将25.45g
Figure A20078002519700111
HV30，一种可从西巴特殊化学品公司(Ciba Specialty Chemicals)商业上得到的丙烯酸类增稠剂，随着93.35g水一起添加，之后添加4.45g氨水(25％)。持续搅拌5分钟后，添加227g表1中描述的N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺分散体。将搅拌速度增加到1500-2000rpm，并测量塑料容器中物质的pH值和粘度。粘度应在约7000到约9000cP范围之内。如果粘度过低，增加
Figure A20078002519700112
HV30的量，如果粘度过高，添加
Figure A20078002519700113
11115。PH值应在约9.2到约10范围之内。如果pH值过低添加氨水，而过高则可以添加
Figure A20078002519700114
11115，其可从诺誉功能涂料(Noveon PerformanceCoatings)商业上得到。
背面涂层的每种成份的量显示在下表2中。应注意的是FR与N-2，3-二溴丙基-4，5二溴六氢邻苯二甲酰亚胺阻燃剂同义。另外，湿wt％是基于背面 涂层的总重量。
表2：背面涂层配方
Figure A20078002519700115
3、织物的背面涂层
将表2中描述的并如上制备的背面涂层涂敷在织物重量为587g/m2的聚酯/丙烯酸类织物上。用Mathis labcoater型LTE-S，一种“刮刀”涂层机，将背面涂层涂敷在织物上。织物样本(33×43cm)固定在Mathis labcoater的针齿框架上，将刮刀放置在织物的起始端且背面涂层剂置于刮刀附近，刮刀向前移动并涂布织物。可以调节涂布速度及涂布厚度以在织物上获得所需量的涂层。当织物涂层后，针齿框架自动进入烘箱，且在烘箱中的时间和烘箱温度可以调节。在这个实施例中，涂层织物在90℃下干燥5分钟且在140℃下干燥10分钟。
背面涂层的百分比(也称为增重量)以及背面涂层织物的溴含量根据下式确定：
1)[[[(涂层织物重量)/织物的(L(cm)*W(cm))]*10000]-(未涂层织物重量(g/cm2))]＝背面涂层量(g/m2)
2)[(背面涂层量(g/m2))/(未涂层织物重量(g/m2))]*100＝织物上背面涂层百分比
织物上溴百分比用下式计算：
1)(织物上背面涂层％)×(背面涂层中FR分散体的干pphr％)＝织物上的溴化FR百分比
2)(织物上溴化FR％)×(FR中溴含量％)＝织物上溴百分比
用上面的公式，确定出织物的背面涂层使得织物上有42.8％的背面涂层，以及织物上有17％的溴。
在织物上涂敷背面涂层之后，背面涂层织物进行BS5852(第一部分)和BS5852(第二部分)阻燃性测试连同BS5651水浸测试。背面涂层织物很容易地通过了这些测试。

Claims (25)

1.一种纺织品，其上附着有阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。
2.根据权利要求1所述的纺织品，其中，所述纺织品选自合成和/或天然纤维制成的织物、布料、地毯及类似物。
3.根据权利要求1所述的纺织品，其中，所述纺织品选自天然和/或合成的地毯；合成纤维制成的织物和/或布料；天然纤维制成的织物和/或布料；以及合成纤维与天然纤维混纺制成的织物和/或布料。
4.根据权利要求1-3任一项所述的纺织品，其中，所述阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺是指基于纺织品总重量在约5wt％到约60wt％范围之内的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。
5.一种其上沉积有涂层的纺织品，所述涂层含有阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。
6.根据权利要求5所述的纺织品，其中，所述涂层沉积在所述织物的至少一个表面上。
7.根据权利要求5所述的纺织品，其中，所述涂层是背面涂层。
8.根据权利要求6所述的纺织品，其中，所述纺织品选自天然和/或合成的地毯；合成纤维制成的织物和/或布料；天然纤维制成的织物和/或布料；以及合成纤维与天然纤维混纺制成的织物和/或布料。
9.根据权利要求8所述的纺织品，其中，所述阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺是指基于纺织品总重量在约5wt％到约60wt％范围之内的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。
10.根据权利要求3或8任一项所述的纺织品，其中，所述天然和/或合成的地毯、合成纤维制成的织物和/或布料、天然纤维制成的织物和/或布料、和合成纤维与天然纤维混纺制成的织物和/或布料是阻燃材料制成的。
11.一种具有减缓火焰传播特性的纺织品，包含纺织材料和涂敷在所述纺织材料表面并于其上形成层的涂层，所述涂层含有阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。
12.根据权利要求10所述的纺织品，其中，所述阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺是指基于纺织品总重量在约5wt％到约60wt％范围之内的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。
13.一种赋予纺织品阻燃性的方法，包括在所述纺织品上附着含有阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺的涂层。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述纺织品选自合成和/或天然纤维制成的织物、布料、地毯及类似物。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述纺织品选自天然和/或合成的地毯；合成纤维制成的织物和/或布料；天然纤维制成的织物和/或布料；以及合成纤维与天然纤维混纺制成的织物和/或布料。
16.根据权利要求13-15任一项所述的方法，其中，所述阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺是指基于纺织品总重量在约5wt％到约60wt％范围之内的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述天然和/或合成的地毯、合成纤维制成的织物和/或布料、天然纤维制成的织物和/或布料、和合成纤维与天然纤维混纺制成的织物和/或布料是阻燃材料制成的。
18.一种其上附着有背面涂层的纺织品，所述背面涂层含有阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺，所述纺织品选自合成和/或天然纤维制成的织物、布料、地毯及类似物。
19.根据权利要求18所述的纺织品，其中，所述阻燃量的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺是指基于纺织品总重量在约5wt％到约60wt％范围之内的N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述纺织品选自天然和/或合成的地毯；合成纤维制成的织物和/或布料；天然纤维制成的织物和/或布料；以及合成纤维与天然纤维混纺制成的织物和/或布料。
21.根据权利要求20所述的方法产品，其中，所述天然和/或合成的地毯、合成纤维制成的织物和/或布料、天然纤维制成的织物和/或布料、和合成纤维与天然纤维混纺制成的织物和/或布料是阻燃材料制成的。
22.一种组合物，包含i)N-2，3-二溴丙基-4，5-二溴六氢邻苯二甲酰亚胺；ii)一种或多种有机液体、水或其混合物；iii)一种或多种聚合物；以及，任选地，iv)一种或多种其它的阻燃剂、染料、防皱剂、发泡剂、缓冲剂、pH稳定剂、固定剂、如碳氟化合物的防污剂、污渍阻断剂、拒污剂、润湿剂、柔软剂、防水剂、易去污剂、光增白剂、乳化剂、增稠剂和表面活性剂。
23.根据权利要求22所述的组合物，其中，所述聚合物或者是聚合物胶乳或者是聚合物塑料溶胶化合物。
24.根据权利要求23所述的组合物，其中，ii)是水。
25.根据权利要求22所述的组合物，其中，所述组合物适用于赋予纺织品阻燃性。
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