CN101922115B - 一种含氧化铋的织物阻燃剂及利用其得到的棉织物 - Google Patents

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Abstract

一种含氧化铋的织物阻燃剂及利用其得到的棉织物，它涉及一种织物阻燃剂及利用其得到的棉织物。本发明解决现有环状膦酸酯阻燃剂整理得到的棉织物在燃烧过程中总烟释放量大的问题。含氧化铋的织物阻燃剂由氧化铋和整理液组成，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成。棉织布是通过整理工艺将含氧化铋的织物阻燃剂浸轧及焙烘渗透至棉织物的纤维内部形成的。氧化铋的添加提高了棉织物的极限氧指数，由44％增加到52％；减少了燃烧过程中烟的释放量，由78.21m2/m2降低到27.88m2/m2；并且对棉织物的物理机械性能几乎没有影响，得到的棉织物的断裂强力为356～359N，损毁炭长缩短至4.8～5.4cm。

Description

一种含氧化铋的织物阻燃剂及利用其得到的棉织物
技术领域
本发明涉及一种织物阻燃剂及利用其得到的棉织物。
背景技术
据统计，20％的住宅火灾由纺织品着火引起。纺织品大多与人体直接接触，一旦着火，小则使人皮肤部分灼伤，受到痛苦，大则烧焦，甚至危及生命，由纺织品着火引起的火灾所造成的死亡占火灾致死总数的50％，因此，提高纺织品的阻燃性对保护人民生命财产安全具有十分重要的意义。
现有的环状膦酸酯是一种阻燃性能优异的织物阻燃剂。整理后的织物耐洗性能良好，经50次水洗后仍具有良好的阻燃性能。与传统的织物阻燃剂相比，该阻燃剂水解稳定性好，挥发性及毒性低，添加量小。通过浸轧及焙烘渗透至纤维内部并固着，附着于织物表面的阻燃剂则可被水洗去，不会导致织物手感发硬和产生油性的问题，对织物原有的性能如强度、色牢度等影响很小。但是采用现有的环状膦酸酯阻燃剂整理得到的棉织物的抑烟效果差，总烟释放量仍高达78.21474m2/m2，极限氧指数仅为30％。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有环状膦酸酯阻燃剂整理得到的棉织物在燃烧过程中总烟释放量大的问题，本发明提供了一种含氧化铋的织物阻燃剂及利用其得到的棉织物。
本发明的一种含氧化铋的织物阻燃剂，由氧化铋和整理液组成，其中氧化铋质量占整理液质量的0.2％～2％，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为100～350g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为5～15g/L，催化剂的质量浓度为10～20g/L，溶剂为水，所述催化剂为磷酸和氯化铝中的一种或者两种的混合物。
利用本发明的含氧化铋的织物阻燃剂得到的棉织物，是通过整理工艺将含氧化铋的织物阻燃剂浸轧及焙烘渗透至棉织物的纤维内部形成的。
所述整理工艺是通过以下步骤实现的：一、将棉织物浸泡至含氧化铋的织物阻燃剂中，浸泡10～60min后取出，然后在70～90℃的条件下烘干3～10min；二、将步骤一处理后的棉织物再浸泡至含氧化铋的织物阻燃剂中，浸泡10～60min后取出，然后在70～90℃的条件下烘干3～10min；三、将步骤二处理后的棉织物置于160～180℃条件下焙烘2～5min，即可。
本发明的含氧化铋的织物阻燃剂中添加了一种绿色金属氧化物氧化铋来提高棉织物的极限氧指数，减少燃烧过程中烟的释放量。氧化铋的添加提高了棉织物的极限氧指数(LOI)，由44％增加到52％；减少了燃烧过程中烟的释放量，由78.21474m2/m2降低到27.87688m2/m2；并且对棉织物的物理机械性能几乎没有影响，利用本发明的织物阻燃剂整理得到的棉织物的断裂强力为356～359N，损毁炭长缩短至4.8～5.4cm。
本发明利用织物阻燃剂得到的棉织物采用的整理工艺的工艺简单、可操作性好、成本低；同时得到的棉织物燃烧过程中发烟量大幅度降低、并且大大提高了棉织物的极限氧指数。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式是含氧化铋的织物阻燃剂，由氧化铋和整理液组成，其中氧化铋质量占整理液质量的0.2％～2％，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为100～350g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为5～15g/L，催化剂的质量浓度为10～20g/L，溶剂为水，所述催化剂为磷酸和氯化铝中的一种或者两种的混合物。
本实施方式中催化剂为两种的混合物时，两者以任意比混合。本实施方式中氧化铋为粉末状。
本实施方式中环状膦酸酯阻燃剂依据现有公开的制备方法制备得到的。本实施方式的含氧化铋的织物阻燃剂中添加了一种绿色金属氧化物氧化铋来提高棉织物的极限氧指数，减少燃烧过程中烟的释放量。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是氧化铋质量占整理液质量的0.2％～1％。其它参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是氧化铋质量占整理液质量的0.3％～0.6％。其它参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是氧化铋质量占整理液质量的0.4％。其它参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为100～200g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为8～12g/L，催化剂的质量浓度为12～18g/L，溶剂为水。其它参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为120g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为10g/L，催化剂的质量浓度为15g/L，溶剂为水。其它参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是所述催化剂为磷酸和氯化铝两种的混合物，两者以质量比为1∶1的比例关系混合。其它参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式是利用具体实施方式一所述的含氧化铋的织物阻燃剂得到的棉织物，其中棉织物是通过整理工艺将含氧化铋的织物阻燃剂浸轧及焙烘渗透至棉织物的纤维内部形成的。
本实施方式中氧化铋的添加提高了棉织物的极限氧指数(LOI)，由44％增加到52％；减少了燃烧过程中烟的释放量，由78.21474m2/m2降低到27.87688m2/m2；并且对棉织物的物理机械性能几乎没有影响，利用本发明的织物阻燃剂整理得到的棉织物的断裂强力为356～359N，损毁炭长缩短至4.8～5.4cm。得到的棉织物在同时具备自身应有的强度外，具有了更好的阻燃效果。
本实施方式的棉织物采用的整理工艺得到，工艺简单、可操作性好、成本低；同时得到的棉织物燃烧过程中发烟量大幅度降低、并且大大提高了棉织物的极限氧指数。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是所述整理工艺是通过以下步骤实现的：一、将棉织物浸泡至含氧化铋的织物阻燃剂中，浸泡10～60min后取出，然后在70～90℃的条件下烘干3～10min；二、将步骤一处理后的棉织物再浸泡至含氧化铋的织物阻燃剂中，浸泡10～60min后取出，然后在70～90℃的条件下烘干3～10min；三、将步骤二处理后的棉织物置于160～180℃条件下焙烘2～5min，即可。其它参数与具体实施方式八相同。
本实施方式中制备工艺简单、可操作性好、成本低。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八或九不同的是所述含氧化铋的织物阻燃剂由氧化铋和整理液组成，其中氧化铋质量占整理液质量的0.2％～1％，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为100～200g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为8～12g/L，催化剂的质量浓度为12～18g/L，溶剂为水，所述催化剂为磷酸和氯化铝中的一种或者两种的混合物。其它参数与具体实施方式八或九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式八或九不同的是所述含氧化铋的织物阻燃剂由氧化铋和整理液组成，其中氧化铋质量占整理液质量的0.4％，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为120g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为10g/L，催化剂的质量浓度为15g/L，溶剂为水，所述催化剂为磷酸和氯化铝中的一种或者两种的混合物。其它参数与具体实施方式八或九相同。
具体实施方式十二：本实施方式是含氧化铋的织物阻燃剂，由氧化铋和整理液组成，其中氧化铋质量占整理液质量的0.2％，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为120g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为10g/L，催化剂的质量浓度为15g/L，溶剂为水，所述催化剂为磷酸和氯化铝中两种的混合物。
本实施方式中环状膦酸酯阻燃剂依现有公开制备方法制备得到即可。催化剂中磷酸和氯化铝两者以质量比为1∶1的比例关系混合。
具体实施方式十三：本实施方式是利用具体实施方式十二的织物阻燃剂得到的棉织物，其中棉织物是通过整理工艺将含氧化铋的织物阻燃剂浸轧及焙烘渗透至棉织物的纤维内部形成的。
本实施方式的整理工艺以具体实施方式九中记载的步骤实现。制备工艺简单、可操作性好、成本低。
本实施方式对得到的棉织物依据GB/T5455-1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》进行评定极限氧指数(LOI)、根据国标GB/T5455-1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》进行评定损毁炭长、根据国标GB/T3923.1-1997.1《纺织品织物拉伸性能第一部分断裂强力和断裂伸长率的测定》进行评定断裂强力，测试结果为：LOI为50％、断裂强力为359N、损毁炭长为5.4cm。得到的棉织物在同时具备自身应有的强度外，具有了更好的阻燃效果。
具体实施方式十四：本实施方式是含氧化铋的织物阻燃剂，由氧化铋和整理液组成，其中氧化铋质量占整理液质量的0.6％，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为120g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为10g/L，催化剂的质量浓度为15g/L，溶剂为水，所述催化剂为磷酸。
本实施方式中环状膦酸酯阻燃剂依现有公开制备方法制备得到即可。
具体实施方式十五：本实施方式是利用具体实施方式十四的织物阻燃剂得到的棉织物，其中棉织物是通过整理工艺将含氧化铋的织物阻燃剂浸轧及焙烘渗透至棉织物的纤维内部形成的。
本实施方式的整理工艺以具体实施方式九中记载的步骤实现。制备工艺简单、可操作性好、成本低。
依据具体实施方式十三所述的测试方法，本实施方式对得到的棉织物分别进行了极限氧指数(LOI)、断裂强力和损毁炭长的测试，测试结果为：LOI为52％、断裂强力为358N、损毁炭长为5.1cm。得到的棉织物在同时具备自身应有的强度外，具有了更好的阻燃效果。
具体实施方式十六：本实施方式是含氧化铋的织物阻燃剂，由氧化铋和整理液组成，其中氧化铋质量占整理液质量的0.8％，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为120g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为10g/L，催化剂的质量浓度为15g/L，溶剂为水，所述催化剂为磷酸和氯化铝中两种的混合物。
本实施方式中环状膦酸酯阻燃剂依现有公开制备方法制备得到即可。催化剂中磷酸和氯化铝两者以质量比为1∶1的比例关系混合。
具体实施方式十七：本实施方式是利用具体实施方式十六的织物阻燃剂得到的棉织物，其中棉织物是通过整理工艺将含氧化铋的织物阻燃剂浸轧及焙烘渗透至棉织物的纤维内部形成的。
本实施方式的整理工艺以具体实施方式九中记载的步骤实现。制备工艺简单、可操作性好、成本低。
依据具体实施方式十三所述的测试方法，本实施方式对得到的棉织物分别进行了极限氧指数(LOI)、断裂强力和损毁炭长的测试，测试结果为：LOI为54％、断裂强力为356N、损毁炭长为4.8cm。得到的棉织物在同时具备自身应有的强度外，具有了更好的阻燃效果。
具体实施方式十八：本实施方式是含氧化铋的织物阻燃剂，由氧化铋和整理液组成，其中氧化铋质量占整理液质量的1％，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为120g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为10g/L，催化剂的质量浓度为15g/L，溶剂为水，所述催化剂为磷酸和氯化铝中两种的混合物。
本实施方式中环状膦酸酯阻燃剂依现有公开制备方法制备得到即可。催化剂中磷酸和氯化铝两者以质量比为1∶1的比例关系混合。
具体实施方式十九：本实施方式是利用具体实施方式十八的织物阻燃剂得到的棉织物，其中棉织物是通过整理工艺将含氧化铋的织物阻燃剂浸轧及焙烘渗透至棉织物的纤维内部形成的。
本实施方式的整理工艺以具体实施方式九中记载的步骤实现。制备工艺简单、可操作性好、成本低。
依据具体实施方式十三所述的测试方法，本实施方式对得到的棉织物分别进行了极限氧指数(LOI)、断裂强力和损毁炭长的测试，测试结果为：LOI为54％、断裂强力为356N、损毁炭长为4.8cm。得到的棉织物在同时具备自身应有的强度外，具有了更好的阻燃效果。
具体实施方式二十：本实施方式是含氧化铋的织物阻燃剂，由氧化铋和整理液组成，其中氧化铋质量占整理液质量的0.4％，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为120g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为10g/L，催化剂的质量浓度为15g/L，溶剂为水，所述催化剂为磷酸和氯化铝中两种的混合物。
本实施方式中环状膦酸酯阻燃剂依现有公开制备方法制备得到即可。催化剂中磷酸和氯化铝两者以质量比为1∶1的比例关系混合。
具体实施方式二十一：本实施方式是利用具体实施方式十八的织物阻燃剂得到的棉织物，其中棉织物是通过整理工艺将含氧化铋的织物阻燃剂浸轧及焙烘渗透至棉织物的纤维内部形成的。
本实施方式的整理工艺以具体实施方式九中记载的步骤实现。制备工艺简单、可操作性好、成本低。
依据具体实施方式十三所述的测试方法，本实施方式对得到的棉织物分别进行了极限氧指数(LOI)、断裂强力和损毁炭长的测试，测试结果为：LOI为52％、断裂强力为359N、损毁炭长为5.0cm。得到的棉织物在同时具备自身应有的强度外，具有了更好的阻燃效果。
作为对比，进行如下对比实验：通过整理工艺将织物阻燃剂浸轧及焙烘渗透至棉织物的纤维内部得到棉织布，其中，织物阻燃剂为中含有120g/L的环状膦酸酯阻燃剂，10g/L的氰尿酸交联剂和15g/L的催化剂，所述催化剂为磷酸和氯化铝中两种的混合物。催化剂中磷酸和氯化铝两者以质量比为1∶1的比例关系混合。
本实施方式用CONE(锥形量热仪)试验方法评价本实施方式得到棉织布和对比实验得到的棉织布的发烟量，CONE试验方法如下：用英国FTT(英国燃烧测试技术公司)公司的标准型锥形量热仪和低氧压附件，组成可控气氛锥形量热仪，按照ISO-5660标准进行CONE试验。为了减少外界的影响，将样品除加热面外的所有面用铝箔纸包覆，水平放入不锈钢制的样品固定支架内，用隔热棉隔断热量从样品背面向外传递，并用不锈钢丝网保护样品，以避免样品翘曲。热辐射功率设定为64kW·m-2。其中，CONE试验获得的烟参数：总烟释放量(total smoke released，TSR)，表示样品在整个燃烧过程中单位样品面积释放烟的总量，即烟释放速率RSR对时间的积分，单位是m2·m-2；比消光面积(specificextinction area，SEA)：表示消耗单位质量的材料所产生的烟量(以面积表示)，单位是m2·kg-1。测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0000027159100000071
由表1可见，本实施方式的棉织布的总烟释放量明显降低，具有很好的阻燃效果。

Claims (10)

1.一种含氧化铋的织物阻燃剂，其特征在于含氧化铋的织物阻燃剂由氧化铋和整理液组成，其中氧化铋质量占整理液质量的0.2％～2％，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为100～350g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为5～15g/L，催化剂的质量浓度为10～20g/L，溶剂为水，所述催化剂为磷酸和氯化铝中的一种或者两种的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种含氧化铋的织物阻燃剂，其特征在于氧化铋质量占整理液质量的0.2％～1％。
3.根据权利要求1所述的一种含氧化铋的织物阻燃剂，其特征在于氧化铋质量占整理液质量的0.3％～0.6％。
4.根据权利要求1所述的一种含氧化铋的织物阻燃剂，其特征在于氧化铋质量占整理液质量的0.4％。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种含氧化铋的织物阻燃剂，其特征在于整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为100～200g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为8～12g/L，催化剂的质量浓度为12～18g/L，溶剂为水。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的一种含氧化铋的织物阻燃剂，其特征在于整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为120g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为10g/L，催化剂的质量浓度为15g/L，溶剂为水。
7.利用权利要求1所述的含氧化铋的织物阻燃剂得到的棉织物，其特征在于棉织物是通过整理工艺将含氧化铋的织物阻燃剂浸轧及焙烘渗透至棉织物的纤维内部形成的。
8.根据权利要求7所述的含氧化铋的织物阻燃剂得到的棉织物，其特征在于所述整理工艺是通过以下步骤实现的：一、将棉织物浸泡至含氧化铋的织物阻燃剂中，浸泡10～60min后取出，然后在70～90℃的条件下烘干3～10min；二、将步骤一处理后的棉织物再浸泡至含氧化铋的织物阻燃剂中，浸泡10～60min后取出，然后在70～90℃的条件下烘干3～10min；三、将步骤二处理后的棉织物置于160～180℃条件下焙烘2～5min，即可。
9.根据权利要求7或8所述的含氧化铋的织物阻燃剂得到的棉织物，其特征在于所述含氧化铋的织物阻燃剂由氧化铋和整理液组成，其中氧化铋质量占整理液质量的0.2％～1％，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为100～200g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为8～12g/L，催化剂的质量浓度为12～18g/L，溶剂为水，所述催化剂为磷酸和氯化铝中的一种或者两种的混合物。
10.根据权利要求7或8所述的含氧化铋的织物阻燃剂得到的棉织物，其特征在于所述含氧化铋的织物阻燃剂由氧化铋和整理液组成，其中氧化铋质量占整理液质量的0.4％，整理液由环状膦酸酯阻燃剂、氰尿酸交联剂和催化剂组成，其中环状膦酸酯阻燃剂的质量浓度为120g/L，氰尿酸交联剂的质量浓度为10g/L，催化剂的质量浓度为15g/L，溶剂为水，所述催化剂为磷酸和氯化铝中的一种或者两种的混合物。
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Inventor after: Sun Caiying

Inventor after: Dong Chunmei

Inventor after: Shi Ruixin

Inventor after: Liu Gang

Inventor before: Sun Caiying

Inventor before: Dong Chunmei

Inventor before: Liu Gang

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Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: SUN CAIYING DONG CHUNMEI LIU GANG TO: SUN CAIYING DONG CHUNMEI SHI RUIXIN LIU GANG

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