CN103451912A

CN103451912A - 利用电子束辐照对织物的耐久阻燃后整理方法

Info

Publication number: CN103451912A
Application number: CN2013103965242A
Authority: CN
Inventors: 吴海燕; 张翔; 王晓广; 黄年华
Original assignee: Jihua 3509 Textile Co Ltd
Current assignee: Jihua 3509 Textile Co Ltd
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: CN103451912B

Abstract

本发明涉及一种利用电子束辐照对织物的耐久阻燃后整理方法，将一定湿度的织物经橡胶毯预缩机预缩整理，镜面轧光机热压辊热压；将乙烯基硅油、含氢硅油、阻燃剂（FRC-4）、硅烷偶联剂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、流平剂和表面活性剂复配成阻燃涂料：将阻燃涂料涂覆在经处理织物上，涂覆量在20～30g/m²；涂覆阻燃涂料的织物经传动辊置于200KeV低能电子加速器的传送束架上辐射固化，得阻燃织物。本发明的阻燃涂料不含任何溶剂，不含卤素、甲醛，环境友好，安全无毒无污染；制备工艺简单，操作施工方便，设备运转能耗低；辐照室及前后隔离室抽真空，并充入氮气保护，所得阻燃织物阻燃效果好，耐水洗，耐高温，热稳定性好，可广泛适用于有阻燃要求的各类纺织品。

Description

利用电子束辐照对织物的耐久阻燃后整理方法

技术领域

本发明涉及一种利用电子束辐照对织物的耐久阻燃后整理方法，具体涉及一种利用电子束辐照技术，将阻燃整理剂与织物纤维分子以化学键结合，从而实现织物持久阻燃的方法。

背景技术

近年来，电子束辐照技术得以持续发展的主要原因在于其产品质量和经济效益优势，电子加速器相较于钴源辐照，除设备投资少（一台能量为10MeV，束流功率为10kw的加速器的辐照能力等效于一台60万居里钴源的辐照能力，但其造价仅为钴源的60%），可控性强外，其对环境无污染且安全性高，电子辐照加速器产生的射线不对环境带来任何污染，使用、运行安全，只要切断电源放射性就消失，但钴源是一种天然放射性物质，它不断释放放射性射线，如若在使用时，突然停电，那将是一件灾难性事件，而且由于它存在有半衰期特性，因此经过一段时间使用，该源或进行补充或处理，这不但其处理价格昂贵而且会对环境会产生严重污染。利用电子束辐照技术能大大提高了生产效率，产品的物理性能得以改善，且是一种室温固化技术，能耗低，无挥发，零排放，不会对环境造成污染，是一种新型环保固化技术。

2010年11月19日上海静安高层住宅公寓大火的灾难性后果，再次勾起了人们对于高楼时代安全危情的担忧。随着事件的深入，国内外阻燃强制法规的推进加上人们防火安全意识的提高，阻燃纺织品的应用范围日益扩大，延伸到家居、军需装备等领域，对阻燃纺织品的要求也从单纯的防护扩展到追求更佳的舒适、透气等性能。因此，阻燃织物市场前景十分广阔，据中国阻燃学会统计表明2004年全国阻燃纺织品市场需求为188亿人民币，并以每年以15％的速度递增。

目前的阻燃整理法主要有传统的N-羟甲基-3-(二甲氧基膦酰基)丙酰胺（简称Pyrovatex CP法）和Proton氨熏法（THPC法）。THPC法整理效果好，撕破强力下降不大，但其工艺对设备要求很高，因此推广受到限制。多年来，CP法一直受到人们的广泛关注，CP阻燃剂末端含有氮羟甲基结构，燃烧时阻燃剂上的氮羟甲基结构能通过交联剂与纤维素中葡萄糖环的第六碳原子上的伯羟基交联，形成共价键，提高阻燃性。同时磷氮协同体系可以延缓凝聚相中磷化合物的挥发损失，增加磷的氧化，释放出包括氨在内的惰性气体，达到阻止燃烧的目的。为使交联充分，传统CP阻燃工作液中包括三聚氰胺树脂、2D树脂等交联剂，这些交联剂及其醚化产物和未反应的阻燃剂阻燃剂与纤维素单分子接枝形成的酯键水解，都会释放出大量游离甲醛，而甲醛的存在将严重影响人们的生命健康。

随着环保要求的日益严格及人们生活水平的日益提高，人们对阻燃织物提出了更高的要求：不仅要求具有耐久性的无卤阻燃特性，还要求阻燃织物在使用过程中无甲醛释放。

综上所述，基于无甲醛、耐久性无卤阻燃织物的强劲需求，无甲醛、耐久性无卤阻燃织物的研究与开发顺理成章的成为织物阻燃研究的前沿课题和各企业竞相研发的热点，由此可见，研发无甲醛、耐久性无卤阻燃织物不仅具有较强的学术意义，同时还具有显著的经济效益和社会效益。

中国专利（201110000150.9），该发明提供一种用于户外纺织品的隔热涂料，能应用于涤纶、腈纶等合成纤维上，可广泛用于遮阳伞、帐篷、骑士衣等户外纺织品，与本发明相比，主体涂料是聚氨酯涂层胶，性能上不及本发明中采用的有机硅树脂，并且添加了甲苯、丙酮这类挥发性溶剂，采用的是传统热固化方式，无论从能耗上还是环境保护上都有所欠缺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用电子束辐照技术对织物的耐久阻燃后整理的方法，该整理工艺利用了辐敏剂在电子束辐照下，能提取织物表面活性氢形成大分子自由基原理，从而实现对织物的耐久阻燃整理，所选辐敏剂含有N元素，能与阻燃单体中P元素起到P-N协同效应，有助于改性织物阻燃性能。

本发明目的的实现方式为，利用电子束辐照对织物的耐久阻燃后整理方法，具体步骤如下：

1）织物前处理：将湿度为10～15%的织物经橡胶毯预缩机预缩整理，再经镜面轧光机热压辊热压，轧光高压达60～80吨，温度80～100℃；

2）涂料复配：有机硅涂料、阻燃剂和辐敏助剂按如下质量配比，乙烯基硅油55～70%，含氢硅油5～15%，阻燃剂FRC-4 20～30%、硅烷偶联剂1～2%，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1～5%，流平剂1～2%，表面活性剂0.5～1%，充分搅拌混匀，室温下置于真空捏合机分散搅拌均匀，制得阻燃涂料；

所述乙烯基硅油是端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷，

所述流平剂是聚酯改性聚硅氧烷，

所述表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；

3）织物涂覆：将步骤2）所制得的阻燃涂料均匀涂覆在经步骤1）处理的织物上，涂覆量在20～30g/m²；

4）辐射固化：步骤3）中涂覆有阻燃涂料的织物经传动辊置于200KeV低能电子加速器的传送束架上辐射固化，辐照室及前后隔离室抽真空，并充入氮气保护，真空度10^-5Pa，辐射电压90～150KeV，束流60～80mA。

本发明的有益效果：

1）采用直接涂覆工艺，所配阻燃涂料为无溶剂体系，不添加活性稀释剂，相比织物浸渍整理，在减少整理剂原料成本的同时，没有溶剂挥发所产生的污染，安全无毒，无挥发零排放，且不影响织物手感；

2）采用的阻燃剂（FRC-4）是一种合成的环状磷酸酯，不含卤素，不含甲醛，通过电子束与织物纤维大分子以共价键的方式结合，该磷系阻燃剂在织物受热燃烧时，会形成不易挥发的稳定化合物聚偏磷酸，具有强脱水性，在织物表面形成薄膜使织物与空气隔绝，脱出的水气吸收大量的热，从而实现织物的阻燃功能，且电子束下固化，其阻燃性功能持久；

3）采用200KeV低能电子加速器辐照加工，生产过程明显缩短固化时间，工艺能耗低，且含活性基团的有机硅氧烷及环状磷酸酯通过电子束辐照与纤维发生面相接枝固化反应，织物阻燃整理效果永久，具有工艺简单、成本较低、环境友好等优点。

4）本发明所采用的200KeV低能电子加速器是一台带空分自循环及前后隔离室，可实现氮气保护的共辐照装置。

本发明的阻燃涂料不含任何溶剂，不含卤素、甲醛，环境友好，安全无毒无污染；制备工艺简单，操作施工方便，设备运转能耗低；辐照室及前后隔离室抽真空，并充入氮气保护，所得阻燃织物阻燃效果好，耐水洗，耐高温，热稳定性好，可广泛适用于有阻燃要求的服装、户外、时尚织物等；且织物无毒、无污染，手感舒适。

具体实施方式

本发明的具体生产步骤如下：

1）织物前处理：将湿度为10～15%的织物经橡胶毯预缩机预缩整理，再经镜面轧光机热压辊热压，轧光高压达60～80吨，温度80～100℃。

所述橡胶毯预缩机是由一定厚度并富有弹性的环状无接缝橡胶毯、喂布辊和表面光滑并可加热的承压辊组成，配有给湿、松式烘干装置，可用于棉织物及棉与化纤混纺织物的预缩整理。

所述镜面轧光机是由一只软辊和两只硬辊组成，软辊在中间，上面的硬辊是高度抛光的摩擦辊，与软辊构成摩擦点，下面的硬辊与软辊构成硬轧点，能使织物表面受到摩擦而产生明显光泽，减少经、纬纱间的空隙。

2）涂料复配：有机硅涂料、阻燃剂和辐敏助剂按如下质量配比，乙烯基硅油55～70%，含氢硅油5～15%，阻燃剂FRC-4 20～30%、硅烷偶联剂1～2%，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1～5%，流平剂1～2%，表面活性剂0.5～1%，充分搅拌混匀，室温下置于真空捏合机分散搅拌均匀，制得阻燃涂料。

所述乙烯基硅油是端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷（Vi-PMVS），分子量在10000～100000之间，乙烯基含量为6%，粘度10000～80000cp，是一种无色或淡黄色透明液体。

所述含氢硅油是一种无色透明液体，含氢量≧1.55%，粘度50cp，在金属触媒作用下，可在适当温度下交联，在各种基材表面形成防水膜，广泛用作织物、灭火剂（干粉）、纸张、金属、皮革、木材、玻璃、水泥、陶瓷、大理石的防水剂、防粘剂或防蚀剂等。

所述阻燃剂（FRC-4）是一种合成的环状磷酸酯，不含卤素，不含甲醛，通过电子束与织物纤维大分子以共价键的方式结合，该磷系阻燃剂在织物受热燃烧时，会形成不易挥发的稳定化合物聚偏磷酸，具有强脱水性，在织物表面形成薄膜使织物与空气隔绝，脱出的水气吸收大量的热，从而实现织物的阻燃功能，且电子束下固化，阻燃性功能持久。

所述硅烷偶联剂是一类具有有机官能团的硅烷，本发明采用牌号KH-560，即是γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，是一种环氧官能团硅烷，为无色透明液体。

所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）是一种辐敏剂，低气味型无色或微黄色透明液体。

所述流平剂一种常用的涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，本发明采用的是一种聚酯改性聚硅氧烷，能够降低涂料与基材的界面张力，提高对基材的润湿性，改善附着力，防止发花，桔皮，减少缩孔，针眼等涂膜表面病态。

所述表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES），是一种白色或浅黄色凝胶状膏体，属阴离子表面活性剂，具有较高的表面活性，能有效降低表面张力。

上述织物为68D*75D涤塔夫，T/C21×21涤卡布或72*40纯棉纱卡布。织物前处理之前需经退浆、煮练、漂白处理。

氧阻聚对固化过程影响是致命的，一般都在惰性气氛保护下进行，否则氧的抑制作用非常明显，充入氮气保护氮气环境至关重要，吹氮的方式及气流结构应尽可能带走布匹表面的氧气，亦即在屏蔽室内吹气方向应在涂料的背面逆布匹行走方向均匀地吹氮。本发明所采用的200KeV低能电子加速器是一台带空分自循环及前后隔离室，可实现氮气保护的共辐照装置。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，

实施例1：

1）织物前处理：将湿度为10%的涤塔夫（68D*75D）经橡胶毯预缩机预缩整理，再经镜面轧光机热压辊热压，轧光高压达60吨，温度100℃；

2）涂料复配：按如下质量配比，乙烯基硅油60%，含氢硅油5%，阻燃剂FRC-430%、硅烷偶联剂1%，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯2%，聚酯改性聚硅氧烷1%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）1%，充分搅拌混匀，室温下置于真空捏合机分散搅拌均匀，制得阻燃涂料；

3）织物涂覆：将步骤2）所制得的阻燃涂料均匀涂覆在经步骤1）处理的织物上，涂覆量在20g/m²；涂层机前后传动辊车速控制在20m/min，调节涂刀角度110°。

4）辐射固化：步骤3）中涂覆有阻燃涂料的织物经传动辊置于200KeV低能电子加速器的传送束架上辐射固化，辐照室及前后隔离室抽真空，并充入氮气保护，真空度10^-5Pa，辐射电压150KeV，束流60mA。

实施例2：

1）织物前处理：将湿度为15%的涤塔夫（68D*75D）经橡胶毯预缩机预缩整理，再经镜面轧光机热压辊热压，轧光高压达80吨，温度90℃；

2）涂料复配：按如下质量配比，乙烯基硅油70%，含氢硅油5%，阻燃剂FRC-420%、硅烷偶联剂2%，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1%，聚酯改性聚硅氧烷1.5%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）0.5%，充分搅拌混匀，室温下置于真空捏合机分散搅拌均匀，制得阻燃涂料；

3）织物涂覆：将步骤2）所制得的阻燃涂料均匀涂覆在经步骤1）处理的织物上，涂覆量在20g/m²；涂层机前后传动辊车速控制在30m/min，调节涂刀角度120°。

4）辐射固化：步骤3）中涂覆有阻燃涂料的织物经传动辊置于200KeV低能电子加速器的传送束架上辐射固化，辐照室及前后隔离室抽真空，并充入氮气保护，真空度10^-5Pa，辐射电压90KeV，束流80mA。

实施例3：

1）织物前处理：将湿度为12%的涤卡布（T/C21×21）经橡胶毯预缩机预缩整理，再经镜面轧光机热压辊热压，轧光高压达80吨，温度80℃；

2）涂料复配：按如下质量配比，乙烯基硅油60%，含氢硅油10%，阻燃剂FRC-4 25%、硅烷偶联剂1.5%，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯2%，聚酯改性聚硅氧烷1%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）0.5%，充分搅拌混匀，室温下置于真空捏合机分散搅拌均匀，制得阻燃涂料；

3）织物涂覆：将步骤2）所制得的阻燃涂料均匀涂覆在经步骤1）处理的织物上，涂覆量在25g/m²；涂层机前后传动辊车速控制在40m/min，调节涂刀角度120°。

4）辐射固化：步骤3）中涂覆有阻燃涂料的织物经传动辊置于200KeV低能电子加速器的传送束架上辐射固化，辐照室及前后隔离室抽真空，并充入氮气保护，真空度10^-5Pa，辐射电压120KeV，束流70mA。

实施例4：

1）织物前处理：将湿度为13%的涤卡布（T/C21×21）经橡胶毯预缩机预缩整理，再经镜面轧光机热压辊热压，轧光高压达70吨，温度90℃；

2）涂料复配：按如下质量配比，乙烯基硅油55%，含氢硅油15%，阻燃剂FRC-4 20%、硅烷偶联剂2%，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5%，聚酯改性聚硅氧烷2%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）1%，充分搅拌混匀，室温下置于真空捏合机分散搅拌均匀，制得阻燃涂料；

3）织物涂覆：将步骤2）所制得的阻燃涂料均匀涂覆在经步骤1）处理的织物上，涂覆量在30g/m²；涂层机前后传动辊车速控制在50m/min，调节涂刀角度130°。

4）辐射固化：步骤3）中涂覆有阻燃涂料的织物经传动辊置于200KeV低能电子加速器的传送束架上辐射固化，辐照室及前后隔离室抽真空，并充入氮气保护，真空度10^-5Pa，辐射电压140KeV，束流70mA。

实施例5：

1）织物前处理：将湿度为10%的纯棉纱卡布（72*40）经橡胶毯预缩机预缩整理，再经镜面轧光机热压辊热压，轧光高压达60吨，温度80℃；

3）织物涂覆：将步骤2）所制得的阻燃涂料均匀涂覆在经步骤1）处理的织物上，涂覆量在30g/m²；涂层机前后传动辊车速控制在60m/min，调节涂刀角度120°。

4）辐射固化：步骤3）中涂覆有阻燃涂料的织物经传动辊置于200KeV低能电子加速器的传送束架上辐射固化，辐照室及前后隔离室抽真空，并充入氮气保护，真空度10^-5Pa，辐射电压130KeV，束流60mA。

Claims

1.利用电子束辐照对织物的耐久阻燃后整理方法，其特征在于具体步骤如下：

所述乙烯基硅油是端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷，

所述流平剂是聚酯改性聚硅氧烷，

所述表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；

2.根据权利要求1所述的利用电子束辐照对织物的耐久阻燃后整理方法，其特征在于橡胶毯预缩机是由环状无接缝橡胶毯、喂布辊和可加热的承压辊组成，配有给湿、松式烘干装置。

3.根据权利要求1所述的利用电子束辐照对织物的耐久阻燃后整理方法，其特征在于镜面轧光机是由一只软辊和两只硬辊组成，软辊在中间，上面的硬辊是高度抛光的摩擦辊，与软辊构成摩擦点，下面的硬辊与软辊构成硬轧点。

4.根据权利要求1所述的利用电子束辐照对织物的耐久阻燃后整理方法，其特征在于所述织物为68D*75D涤塔夫，T/C21×21涤卡布或72*40纯棉纱卡布，织物前处理之前需经退浆、煮练、漂白处理。

5.根据权利要求1所述的利用电子束辐照对织物的耐久阻燃后整理方法，其特征在于涂层机前后传动辊车速控制在20～60m/min，调节涂刀角度110°～130°。

6.根据权利要求1所述的利用电子束辐照对织物的耐久阻燃后整理方法，其特征在于200KeV低能电子加速器是一台带空分自循环及前后隔离室，可实现氮气保护的共辐照装置。