CN104389166A - 腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂的制备方法，属于合成技术领域。合成过程分为两步，先由醇胺、磷酸、催化剂、带水剂，共沸反应得到醇胺磷酸酯；再与成盐剂三聚氰胺成盐得到一类液态的可溶于水的膨胀型阻燃剂。使用该方法制备的膨胀型阻燃剂水溶性能良好，使用方便，对腈纶阻燃性能好，属于无毒、低烟、高效的环保型阻燃剂。该阻燃剂的合成工艺简单，原料廉价易得，带水剂循环使用，不产生有机污染，生产效率高，能耗低，易工业化实现。

Description

腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂的制备方法
技术领域
本发明属于合成技术领域，具体涉及腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂的制备方法。
背景技术
聚丙烯腈纤维（腈纶）的蓬松、卷曲、柔软等性能与羊毛相似，具有类似羊毛的手感和保暖性。此外，腈纶织物易洗易干，护理简单，具有耐光性、耐气候性、耐霉菌性和优良的化学稳定性。但腈纶属易燃性纤维，其极限氧指数在合成纤维中最低，并且燃烧时放出毒性较大的氰化物等，因而腈纶的阻燃研究就显得尤为重要。
目前，已有的阻燃腈纶制备方法按生产过程和阻燃剂的引入方式可分为共聚法、共混法、化学改性法、后整理法等。共聚法、共混法和化学改性法可以使纤维获得永久的阻燃性，但加工过程复杂，成本较高，纤维的力学性能也受到了相应的影响。后整理法阻燃整理工艺简单，容易操作，加工灵活。
世界上已工业化生产的腈纶大都采用共聚法制造，腈氯纶纤维就是通过此法制得，其阻燃性能良好，但是，燃烧剧烈时发烟量巨大，会产生大量有害气体。
膨胀型阻燃剂通常是指以磷、氮、碳元素为主要核心成分的复合阻燃剂，它一般是由三部分组成：炭化剂（炭源）、炭化催化剂（酸源）、膨胀剂（气源）。用其阻燃的高分子合物受热时，会在其表面形成一定厚度的多孔炭层，该炭层具有隔热、隔氧、抑烟及防熔滴的功能，从而起到很好的阻燃作用，并且符合当今要求阻燃剂少烟、低毒的发展趋势。目前膨胀型阻燃剂多为非水溶性物质，作添加使用。
因此，研究一种水溶性的膨胀型阻燃剂，通过后整理法赋予腈纶良好的阻燃性能，具有一定的理论意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂的制备方法。
本发明涉及腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂的制备方法，制备过程分为两步：
（1）第一步：将醇胺、磷酸、催化剂、带水剂加入反应器中，共沸反应3-5h，反应完成后，减压蒸馏去除未反应的磷酸和带水剂，得浅黄色粘稠液态产物A；
（2）第二步：在上述产物A的反应釜中加入少量成盐剂三聚氰胺、少量水，75-95℃反应，反应0.5-2h，反应完成后，过滤出未反应三聚氰胺，减压蒸馏去水，得无色粘稠液态产物B，B即为目标产物膨胀型阻燃剂，将其配成水溶液，通过垂直燃烧法对腈纶织物进行阻燃测试，测定损毁炭长确定阻燃级别。
本发明涉及腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂的制备方法，原料安全稳定，工艺简单，高反应产率，不产生有机污染。 
本发明涉及腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂的制备方法，制备的阻燃剂水溶性能好，使用便捷，对腈纶有良好的阻燃性能，属于无毒、低烟、高效的环保型阻燃剂。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明涉及的技术方案进行进一步描述，但不作为对本发明保护范围的限制。
实施例  一
按磷酸和三异丙醇胺的摩尔比1:6，对甲苯磺酸用量为磷酸和三异丙醇胺总质量的1%，m(甲苯):m(酸醇)为1.1:1，称量药品加入到装有温度计、搅拌器、分水器和球形冷凝管的250mL 四口瓶中，搅拌、加热升温，并开始计时，在沸腾的状态下，将反应生成的水与甲苯共沸蒸出，在分水器中分出水相甲苯回流，反应4h后，结束反应。在真空度0.07 MPa以上，125℃下，对滤液进行减压蒸馏，蒸出未反应的磷酸、带水剂甲苯（循环使用），得到阻燃剂中间产物A为浅黄色粘状液态物质。
按中间体A与三聚氰胺质量比为15:1的条件，称量药品，将其置于反应装置中，加入少量的水，恒温 90 ℃，搅拌1.5h后，得到目标产物B为淡黄色粘状液态物质，收率为92.1%。将其配成300g/L水溶液，整理腈纶织物，损毁炭长为6.9cm，达到国家B1级标准。
实施例  二
按磷酸和三异丙醇胺的摩尔比1:6，对甲苯磺酸用量为磷酸和三异丙醇胺总质量的1%，m(甲苯):m(酸醇)为1.1:1，称量药品加入到装有温度计、搅拌器、分水器和球形冷凝管的250mL 四口瓶中，搅拌、加热升温，并开始计时，在沸腾的状态下，将反应生成的水与甲苯共沸蒸出，在分水器中分出水相甲苯回流，反应4h后，结束反应。在真空度0.07 MPa以上，125℃下，对滤液进行减压蒸馏，蒸出未反应的磷酸、带水剂甲苯（循环使用），得到阻燃剂中间产物A为浅黄色粘状液态物质。
按中间体A与三聚氰胺质量比为10:1的条件，称量药品，将其置于反应装置中，加入少量的水，恒温120 ℃，搅拌2.0h后，得到目标产物B为淡黄色粘状液态物质，收率为92.4%。将其配成300g/L水溶液，整理腈纶织物，损毁炭长为4.8cm，达到国家B1级标准。
实施例  三
按磷酸和三异丙醇胺的摩尔比1:6，阳离子交换树脂用量为磷酸和三异丙醇胺总质量的8%，m(甲苯):m(酸醇)为0.9:1，称量药品加入到装有温度计、搅拌器、分水器和球形冷凝管的250mL 四口瓶中，搅拌、加热升温，并开始计时，在沸腾的状态下，将反应生成的水与甲苯共沸蒸出，在分水器中分出水相甲苯回流，反应3h后，结束反应。在真空度0.07 MPa以上，125℃下，对滤液进行减压蒸馏，蒸出未反应的磷酸、带水剂甲苯（循环使用），得到阻燃剂中间产物A为浅黄色粘状液态物质。
按中间体A与三聚氰胺质量比为15:1的条件，称量药品，将其置于反应装置中，加入少量的水，恒温120 ℃，搅拌一定2.0h后，得到目标产物B为淡黄色粘状液态物质，收率为93.2%。将其配成300g/L水溶液，整理腈纶织物，损毁炭长为4.1cm，达到国家B1级标准。

Claims (5)

1.腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于：
按磷酸和醇胺的摩尔比1:2-1:7，催化剂用量为磷酸和醇胺总质量的0%-10%，m(甲苯):m(酸醇)为0:1-.1.5:1，向反应器中加入药品，100℃-125℃反应2h-6h，结束反应，滤出催化剂，减压蒸馏，蒸出未反应的磷酸、带水剂甲苯（循环使用），得到阻燃剂中间产物A为浅黄色粘状液态物质。
2.向B产物中，按质量百分比0%-20%加入成盐剂三聚氰胺，加入少量的水，75℃-130 ℃，搅拌反应0.5-2.0h后，得到目标产物B为淡黄色粘状液态物质，即为腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂。
3.权利要求1所述腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂的制备方法，所述醇胺为三乙醇胺，三异丙醇胺。
4.权利要求1所述腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂的制备方法，所述催化剂为对甲苯磺酸、阳离子交换树脂。
5.权利要求1所述腈纶织物用水溶性膨胀型阻燃剂的制备方法，所述成盐剂为三聚氰胺。
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