CN104404769B - 一种纺织品用水性阻燃涂层胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纺织品用水性阻燃涂层胶及其制备方法。现有的阻燃涂层胶以气相阻燃剂为主要成分,对织物涂层整理后,很难通过BS-5852:2006阻燃测试标准。本发明的水性阻燃涂层胶包含下列重量份数的组分:由30-60份水性聚氨酯乳液和40-70份水性聚丙烯酸酯乳液组成的水性基体乳液100份,溴系阻燃剂30-60份,多羟基化合物10-40份,磷系阻燃剂5-10份,阻燃协效剂5-20份,增稠剂5-10份,水性封端异氰酸酯0.5份,手感剂0.3-0.5份。本发明的阻燃涂层胶对织物进行涂层整理,遇火后在纺织品表面生成一层连续致密碳层,有效地隔绝火焰,可以通过BS-5852:2006阻燃测试标准。
Description
技术领域
本发明涉及纺织品用功能整理剂,具体说是一种纺织品用水性阻燃涂层胶及其制备方法。
背景技术
随着经济的不断发展,工业和民用纺织品迅速增长,但同时由纺织品引起的火灾也不断增加,时刻威胁着人类的生命和财产安全。因此,对纺织品进行阻燃处理,延缓火灾蔓延速度,对减少生命财产损失非常有意义。目前工业发达国家和地区制定了相应的纺织品阻燃标准及测试方法(如欧盟针对家纺织物的BS-5852:2006阻燃测试标准),有些国家还出台相关法律进行强制执行。这促进了各国工业部门和研究部门对纺织品阻燃的研究,因此推动了阻燃涂层胶的发展。
现有的阻燃涂层胶几乎都是采用复配技术,多数产品为溴锑型,其将十溴联苯醚与三氧化二锑分散于水性高分子乳液中,然后添加其他助剂,增稠后使用。阻燃机理方面主要以气相阻燃机理为主,缺乏成碳能力,不能对火源进行有效的隔绝,很难通过BS-5852:2006阻燃测试标准。膨胀型阻燃剂受热时,表面生成一层起到隔热、隔氧和抑烟,并能防止产生熔滴,具有一定厚度的均匀碳质泡沫层,该碳层具有良好的阻燃性能,很好的弥补了气相阻燃剂的缺陷;然而,单独采用膨胀型阻燃剂应用于涂层,虽然能成碳阻燃,但在抑制续燃和阻燃方面仍有不足,其在阻燃过程中甚至产生比溴锑型产品更多的烟雾和更大的烟毒性。
申请号为2013101605558的中国专利申请,采用微胶囊化聚磷酸铵作为阻燃剂,三氧化二锑为协效剂制得阻燃涂层胶,用于纺织品阻燃涂层整理;申请号为2008100631342的中国专利申请,采用溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、阻燃协效剂构成阻燃体系,再辅助以发泡剂、稳泡剂、防沉剂和手感剂,制得发泡阻燃涂层胶,用于纺织品的泡沫阻燃整理。但它们涂层整理后的纺织品都很难通过BS-5852:2006阻燃测试标准,主要原因在于,申请号为2013101605558的中国专利申请虽然使用了膨胀型阻燃剂,但是应用于纺织品阻燃涂层领域,成碳效果较塑料领域差很多,形成的碳层不够连续,不能有效的隔绝火焰,所以很难通过BS-5852:2006阻燃测试标准;申请号为2008100631342的中国专利申请主要以气相阻燃剂为主,不能形成膨胀碳层,遇火织物直接被烧开,火焰直接与织物包裹的海绵接触,海绵为易燃品,点燃后无法自熄,因而不能通过BS5852:2006阻燃测试标准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷,提供一种遇火后发生交联反应能在纺织品表面生成一层连续致密碳层的纺织品用水性阻燃涂层胶,以有效的隔绝火焰。
为此,本发明采用如下的技术方案:一种纺织品用水性阻燃涂层胶,其包含下列重量份数的组分:由30-60份水性聚氨酯乳液和40-70份水性聚丙烯酸酯乳液组成的水性基体乳液100份,溴系阻燃剂30-60份,多羟基化合物10-40份,磷系阻燃剂5-10份,阻燃协效剂5-20份,增稠剂5-10份,水性封端异氰酸酯0.5份,手感剂0.3-0.5份;
所述的多羟基化合物采用下述方法制备:三季戊四醇与异氰酸酯按摩尔比1.5-2.0:1在丁酮中60-80℃反应2-3小时,反应完毕后再脱除丁酮、干燥。
多羟基化合物的合成路线如下所示(以2,6-TDI与三季戊四醇反应合成二聚体为例,其它情况以此类推):
本发明将自制的多羟基化合物作为大分子碳源与气相阻燃剂相结合,多羟基化合物较经典膨胀型阻燃体系中的碳源季戊四醇,羟基数量多出十几倍甚至更多,而且,涂层胶在高温焙烘中,水性封端异氰酸酯解封端产生的NCO基团,还会将多羟基化合物进一步大分子化和交联化,所以,本发明产品涂层织物遇火后,发生交联反应,在纺织品表面生成一层连续致密碳层,有效的隔绝火焰,克服了经典膨胀型阻燃剂应用于纺织品阻燃涂层时所存在的成碳不连续、碳层脆薄,易被火焰烧开的缺陷;同时,本发明将传统的溴锑型阻燃剂与膨胀型阻燃剂结合起来,弥补了单独使用膨胀型阻燃剂所导致的火焰不易猝灭、在织物表面续燃不止的缺点,同时续燃时间短,在很大程度上降低了燃烧时的烟密度,有利于降低对人的毒害。
进一步,所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-已二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯中的一种或多种组合。
进一步,所述的水性聚氨酯乳液为阴离子型,固含量26-40%,pH值7.0-10.0。
进一步,所述的水性聚丙烯酸酯乳液的玻璃化转变温度为-30℃至40℃,固含量30-50%,pH值7.0-10.0。
进一步,所述的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、八溴醚、五溴甲苯、六溴苯、四溴双酚A中的一种或多种组合。
进一步,所述的磷系阻燃剂为磷酸三乙酯、磷酸三(2-丁氧乙基)酯、双酚A双(二苯基磷酸酯)、间亚苯基四苯基双磷酸酯中的一种或多种组合。
进一步,所述的阻燃协效剂为三氧化二锑、硼酸锌、氧化锌中的一种或多种组合。
进一步,所述的增稠剂为聚丙烯酸酯乳液、缔合型水性聚氨酯乳液中的一种或两种组合。
进一步,所述的手感剂为有机硅乳液。
本发明的另一技术方案是提供上述纺织品用水性阻燃涂层胶的制备方法,包括如下步骤:在分散釜中加入水性聚氨酯乳液和水性丙烯酸酯乳液,充分搅拌混合均匀;接着,依次加入溴系阻燃剂、多羟基化合物、磷系阻燃剂、阻燃协效剂、水性封端异氰酸酯和手感剂,搅拌均匀;然后,对上述混合物进行研磨处理,使其乳胶粒子直径小于10μm;最后,加入增稠剂,充分搅拌,过滤后即得纺织品用水性阻燃涂层胶。
本发明制得的水性阻燃涂层胶,应用于织物的涂层整理,赋予织物优异的阻燃性能,遇火成碳连续致密,可以通过BS-5852:2006阻燃测试标准,同时还可以提高织物的静水压、撕破强力;使用过程中不释放甲醛、挥发性溶剂等有毒物质,安全环保,具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明实施例4与对比例1,2测试BS5852后照片(涤纶织物)。
图2为本发明实施例4与对比例1,2测试BS5852后照片(被织物包裹海绵)。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明作进一步说明。
实施例1-3:多羟基化合物的合成
实施例1
甲苯二异氰酸酯:174g(1mol)
三季戊四醇:559g(1.5mol)
丁酮:200-300g
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入559g的三季戊四醇,开动搅拌,加入适量丁酮,搅拌均匀后,将174g甲苯二异氰酸酯加入四口瓶中,缓慢升温至70℃下反应2-3h,至NCO含量至理论值(用二正丁胺滴定法对其进行检测),脱除丁酮,干燥,得到多羟基化合物。
实施例2
异佛尔酮二异氰酸酯:222g(1mol)
三季戊四醇:596g(1.6mol)
丁酮:200-300g
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入596g的三季戊四醇,开动搅拌,加入适量丁酮,搅拌均匀后,将222g异佛尔酮二异氰酸酯加入四口瓶中,缓慢升温至75℃下反应2-3h,至NCO含量至理论值(用二正丁胺滴定法对其进行检测),脱除丁酮,干燥,得到多羟基化合物。
实施例3
二苯基甲烷二异氰酸酯:250g(1mol)
三季戊四醇:745g(2.0mol)
丁酮:300-400g
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入745g的三季戊四醇,开动搅拌,加入适量丁酮,搅拌均匀后,将250g二苯基甲烷二异氰酸酯加入四口瓶中,缓慢升温至65℃下反应2-3h,至NCO含量至理论值(用二正丁胺滴定法对其进行检测),脱除丁酮,干燥,得到多羟基化合物。
实施例4-8:水性阻燃涂层胶的制备
实施例4
实施例5
实施例6
实施例7
实施例8
上述实施例4-8的制备方法如下:
首先,在分散釜中加入水性聚氨酯乳液和水性丙烯酸酯乳液,充分搅拌混合均匀;然后,依次加入溴系阻燃剂、多羟基化合物、阻燃协效剂、水性封端异氰酸酯和手感剂,搅拌均匀;对上述混合物进行研磨处理,使其乳胶粒子直径小于10μm;最后,加入增稠剂,充分搅拌,过滤后既得成品。
本发明制得的水性阻燃涂层胶物理指标如下:
1.外观:乳白色粘稠状液体;
2.固含量:48-60%;
3.粘度:500-1000mPa.s;
4.放置稳定性:3个月;
5.pH值:7.0-10.0。
对实施例4中制备的水性阻燃涂层胶进行应用性能评价。选涤纶低弹丝作为基布,上浆量为80-100g/m2。测试静水压、剥离强度、耐水洗牢度、拉伸断裂强力、成碳性能、阻燃性能、续燃时间、烟密度。从表1、2数据可得,本发明制备水性阻燃胶较对比例1溴锑型阻燃胶和对比例2膨胀型阻燃胶,在剥离强度(与织物的结合牢度),静水压、拉伸断裂强力、耐水洗牢度都略有提高,在成碳性能方面明显优于对比例1溴锑型阻燃胶,可以通过BS5852:2006阻燃测试标准。由表2可知,将自制的多羟基化合物与气相阻燃剂配合,所制备的阻燃胶成碳性能优异,续燃时间短、烟密度低,在应对BS5852阻燃测试标准方面具有明显的优势。
表1阻燃胶配方
阻燃涂层胶 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
水性聚氨酯乳液 | 30 | 30 | 30 |
水性丙烯酸乳液 | 70 | 70 | 70 |
十溴二苯乙烷 | 35 | 0 | 54 |
三氧化二锑 | 13 | 0 | 18 |
自制多羟基化合物 | 18 | 60 | 0 |
磷酸三(β-氯乙基)酯 | 6 | 12 | 0 |
有机硅乳液 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
缔合型聚氨酯乳液 | 3 | 3 | 3 |
水性封端异氰酸酯 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
表2水性阻燃胶在织物上的应用性能
“—”表示,由于引燃了不阻燃的海绵,火焰不会自熄,只能强制熄灭无法统计续燃时间。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种纺织品用水性阻燃涂层胶,其包含下列重量份数的组分:由30-60份水性聚氨酯乳液和40-70份水性聚丙烯酸酯乳液组成的水性基体乳液100份,溴系阻燃剂30-60份,多羟基化合物10-40份,磷系阻燃剂5-10份,阻燃协效剂5-20份,增稠剂5-10份,水性封端异氰酸酯0.5份,手感剂0.3-0.5份;
所述的多羟基化合物采用下述方法制备:三季戊四醇与异氰酸酯按摩尔比1.5-2.0:1在丁酮中60-80℃反应2-3小时,反应完毕后再脱除丁酮、干燥;
所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-已二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯中的一种或多种组合。
2.根据权利要求1所述的纺织品用水性阻燃涂层胶,其特征在于,所述的水性聚氨酯乳液为阴离子型,固含量26-40%,pH值7.0-10.0。
3.根据权利要求1所述的纺织品用水性阻燃涂层胶,其特征在于,所述的水性聚丙烯酸酯乳液的玻璃化转变温度为-30℃至40℃,固含量30-50%,pH值7.0-10.0。
4.根据权利要求1所述的纺织品用水性阻燃涂层胶,其特征在于,所述的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、八溴醚、五溴甲苯、六溴苯、四溴双酚A中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的纺织品用水性阻燃涂层胶,其特征在于,所述的磷系阻燃剂为磷酸三乙酯、磷酸三(2-丁氧乙基)酯、双酚A双(二苯基磷酸酯)、间亚苯基四苯基双磷酸酯中的一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的纺织品用水性阻燃涂层胶,其特征在于,所述的阻燃协效剂为三氧化二锑、硼酸锌、氧化锌中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的纺织品用水性阻燃涂层胶,其特征在于,所述的增稠剂为聚丙烯酸酯乳液、缔合型水性聚氨酯乳液中的一种或两种组合。
8.根据权利要求1所述的纺织品用水性阻燃涂层胶,其特征在于,所述的手感剂为有机硅乳液。
9.权利要求1-8任一项所述纺织品用水性阻燃涂层胶的制备方法,包括如下步骤:在分散釜中加入水性聚氨酯乳液和水性丙烯酸酯乳液,充分搅拌混合均匀;接着,依次加入溴系阻燃剂、多羟基化合物、磷系阻燃剂、阻燃协效剂、水性封端异氰酸酯和手感剂,搅拌均匀;然后,对上述混合物进行研磨处理,使其乳胶粒子直径小于10μm;最后,加入增稠剂,充分搅拌,过滤后即得纺织品用水性阻燃涂层胶。
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