CN106801336B - 一种阻燃性羊毛织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃性羊毛织物及其制备方法，包括羊毛织物在以1,2,3,4‑丁烷四羧酸丁烷为主要成分的溶液中预处理，磷酸硼/硅溶胶的制备，以及掺杂有磷酸硼的硅溶胶整理羊毛织物等过程。本发明所述方法制备获得的羊毛织物具有良好的阻燃性，且手感和舒适性好，耐久性高；本发明所述方法采用酸性的工业硅胶，整理工艺简单，适合大批量生产；本发明所述的制备方法无有毒试剂的使用，过程绿色环保。

Description

一种阻燃性羊毛织物及其制备方法
技术领域
本发明属于纺织化学技术领域，涉及一种功能性纺织品及其制备方法，具体为一种阻燃性羊毛织物及其制备方法。
背景技术
随着我国经济等的迅猛发展，环境问题的日益突出以及特殊领域的功能需求，人们对各种功能纺织品的需求也越来越多，并向着更高标准、更加持久的方向发展。目前研究较多的两个领域，一是制备功能化纤维然后与普通纤维混纺、交织，二是进行织物的功能后整理。要制备具有阻燃性能的纺织品一般采用后者，但其会对织物手感和舒适性有影响，且存在耐久性问题。溶胶-凝胶技术应用于纺织品的功能整理始于20世纪末21世纪初，开辟了织物功能整理的新领域。
溶胶-凝胶(sol-gel)是一种可以制备从零维到三维宏观或微观材料的湿化学处理方法。该技术基本反应过程可以用三个阶段来表述：
(1)以含高活性组分的金属盐(或烷氧基化合物)为前驱体，并在催化剂的作用下，经水解缩合生成初生溶胶粒子(粒径为2nm左右)
(2)溶胶粒子聚集生长，成为次生粒子；
(3)次生粒子相互连接成链，进而在整个液体介质中扩展成三维网络结构，形成凝胶。
在合适条件下溶胶是非常稳定的，其金属成分可任意掺杂或组合，从而获得各种性能的复合溶胶体系。
羊毛纤维是物理、化学结构均较为复杂的天然蛋白质纤维，是纺织工业的重要原料。由于羊毛吸湿性好、保暖舒适、手感柔软丰满，质地坚牢，有良好的弹性；光泽自然、柔和，因此被广泛应用于在建筑、服用、家纺等领域。羊毛的高着火温度和含氮量以及较低的燃烧值，决定了其自身具有较好的阻燃特性，但随着羊毛纺织品的广泛应用，羊毛的天然阻燃性能已经远远满足不了人们对羊毛阻燃水平的需要，尤其是在儿童服装、公共装饰用品和防护服装等需要织物有良好阻燃性能的方面，因此，阻燃性羊毛的开发应用非常必要。
磷酸硼(BPO4)，是一种应用非常广泛的无机材料，它是由P和B与O原子形成的白色正四面体晶体，其晶体结构中含有由PO4和BO4四面体，它是两个水溶性的、低熔点的硼氧化物与磷氧化物的共聚物，这种共聚物的结构与硅石相似。BPO4化学性质稳定、具有较高的软化点，它可用作有机反应如：脱水、脱氢、异构化、烷基化、高聚物的催化裂化和氧化反应等的催化剂；也可以作为一种具有P和B协同作用阻燃剂。
发明内容
解决的技术问题：为了克服现有技术中的缺陷，获得一种具有良好阻燃性的羊毛织物，且手感和舒适性好，耐久性高，本发明提供了一种阻燃性羊毛织物及其制备方法。
技术方案：一种阻燃性羊毛织物的制备方法，包含以下步骤：
(1)常温条件下，将质量比为6～12:6～9:150的1,2,3,4-丁烷四羧酸丁烷、次亚磷酸钠和去离子水进行混合，采用浸轧-烘干法对羊毛织物进行预处理；
(2)将质量比为3～6:50的磷酸硼和去离子水于60～90℃溶解，并搅拌至溶液呈透明；
(3)将步骤(2)制备的磷酸硼溶液以20～30滴/分钟的速度滴加至工业硅溶胶中，在60～90℃条件下反应2～3小时，其中，磷酸硼溶液与工业硅溶胶的质量比为50:90～110；
(4)将经步骤(1)预处理后的羊毛织物浸渍于步骤(3)的产物中，浸渍10分钟后取出，然后采用二浸二轧，轧余率为90～100％，80℃预烘3分钟，160～200℃焙烘1～3分钟的工艺流程进行整理。
优选的，步骤(1)中1,2,3,4-丁烷四羧酸丁烷的浓度为90g/L，次亚磷酸钠的浓度为60g/L。
优选的，步骤(2)中磷酸硼的浓度为45g/L。
优选的，步骤(3)中磷酸硼溶液与工业硅溶胶的混合质量比为50:100。
优选的，步骤(4)中织物的轧余率为90％，焙烘温度180℃，时间为3分钟。
任一所述方法制备获得的阻燃性羊毛织物。
有益效果：(1)本发明所述方法制备获得的羊毛织物具有良好的阻燃性，且手感和舒适性好，耐久性高；(2)本发明所述方法采用酸性的工业硅胶，整理工艺简单，适合大批量生产；(3)本发明所述的制备方法无有毒试剂的使用，过程绿色环保。
附图说明
图1是本发明制备获得的羊毛织物垂直燃烧图；
其中a为对照例1制备获得的羊毛织物垂直燃烧图，b为实施例1制备获得的羊毛织物垂直燃烧图；
图2是对照例1制备获得的羊毛织物的扫描电镜图；
图3是实施例1制备获得的羊毛织物的扫描电镜图；
图4是实施例3制备获得的羊毛织物的扫描电镜图；
图5是实施例7制备获得的羊毛织物的扫描电镜图。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
对照例1
将质量比为4.5:50的磷酸硼和去离子水于80℃的条件下进行溶解，直至溶液呈无色，然后将质量比为50:100的磷酸硼溶液和工业用硅溶胶进行混合，并在80℃的条件下反应3h，最后将未经过预处理的织物在所制备的掺杂硅溶胶中浸渍10min，采用二浸二轧(轧余率90％～100％)→80℃预烘3min→180℃焙烘3min的整理工艺进行整理。
经测试，整理后的羊毛织物的极限氧指数为31.1％，经30次水洗后，极限氧指数为25.0％。另外。在织物垂直燃烧测试中，未整理的羊毛织物损毁长度为30cm，整理后但未经过水洗的羊毛织物损毁长度为14.7cm。
实施例1
将质量比为7.5:6:150的1,2,3,4-丁烷四羧酸丁烷、次亚磷酸钠和去离子水在常温下进行混合，然后将未整理的羊毛织物在上述溶液中浸渍10min取出，采用立式小轧车对织物进行二浸二轧(轧余率90％～100％)，放入定型机中于80℃烘5min。
将质量比为4.5:50的磷酸硼和去离子水于80℃的条件下进行溶解，直至溶液呈无色，然后将质量比为50:100的磷酸硼溶液和工业用硅溶胶进行混合，并在80℃的条件下反应3h，最后将经过预处理的织物在所制备的掺杂硅溶胶中浸渍10min，采用二浸二轧(轧余率90％～100％)→80℃预烘3min→180℃焙烘3min的整理工艺进行整理。
经测试，整理后的羊毛织物的极限氧指数为33.9％，经30次水洗后，极限氧指数为26.9％。另外。在织物垂直燃烧测试中，未整理的羊毛织物损毁长度为30cm，整理后但未经过水洗的羊毛织物损毁长度为12.6cm。
如图1所示，在垂直燃烧试验中对照例1的羊毛织物损毁长度明显较实施例1制备的羊毛织物长。如图2所示，对照例1中掺杂有磷酸硼的硅溶胶可以整理到织物表面；而图3表明经过预处理的羊毛织物能够与掺杂硅溶胶更好的结合，使得纤维之间的缝隙被填充，织物变的更加光滑。
实施例2
质量比为12:9:150的1,2,3,4-丁烷四羧酸丁烷、次亚磷酸钠和去离子水在常温下进行混合，然后将未整理的羊毛织物在上述溶液中浸渍10min取出，采用立式小轧车对织物进行二浸二轧(轧余率90％～100％)，放入定型机中于80℃烘5min。
将质量比为4.5:50的磷酸硼和去离子水于80℃的条件下进行溶解，直至溶液呈无色，然后将质量比为50:100的磷酸硼溶液和工业用硅溶胶进行混合，并在80℃的条件下反应3h，最后将经过预处理的织物在所制备的掺杂硅溶胶中浸渍10min，采用二浸二轧(轧余率90％～100％)→80℃预烘3min→180℃焙烘3min的整理工艺进行整理。
经测试，整理后的羊毛织物的极限氧指数为32.4％，经30次水洗后，极限氧指数为27.2％。另外。在织物垂直燃烧测试中，未整理的羊毛织物损毁长度为30cm，整理后但未经过水洗的羊毛织物损毁长度为13.7cm。
实施例3
质量比为7.5:6:150的1,2,3,4-丁烷四羧酸丁烷、次亚磷酸钠和去离子水在常温下进行混合，然后将未整理的羊毛织物在上述溶液中浸渍10min取出，采用立式小轧车对织物进行二浸二轧(轧余率90％～100％)，放入定型机中于80℃烘5min。
将质量比为4.5:50的磷酸硼和去离子水于80℃的条件下进行溶解，直至溶液呈无色，然后将质量比为50:100的磷酸硼溶液和工业用硅溶胶进行混合，并在80℃的条件下反应3h，最后将经过预处理的织物在所制备的掺杂硅溶胶中浸渍10min，采用二浸二轧(轧余率90％～100％)→80℃预烘3min→180℃焙烘1min的整理工艺进行整理。
经测试，整理后的羊毛织物的极限氧指数为30.3％，经30次水洗后，极限氧指数为25.8％。另外。在织物垂直燃烧测试中，未整理的羊毛织物损毁长度为30cm，整理后但未经过水洗的羊毛织物损毁长度为15.8cm。
如图4可见，纤维之间还存在空隙，这可能是因为焙烘时间过短，部分预处理的溶液没有完全反应所致。
实施例4
质量比为7.5:6:150的1,2,3,4-丁烷四羧酸丁烷、次亚磷酸钠和去离子水在常温下进行混合，然后将未整理的羊毛织物在上述溶液中浸渍10min取出，采用立式小轧车对织物进行二浸二轧(轧余率90％～100％)，放入定型机中于80℃烘5min。
将质量比为4.5:50的磷酸硼和去离子水于80℃的条件下进行溶解，直至溶液呈无色，然后将质量比为50:100的磷酸硼溶液和工业用硅溶胶进行混合，并在80℃的条件下反应3h，最后将经过预处理的织物在所制备的掺杂硅溶胶中浸渍10min，采用二浸二轧(轧余率90％～100％)→80℃预烘3min→180℃焙烘2min的整理工艺进行整理。
经测试，整理后的羊毛织物的极限氧指数为31.8％，经30次水洗后，极限氧指数为26.4％。另外。在织物垂直燃烧测试中，未整理的羊毛织物损毁长度为30cm，整理后但未经过水洗的羊毛织物损毁长度为14.2cm。
实施例5
质量比为7.5:6:150的1,2,3,4-丁烷四羧酸丁烷、次亚磷酸钠和去离子水在常温下进行混合，然后将未整理的羊毛织物在上述溶液中浸渍10min取出，采用立式小轧车对织物进行二浸二轧(轧余率90％～100％)，放入定型机中于80℃烘5min。
将质量比为6:50的磷酸硼和去离子水于80℃的条件下进行溶解，直至溶液呈无色，然后将质量比为50：100的磷酸硼溶液和工业用硅溶胶进行混合，并在80℃的条件下反应3h，最后将经过预处理的织物在所制备的掺杂硅溶胶中浸渍10min，采用二浸二轧(轧余率90％～100％)→80℃预烘3min→180℃焙烘3min的整理工艺进行整理。
经测试，整理后的羊毛织物的极限氧指数为32.9％，经30次水洗后，极限氧指数为25.8％。另外。在织物垂直燃烧测试中，未整理的羊毛织物损毁长度为30cm，整理后但未经过水洗的羊毛织物损毁长度为13.4cm。
实施例6
质量比为7.5:6:150的1,2,3,4-丁烷四羧酸丁烷、次亚磷酸钠和去离子水在常温下进行混合，然后将未整理的羊毛织物在上述溶液中浸渍10min取出，采用立式小轧车对织物进行二浸二轧(轧余率90％～100％)，放入定型机中于80℃烘5min。
将质量比为4.5:50的磷酸硼和去离子水于80℃的条件下进行溶解，直至溶液呈无色，然后将质量比为50:100的磷酸硼溶液和工业用硅溶胶进行混合，并在80℃的条件下反应3h，最后将经过预处理的织物在所制备的掺杂硅溶胶中浸渍10min，采用二浸二轧(轧余率90％～100％)→80℃预烘3min→190℃焙烘3min的整理工艺进行整理。
经测试，整理后的羊毛织物的极限氧指数为32.1％，经30次水洗后，极限氧指数为26.4％。另外。在织物垂直燃烧测试中，未整理的羊毛织物损毁长度为30cm，整理后的羊毛织物损毁长度为14.2cm。
实施例7
质量比为7.5:6:150的1,2,3,4-丁烷四羧酸丁烷、次亚磷酸钠和去离子水在常温下进行混合，然后将未整理的羊毛织物在上述溶液中浸渍10min取出，采用立式小轧车对织物进行二浸二轧(轧余率90％～100％)，放入定型机中于80℃烘5min。
将质量比为4.5:50的磷酸硼和去离子水于80℃的条件下进行溶解，直至溶液呈无色，然后将质量比为50:100的磷酸硼溶液和工业用硅溶胶进行混合，并在80℃的条件下反应3h，最后将经过预处理的织物在所制备的掺杂硅溶胶中浸渍10min，采用二浸二轧(轧余率90％～100％)→80℃预烘3min→200℃焙烘3min的整理工艺进行整理。
经测试，整理后的羊毛织物的极限氧指数为30.7％，经30次水洗后，极限氧指数为25.6％。另外。在织物垂直燃烧测试中，未整理的羊毛织物损毁长度为30cm，整理后的羊毛织物损毁长度为15.3cm。
如图5所示，纤维有断裂的痕迹，这可能是因为焙烘温度过高所致。

Claims (5)

1.一种阻燃性羊毛织物的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）常温条件下，将质量比为6～12：6～9:150的1,2,3,4-丁烷四羧酸丁烷、次亚磷酸钠和去离子水进行混合，采用浸轧-烘干法对羊毛织物进行预处理；
（2）将质量比为3～6：50的磷酸硼和去离子水于60～90℃溶解，并搅拌至溶液呈透明；
（3）将步骤（2）制备的磷酸硼溶液以20～30滴/分钟的速度滴加至工业硅溶胶中，在60～90℃条件下反应2～3小时，其中，磷酸硼溶液与工业硅溶胶的质量比为50:90～110；
（4）将经步骤（1）预处理后的羊毛织物浸渍于步骤（3）的产物中，浸渍10分钟后取出，然后采用二浸二轧，轧余率为90～100%，80℃预烘3分钟，160～200℃焙烘1～3分钟的工艺流程进行整理；
其中，步骤（2）中磷酸硼的浓度为45 g/L。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃性羊毛织物的制备方法，其特征在于，步骤（1）中1,2,3,4-丁烷四羧酸丁烷的浓度为90 g/L，次亚磷酸钠的浓度为60 g/L。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃性羊毛织物的制备方法，其特征在于，步骤（3）中磷酸硼溶液与工业硅溶胶的混合质量比为50:100。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃性羊毛织物的制备方法，其特征在于，步骤（4）中织物的轧余率为90%，焙烘温度180℃，时间为3分钟。
5.权利要求1～4任一所述方法制备获得的阻燃性羊毛织物。
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