CN106977772A - 用于消防作业的防火型纺织材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于消防作业的防火型纺织材料及其制备方法，其以苎麻纤维、聚对苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、丙烯酸甲酯为主要成分，通过加入二乙基间甲酰胺、没食子酸丙酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷、木棉、3,4‑氧化二苯胺、琥珀酸二辛酯磺酸钠、磷脂酰胆碱、硅烷偶联剂、粘合剂、去离子水，辅以磁力搅拌、升温水浴、球磨处理、高压均质、螺杆挤出等工艺，使得制备而成的纺织材料具备优异的阻燃性能，且材料自身强度较高，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

Description

用于消防作业的防火型纺织材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织材料技术领域，特别涉及用于消防作业的防火型纺织材料及其制备方法。
背景技术
纺织材料是指纤维及纤维制品，具体表现为纤维、纱线、织物及其复合物。现代纺织中，纺织新材料的研发，特别是纳米纤维的开发和使用，突破了传统意义上的纺织材料概念。纺织材料成为软物质材料的重要组成部分，以“形”及其复合形式为研究主体是纺织材料的基本特征之一。
传统的纺织材料主要是指纤维，纤维是纺织材料的基本单元。纤维的来源、组成、制备、形态、性能极其丰富与复杂。简单来说，纤维分为天然纤维和化学纤维两大类。根据纤维的物质来源属性将天然纤维分为植物类纤维、动物类纤维和矿物类纤维。按原料、加工方法和组成成分的不同，又可分为再生纤维、合成纤维和无机纤维三类。目前化学纤维因其优异的使用性能占据了市场的主导。但每种化学纤维在具备优点的同时，也存在着诸多不足。
以下列举了几种主要的化学纤维的特点：
腈纶：腈纶纤维有人造羊毛之称。具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、不怕虫蛀等优点。但其缺点是易起球，易起静电，易吸附灰尘，抗皱性差，且弹力差。
氨纶，是聚氨基甲酸酯纤维的简称，是一种弹性纤维。氨纶可用于为满足舒适性要求需要可以拉伸的服装，弹性最好，有较好的耐光、耐酸、耐碱、耐磨性。手感柔软、并且不起皱，可始终保持原来的轮廓。但其强度差，吸湿差。
锦纶，又称“聚酰纤维”，国外有“尼龙”等名称。不论纤维在干态还是湿态，都不宜拉断，强力大，没有蚕丝柔软。最大优点是结实耐磨，是最优的一种。密度小，织物轻，弹性好，耐疲劳破坏，化学稳定性也很好，耐碱不耐酸。最大缺点是耐日光性不好，织物久晒就会变黄，强度下降，吸湿也不好，但比腈纶，涤纶好。耐热性差，耐日晒性差，有静电。涤纶，又叫聚脂纤维，针织涤纶面料按其质量优劣分为一等品、二等品、三等品和等外品。优点在于弹性好而光滑；抗皱性和保温性好；强度高、易洗快干；耐热性好；耐光性稳定；耐磨性强；化学性能稳定；缺点是吸水性差；易产生静电。
丙纶，是用石油精炼的副产物丙烯为原料制得的合成纤维等规聚丙烯纤维的中国商品名。又称聚丙烯纤维。丙纶的吸湿性很小，几乎不吸湿，一般大气条件下的回潮率接近于零。但它有芯吸作用，能通过织物中的毛细管传递水蒸气，但本身不起任何吸收作用。缺点是丙纶耐光性较差，热稳定性也较差，易老化，不耐熨烫。
粘胶纤维，是木材、棉短绒以及竹、芦苇、甘蔗渣、麦秆等各种植物纤维制成。在12种主要纺织纤维中，粘胶纤维的含湿率最符合人体皮肤的生理要求，具有光滑凉爽、透气、抗静电、染色绚丽等特性。但同时也存在缺乏弹性，易变形，打皱和产生下垂现象等缺陷。
因此，从材料科学发展的角度来看，单纯的化学纤维或天然纤维并不能满足现代社会日益增长的对于防止材料性能的要求，如何在现有纤维材料的基础上，通过添加其他有机或无极类化学成分，并配合相应的生产工艺，制备出一种优于普通纤维材料的复合纺织材料就显得尤为必要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供用于消防作业的防火型纺织材料，通过采用特定的原料进行组合，配合特定的生产工艺，使得制备而成的纺织材料具备优异的阻燃性能，且材料自身强度较高，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
用于消防作业的防火型纺织材料，由下列重量份的原料制成：苎麻纤维45-55份、聚对苯二甲酸乙二酯40-50份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯30-40份、丙烯酸甲酯28-32份、二乙基间甲酰胺20-25份、没食子酸丙酯16-20份、脂肪醇聚氧乙烯醚12-14份、聚乙二醇8-10份、聚二甲基硅氧烷6-8份、木棉6-8份、3,4-氧化二苯胺4-6份、琥珀酸二辛酯磺酸钠3-5份、磷脂酰胆碱1-3份、硅烷偶联剂2-4份、粘合剂2-4份、去离子水160份。
优选地，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH-590、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560中的任意一种。
优选地，所述粘合剂选自亚磺酰胺、环氧树脂、聚乙烯醇中的任意一种。
所述的用于消防作业的防火型纺织材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将聚对苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、二乙基间甲酰胺、没食子酸丙酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇和去离子水混合，置于磁力搅拌机上以转速650-750r/min搅拌35-45min,随后升温至80-90℃，水浴15-25min，得到初步混合物；
(3)将苎麻纤维、木棉、琥珀酸二辛酯磺酸钠共同置于球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为220-280r/min，球磨时间为1-2h，使混合物中各组分分散均匀，得球磨混合物；
(4)将步骤(2)的初步混合物和步骤(3)的球磨混合物共同加入高压均质机，再加入聚二甲基硅氧烷、3,4-氧化二苯胺、磷脂酰胆碱、硅烷偶联剂、粘合剂，混合均匀，随后在350-360℃下熔融，得中间产物；
(5)将步骤(4)所得的中间产物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，随后在烘箱中于40-50℃条件下干燥、切粒，得到成品纺织材料。
优选地，所述步骤(4)中高压均质机的压力为16-18Mpa。
优选地，所述步骤(5)中，双螺杆挤出机的螺杆转速为250-280r/min，双螺杆挤出机各区段的温度为：一区温度170-190℃，二区温度200-210℃，三区温度235-250℃，四区温度175-185℃。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明的用于消防作业的防火型纺织材料以苎麻纤维、聚对苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、丙烯酸甲酯为主要成分，通过加入二乙基间甲酰胺、没食子酸丙酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷、木棉、3,4-氧化二苯胺、琥珀酸二辛酯磺酸钠、磷脂酰胆碱、硅烷偶联剂、粘合剂、去离子水，辅以磁力搅拌、升温水浴、球磨处理、高压均质、螺杆挤出等工艺，使得制备而成的纺织材料具备优异的阻燃性能，且材料自身强度较高，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
(2)本发明的用于消防作业的防火型纺织材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
(1)按照重量份称取苎麻纤维45份、聚对苯二甲酸乙二酯40份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯30份、丙烯酸甲酯28份、二乙基间甲酰胺20份、没食子酸丙酯16份、脂肪醇聚氧乙烯醚12份、聚乙二醇8份、聚二甲基硅氧烷6份、木棉6份、3,4-氧化二苯胺4份、琥珀酸二辛酯磺酸钠3份、磷脂酰胆碱1份、硅烷偶联剂KH-590 2份、亚磺酰胺2份、去离子水160份；
(2)将聚对苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、二乙基间甲酰胺、没食子酸丙酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇和去离子水混合，置于磁力搅拌机上以转速650r/min搅拌35min,随后升温至80℃，水浴15min，得到初步混合物；
(3)将苎麻纤维、木棉、琥珀酸二辛酯磺酸钠共同置于球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为220r/min，球磨时间为1h，使混合物中各组分分散均匀，得球磨混合物；
(4)将步骤(2)的初步混合物和步骤(3)的球磨混合物共同加入高压均质机，再加入聚二甲基硅氧烷、3,4-氧化二苯胺、磷脂酰胆碱、硅烷偶联剂KH-590、亚磺酰胺，混合均匀，随后在350℃下熔融，得中间产物，其中高压均质机的压力为16Mpa，；
(5)将步骤(4)所得的中间产物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，其中双螺杆挤出机的螺杆转速为250r/min，双螺杆挤出机各区段的温度为：一区温度170℃，二区温度200℃，三区温度235℃，四区温度175℃，随后在烘箱中于40℃条件下干燥、切粒，得到成品纺织材料。
制得的用于消防作业的防火型纺织材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
(1)按照重量份称取苎麻纤维50份、聚对苯二甲酸乙二酯45份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯35份、丙烯酸甲酯30份、二乙基间甲酰胺22份、没食子酸丙酯18份、脂肪醇聚氧乙烯醚13份、聚乙二醇9份、聚二甲基硅氧烷7份、木棉7份、3,4-氧化二苯胺5份、琥珀酸二辛酯磺酸钠4份、磷脂酰胆碱2份、硅烷偶联剂KH-550 3份、环氧树脂3份、去离子水160份；
(2)将聚对苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、二乙基间甲酰胺、没食子酸丙酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇和去离子水混合，置于磁力搅拌机上以转速700r/min搅拌40min,随后升温至85℃，水浴20min，得到初步混合物；
(3)将苎麻纤维、木棉、琥珀酸二辛酯磺酸钠共同置于球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为250r/min，球磨时间为1.5h，使混合物中各组分分散均匀，得球磨混合物；
(4)将步骤(2)的初步混合物和步骤(3)的球磨混合物共同加入高压均质机，再加入聚二甲基硅氧烷、3,4-氧化二苯胺、磷脂酰胆碱、硅烷偶联剂KH-550、环氧树脂，混合均匀，随后在355℃下熔融，得中间产物，其中高压均质机的压力为17Mpa，；
(5)将步骤(4)所得的中间产物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，其中双螺杆挤出机的螺杆转速为265r/min，双螺杆挤出机各区段的温度为：一区温度180℃，二区温度205℃，三区温度245℃，四区温度180℃，随后在烘箱中于45℃条件下干燥、切粒，得到成品纺织材料。
制得的用于消防作业的防火型纺织材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
(1)按照重量份称取苎麻纤维55份、聚对苯二甲酸乙二酯50份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯40份、丙烯酸甲酯32份、二乙基间甲酰胺25份、没食子酸丙酯20份、脂肪醇聚氧乙烯醚14份、聚乙二醇10份、聚二甲基硅氧烷8份、木棉8份、3,4-氧化二苯胺6份、琥珀酸二辛酯磺酸钠5份、磷脂酰胆碱3份、硅烷偶联剂KH-560 4份、聚乙烯醇4份、去离子水160份；
(2)将聚对苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、二乙基间甲酰胺、没食子酸丙酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇和去离子水混合，置于磁力搅拌机上以转速750r/min搅拌45min,随后升温至90℃，水浴25min，得到初步混合物；
(3)将苎麻纤维、木棉、琥珀酸二辛酯磺酸钠共同置于球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为280r/min，球磨时间为2h，使混合物中各组分分散均匀，得球磨混合物；
(4)将步骤(2)的初步混合物和步骤(3)的球磨混合物共同加入高压均质机，再加入聚二甲基硅氧烷、3,4-氧化二苯胺、磷脂酰胆碱、硅烷偶联剂KH-560、聚乙烯醇，混合均匀，随后在360℃下熔融，得中间产物，其中高压均质机的压力为18Mpa，；
(5)将步骤(4)所得的中间产物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，其中双螺杆挤出机的螺杆转速为280r/min，双螺杆挤出机各区段的温度为：一区温度190℃，二区温度210℃，三区温度250℃，四区温度185℃，随后在烘箱中于50℃条件下干燥、切粒，得到成品纺织材料。
制得的用于消防作业的防火型纺织材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
(1)按照重量份称取苎麻纤维55份、聚对苯二甲酸乙二酯40份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯40份、丙烯酸甲酯28份、二乙基间甲酰胺25份、没食子酸丙酯16份、脂肪醇聚氧乙烯醚14份、聚乙二醇8份、聚二甲基硅氧烷8份、木棉6份、3,4-氧化二苯胺6份、琥珀酸二辛酯磺酸钠3份、磷脂酰胆碱3份、硅烷偶联剂KH-590 2份、环氧树脂4份、去离子水160份；
(2)将聚对苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、二乙基间甲酰胺、没食子酸丙酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇和去离子水混合，置于磁力搅拌机上以转速650r/min搅拌45min,随后升温至80℃，水浴25min，得到初步混合物；
(3)将苎麻纤维、木棉、琥珀酸二辛酯磺酸钠共同置于球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为220r/min，球磨时间为2h，使混合物中各组分分散均匀，得球磨混合物；
(4)将步骤(2)的初步混合物和步骤(3)的球磨混合物共同加入高压均质机，再加入聚二甲基硅氧烷、3,4-氧化二苯胺、磷脂酰胆碱、硅烷偶联剂KH-590、环氧树脂，混合均匀，随后在350℃下熔融，得中间产物，其中高压均质机的压力为18Mpa，；
(5)将步骤(4)所得的中间产物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，其中双螺杆挤出机的螺杆转速为250r/min，双螺杆挤出机各区段的温度为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度250℃，四区温度175℃，随后在烘箱中于50℃条件下干燥、切粒，得到成品纺织材料。
制得的用于消防作业的防火型纺织材料的性能测试结果如表1所示。
对比例1
(1)按照重量份称取苎麻纤维50份、聚对苯二甲酸乙二酯45份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯35份、丙烯酸甲酯30份、二乙基间甲酰胺22份、没食子酸丙酯18份、脂肪醇聚氧乙烯醚13份、聚乙二醇9份、聚二甲基硅氧烷7份、木棉7份、琥珀酸二辛酯磺酸钠4份、硅烷偶联剂KH-550 3份、环氧树脂3份、去离子水160份；
(2)将聚对苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、二乙基间甲酰胺、没食子酸丙酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇和去离子水混合，置于磁力搅拌机上以转速700r/min搅拌40min,随后升温至85℃，水浴20min，得到初步混合物；
(3)将苎麻纤维、木棉、琥珀酸二辛酯磺酸钠共同置于球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为250r/min，球磨时间为1.5h，使混合物中各组分分散均匀，得球磨混合物；
(4)将步骤(2)的初步混合物和步骤(3)的球磨混合物共同加入高压均质机，再加入聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂KH-550、环氧树脂，混合均匀，随后在355℃下熔融，得中间产物，其中高压均质机的压力为17Mpa，；
(5)将步骤(4)所得的中间产物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，其中双螺杆挤出机的螺杆转速为265r/min，双螺杆挤出机各区段的温度为：一区温度180℃，二区温度205℃，三区温度245℃，四区温度180℃，随后在烘箱中于45℃条件下干燥、切粒，得到成品纺织材料。
制得的用于消防作业的防火型纺织材料的性能测试结果如表1所示。
对比例2
(1)按照重量份称取苎麻纤维55份、聚对苯二甲酸乙二酯40份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯40份、丙烯酸甲酯28份、二乙基间甲酰胺25份、没食子酸丙酯16份、聚乙二醇8份、聚二甲基硅氧烷8份、木棉6份、3,4-氧化二苯胺6份、琥珀酸二辛酯磺酸钠3份、磷脂酰胆碱3份、硅烷偶联剂KH-590 2份、环氧树脂4份、去离子水160份；
(2)将聚对苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、二乙基间甲酰胺、没食子酸丙酯、聚乙二醇和去离子水混合，置于磁力搅拌机上以转速650r/min搅拌45min,随后升温至80℃，水浴25min，得到初步混合物；
(3)将苎麻纤维、木棉、琥珀酸二辛酯磺酸钠共同置于球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为220r/min，球磨时间为2h，使混合物中各组分分散均匀，得球磨混合物；
(4)将步骤(2)的初步混合物和步骤(3)的球磨混合物共同加入高压均质机，再加入聚二甲基硅氧烷、3,4-氧化二苯胺、磷脂酰胆碱、硅烷偶联剂KH-590、环氧树脂，混合均匀，随后在350℃下熔融，得中间产物，其中高压均质机的压力为18Mpa，；
(5)将步骤(4)所得的中间产物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，其中双螺杆挤出机的螺杆转速为250r/min，双螺杆挤出机各区段的温度为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度250℃，四区温度175℃，随后在烘箱中于50℃条件下干燥、切粒，得到成品纺织材料。
制得的用于消防作业的防火型纺织材料的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的用于消防作业的防火型纺织材料分别进行阻燃等级、有焰烟密度、断裂伸长率这几项性能测试。
表1
阻燃等级(UL94) 有焰烟密度 断裂伸长率(％)
实施例1 V-0 72 190
实施例2 V-0 69 210
实施例3 V-0 71 200
实施例4 V-0 73 190
对比例1 V-1 87 150
对比例2 V-1 91 140
本发明的用于消防作业的防火型纺织材料以苎麻纤维、聚对苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、丙烯酸甲酯为主要成分，通过加入二乙基间甲酰胺、没食子酸丙酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷、木棉、3,4-氧化二苯胺、琥珀酸二辛酯磺酸钠、磷脂酰胆碱、硅烷偶联剂、粘合剂、去离子水，辅以磁力搅拌、升温水浴、球磨处理、高压均质、螺杆挤出等工艺，使得制备而成的纺织材料具备优异的阻燃性能，且材料自身强度较高，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的用于消防作业的防火型纺织材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.用于消防作业的防火型纺织材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：苎麻纤维45-55份、聚对苯二甲酸乙二酯40-50份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯30-40份、丙烯酸甲酯28-32份、二乙基间甲酰胺20-25份、没食子酸丙酯16-20份、脂肪醇聚氧乙烯醚12-14份、聚乙二醇8-10份、聚二甲基硅氧烷6-8份、木棉6-8份、3,4-氧化二苯胺4-6份、琥珀酸二辛酯磺酸钠3-5份、磷脂酰胆碱1-3份、硅烷偶联剂2-4份、粘合剂2-4份、去离子水160份。
2.根据权利要求1所述的用于消防作业的防火型纺织材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH-590、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的用于消防作业的防火型纺织材料，其特征在于：所述粘合剂选自亚磺酰胺、环氧树脂、聚乙烯醇中的任意一种。
4.根据权利要求1～3任一所述的用于消防作业的防火型纺织材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将聚对苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、二乙基间甲酰胺、没食子酸丙酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇和去离子水混合，置于磁力搅拌机上以转速650-750r/min搅拌35-45min,随后升温至80-90℃，水浴15-25min，得到初步混合物；
(3)将苎麻纤维、木棉、琥珀酸二辛酯磺酸钠共同置于球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为220-280r/min，球磨时间为1-2h，使混合物中各组分分散均匀，得球磨混合物；
(4)将步骤(2)的初步混合物和步骤(3)的球磨混合物共同加入高压均质机，再加入聚二甲基硅氧烷、3,4-氧化二苯胺、磷脂酰胆碱、硅烷偶联剂、粘合剂，混合均匀，随后在350-360℃下熔融，得中间产物；
(5)将步骤(4)所得的中间产物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，随后在烘箱中于40-50℃条件下干燥、切粒，得到成品纺织材料。
5.根据权利要求4所述的用于消防作业的防火型纺织材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中高压均质机的压力为16-18Mpa。
6.根据权利要求4所述的用于消防作业的防火型纺织材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，双螺杆挤出机的螺杆转速为250-280r/min，双螺杆挤出机各区段的温度为：一区温度170-190℃，二区温度200-210℃，三区温度235-250℃，四区温度175-185℃。
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