CN107216791A - 一种织物用阻燃涂层胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纺织用助剂制备技术领域，具体涉及一种织物用阻燃涂层胶及其制备方法。本发明首先对纳米水滑石进行预处理，制得预处理纳米水滑石后对其进行改性，制得改性纳米水滑石，随后利用环氧树脂对水性聚氨酯乳液进行改性，制得改性水性聚氨酯乳液，再将改性纳米水滑石、分散剂、润湿剂和增稠剂等恒温搅拌混合，最后加入改性水性聚氨酯乳液高速搅拌，即可得织物用阻燃涂层胶，本发明所得阻燃涂层胶具有阻燃性能好，防渗水、透湿效果佳和耐洗性能良好的特点，同时阻燃涂层胶储存稳定性较好，是一种理想的织物后整理剂。

Description

一种织物用阻燃涂层胶及其制备方法
技术领域
本发明属于纺织用助剂制备技术领域，具体涉及一种织物用阻燃涂层胶及其制备方法。
背景技术
织物涂层是织物与高分子聚合物的复合，复合后纺织品的性能发生明显的变化，它不仅保留织物原有的功能，更增加了覆盖层的功能，织物涂层技术给纺织业制造功能性织物提供了更多的可能性，大大拓宽了纺织品的用途，应用领域也越来越广。织物阻燃涂层是近年来发展最快、最广泛的一种纺织后整理技术，这一整理技术实质上就是用粘合剂将阻燃剂成分粘附于纺织品表面，从而实现纺织品的整体阻燃效果。经阻燃涂层胶整理后的织物不仅具有阻燃的特殊性能，还具有防水透气的性能和丰满柔软的手感。
随着人们生活水平的提高，对阻燃织物的要求也越来越高，传统的织物阻燃涂层胶大量使用含卤阻燃剂，而含卤阻燃剂在高温环境下会分解出大量有毒有害烟气，易对环境和人体健康造成危害，因此，已逐步限制其使用。目前，环保磷氮类阻燃剂得到广泛应用，其中聚磷酸铵是使用最为广泛的磷氮类阻燃剂，其阻燃效果主要来自于磷氮协同效应，它具有阻燃性好、分散性好、化学稳定性高及毒性低等特点，但作为一种粉体填料应用于织物中，其自身较强的吸湿作用会导致织物阻燃性能及耐洗性能下降。
为解决聚磷酸铵吸湿性问题，普遍采取微胶囊包覆等方法，再将其应用于织物阻燃涂层胶中，如专利申请号CN201310160555.8公开了“用于纺织品的阻燃涂层胶及其制备方法”，其通过将结晶Ⅱ型聚磷酸铵包覆制造微胶囊化的聚磷酸铵阻燃剂以减少聚磷酸铵的吸湿性能，而后将包覆好的聚磷酸铵与溶剂型涂层胶、环状磷酸酯、三氧化二锑复配制成阻燃涂层胶用于纯棉帆布涂层，整理后织物具有阻燃效果。此种方法制得的阻燃涂层胶需要先对聚磷酸铵包覆，再复配其他原料制得最终产品，该方法生产工艺流程长、成本较高，同时采用溶剂型涂层胶不环保，并且使用该方法整理后的织物不具备除阻燃性能以外的其他性能。
又如2007年第12期《印染助剂》发表的“硅氧烷包覆聚磷酸铵协同阻燃剂的制备及在涂层剂中的应用”，其为改善聚磷酸铵吸湿性及阻燃涂层织物中存在的“霜化”等问题，采用溶胶-凝胶法对结晶Ⅱ型聚磷酸铵表面包覆聚硅氧烷，并将包覆后的阻燃剂与水性聚氨酯复配整理织物。整理后织物具备阻燃、抗渗水性能，但该涂层胶并不是发泡胶，整理后织物不透气，仅能应用于涤纶织物，且该方法生产工艺流程长，此外，整理后的织物不具备除阻燃、抗渗水性能以外的其他性能。
从上述专利技术和相关报道可以看出，现有织物阻燃涂层胶主要成分为聚磷酸铵，具有较强吸湿性，会导致织物阻燃和耐洗性下降，而采用包覆处理方法虽能改善聚磷酸铵吸湿性问题，但处理后的产品性能单一，同时使用该产品整理后的织物不再具备除阻燃、抗渗水性能以外的其它性能，因此，亟待开发一种阻燃、耐洗性能好，防水透湿效果理想，且功能多元化的织物用阻燃涂层胶。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对传统织物阻燃涂层胶主要成分为聚磷酸铵，具有较强吸湿性，耐洗性能差，而采用包覆处理后，产品性能单一，整理后的织物不再具备除阻燃、抗渗水性能以外其它性能的缺陷，提供了一种织物用阻燃涂层胶及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种织物用阻燃涂层胶，是由以下重量份数的原料组成：8～15份改性纳米水滑石，80～100份改性水性聚氨酯乳液，30～50份无水乙醇，20～30份水，1～3份分散剂，1～3份润湿剂，1～3份增稠剂；
所述的织物用阻燃涂层胶具体制备步骤如下：
（1）改性纳米水滑石：按重量份数计，在反应釜中依次加入60～80份环氧树脂，20～30份稀释剂，15～30份纳米水滑石，恒温搅拌反应4～8h，待自然冷却至室温，出料，得改性纳米水滑石；
（2）改性水性聚氨酯乳液：将水性聚氨酯乳液与环氧树脂E-44按质量比为15：1～40：1加入反应釜中，恒温搅拌反应45～60min，再加入水性聚氨酯乳液质量0.8～1.2%的咪唑，继续恒温搅拌反应2～3h，待自然冷却至室温，滴加三乙胺调节pH至中性，随后高速搅拌分散20～40min，得改性水性聚氨酯乳液；
（3）织物用阻燃涂层胶：将改性纳米水滑石、无水乙醇、水、分散剂、润湿剂和增稠剂恒温搅拌混合30～45min，再加入改性水性聚氨酯乳液，高速恒温搅拌1～3h，再于离心机中进行剪切，出料，即得织物用阻燃涂层胶。
所述的分散剂为聚乙二醇2000、三聚磷酸钠和聚丙烯酸钠中的一种或两种。
所述的润湿剂为大豆卵磷脂、聚天冬氨酸或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。
所述的增稠剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇200、瓜尔胶和气相白炭黑中的一种或两种。
所述的纳米水滑石还可以是预处理纳米水滑石，预处理方法如下：按质量比为1：80～1：100将纳米水滑石与质量分数为3～5%聚乙烯醇溶液混合，恒温搅拌反应25～50min后，再加入纳米水滑石质量0.8～1.2倍的十二烷基苯磺酸钠，继续恒温高速搅拌反应3～5h，再经抽滤、洗涤和干燥，得预处理纳米水滑石。
所述的环氧树脂为环氧树脂E-44，环氧树脂E-42或环氧树脂E-51中的一种。
所述的稀释剂为丙酮、聚丙二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚和苄基缩水甘油醚中的一种或两种。
所述的水性聚氨酯乳液为阴离子型水性聚氨酯乳液，所述水性聚氨酯乳液固含量为40～50%，所述水性聚氨酯乳液pH为6.0～6.4。
所述的咪唑为1-正丁基咪唑、N-丙基咪唑、N-乙酰基咪唑或4-硝基咪唑中的一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明首先将水滑石用十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇预处理，一方面可使水滑石表面有机化，纳米级的水滑石表面能大，且表面有羟基等活性基团，因此其表面结构很不稳定，极易发生团聚，表面有机化后，可有效避免纳米水滑石的团聚发生，使其稳定分散，另一方面，预处理后的水滑石层间距拓宽，有利于环氧树脂改性时，充分进入水滑石内部结构中； （2）本发明通过利用环氧树脂改性纳米水滑石，提高纳米水滑石与改性水性聚氨酯乳液的界面相容性，从而提高产品的分散稳定性，避免乳液在储存过程中出现沉淀分层现象，同时，环氧树脂改性后的纳米水滑石在使用过程中，纳米水滑石表面的活性基团可促进环氧树脂的固化反应，有利于产品在织物表面的涂覆固化，所形成的涂层胶在受热过程中，水滑石受热分解，吸收大量的热，能降低燃烧体系的温度，同时分解释放的水和二氧化碳等气体能稀释、阻隔可燃性气体，分解后的产物为碱性多孔金属氧化物，熔点高，比表面积大，能吸附有害气体特别是酸性气体，因而具有阻燃、抑烟双重功能； （3）本发明通过添加水性聚氨酯膨胀体系与水滑石的阻燃功效配合，通过环氧树脂对水性聚氨酯改性，环氧树脂本身刚性好，粘结及热稳定性优异，环氧树脂的加入可有效增加水性聚氨酯的分子量，提高其耐洗性能，再配合咪唑对水性聚氨酯进行封端处理，可有效提高其储存稳定性，将本发明所得产品应用于织物阻燃整理，可获得集阻燃、抑烟、防水透湿和耐水洗于一体的多功能涂层织物。
具体实施方式
按质量比为1：80～1：100将纳米水滑石与质量分数为3～5%聚乙烯醇溶液混合，于温度为75～80℃，转速为400～600r/min条件下，恒温搅拌反应25～50min后，再加入纳米水滑石质量0.8～1.2倍的十二烷基苯磺酸钠，并将搅拌转速提升至1000～1200r/min，高速搅拌反应3～5h，再经抽滤、洗涤和干燥，得预处理纳米水滑石，按重量份数计，在反应釜中依次加入60～80份环氧树脂，20～30份稀释剂，15～30份预处理纳米水滑石，于温度为60～80℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应4～8h，待自然冷却至室温，出料，得改性纳米水滑石，再将水性聚氨酯乳液与环氧树脂E-44按质量比为15：1～40：1加入反应釜中，于温度为75～85℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌反应45～60min，再加入水性聚氨酯乳液质量0.8～1.2%的咪唑，继续恒温搅拌反应2～3h，待自然冷却至室温，滴加三乙胺调节pH至中性，随后于转速为1200～1500r/min条件下，高速搅拌分散20～40min，得改性水性聚氨酯乳液，再按重量份数计，依次取8～15份改性纳米水滑石，80～100份改性水性聚氨酯乳液，30～50份无水乙醇，20～30份水，1～3份分散剂，1～3份润湿剂，1～3份增稠剂，将改性纳米水滑石、无水乙醇、水、分散剂、润湿剂和增稠剂恒温搅拌混合30～45min，再加入改性水性聚氨酯乳液，高速恒温搅拌1～3h，再于离心机中进行剪切，出料，即得织物用阻燃涂层胶。所述的分散剂为聚乙二醇2000、三聚磷酸钠和聚丙烯酸钠中的一种或两种。所述的润湿剂为大豆卵磷脂、聚天冬氨酸或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。所述的增稠剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇200、瓜尔胶和气相白炭黑中的一种或两种。所述的环氧树脂为环氧树脂E-44，环氧树脂E-42或环氧树脂E-51中的一种。所述的稀释剂为丙酮、聚丙二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚和苄基缩水甘油醚中的一种或两种。所述的水性聚氨酯乳液为阴离子型水性聚氨酯乳液，所述水性聚氨酯乳液固含量为40～50%，所述水性聚氨酯乳液pH为6.0～6.4。所述的咪唑为1-正丁基咪唑、N-丙基咪唑、N-乙酰基咪唑或4-硝基咪唑中的一种。
实例1
按重量份数计，在反应釜中依次加入60份环氧树脂E-44，20份丙酮，15份纳米水滑石，于温度为60℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌反应4h，待自然冷却至室温，出料，得改性纳米水滑石，再将水性聚氨酯乳液与环氧树脂E-44按质量比为15：1加入反应釜中，于温度为75℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应45min，再加入水性聚氨酯乳液质量0.8%的1-正丁基咪唑，继续恒温搅拌反应2h，待自然冷却至室温，滴加三乙胺调节pH至中性，随后于转速为1200r/min条件下，高速搅拌分散20min，得改性水性聚氨酯乳液，再按重量份数计，依次取8份改性纳米水滑石，80份改性水性聚氨酯乳液，30份无水乙醇，20份水，1份聚乙二醇2000，1份大豆卵磷脂，1份羧甲基纤维素，将改性纳米水滑石、无水乙醇、水、分散剂、润湿剂和增稠剂恒温搅拌混合30min，再加入改性水性聚氨酯乳液，高速恒温搅拌1h，再于离心机中进行剪切，出料，即得织物用阻燃涂层胶。所述的水性聚氨酯乳液为阴离子型水性聚氨酯乳液，所述水性聚氨酯乳液固含量为40%，所述水性聚氨酯乳液pH为6.0。
实例2
按质量比为1：80将纳米水滑石与质量分数为3%聚乙烯醇溶液混合，于温度为75℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌反应25min后，再加入纳米水滑石质量0.8倍的十二烷基苯磺酸钠，并将搅拌转速提升至1000r/min，高速搅拌反应3h，再经抽滤、洗涤和干燥，得预处理纳米水滑石，按重量份数计，在反应釜中依次加入60份环氧树脂E-44，20份丙酮，15份纳米水滑石，于温度为60℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌反应4h，待自然冷却至室温，出料，得改性纳米水滑石，再将水性聚氨酯乳液与环氧树脂E-44按质量比为15：1加入反应釜中，于温度为75℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应45min，再加入水性聚氨酯乳液质量0.8%的1-正丁基咪唑，继续恒温搅拌反应2h，待自然冷却至室温，滴加三乙胺调节pH至中性，随后于转速为1200r/min条件下，高速搅拌分散20min，得改性水性聚氨酯乳液，再按重量份数计，依次取8份改性纳米水滑石，80份改性水性聚氨酯乳液，30份无水乙醇，20份水，1份聚乙二醇2000，1份大豆卵磷脂，1份羧甲基纤维素，将改性纳米水滑石、无水乙醇、水、分散剂、润湿剂和增稠剂恒温搅拌混合30min，再加入改性水性聚氨酯乳液，高速恒温搅拌1h，再于离心机中进行剪切，出料，即得织物用阻燃涂层胶。所述的水性聚氨酯乳液为阴离子型水性聚氨酯乳液，所述水性聚氨酯乳液固含量为40%，所述水性聚氨酯乳液pH为6.0。
对比例：上海市某化工有限公司生产的阻燃涂层胶。
使用方法：分别将本发明实例1～3制得的织物用阻燃涂层胶和对比例的阻燃涂层胶均匀涂布在涤纶织物上，控制涂布量为30g/m2，待涂布完成后，将涤纶织物于温度为110℃下预烘3min，再于温度为150℃下焙烘5min，最后取出涤纶织物，静置冷却至室温即可。
分别对实例1～3制得的织物用阻燃涂层胶和对比例的阻燃涂层胶进行性能检测，并对采用实例1～3的织物用阻燃涂层胶和对比例的阻燃涂层胶整理后的涤纶织物进行性能检测，其检测结果如表1所示：
表1
综上所述，本发明制得的织物用阻燃涂层胶具有阻燃性能好，防渗水、透湿效果佳，耐洗性能良好的特点，同时阻燃涂层胶储存稳定性较好，是一种理想的织物后整理剂。

Claims (9)

1.一种织物用阻燃涂层胶，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：8～15份改性纳米水滑石，80～100份改性水性聚氨酯乳液，30～50份无水乙醇，20～30份水，1～3份分散剂，1～3份润湿剂，1～3份增稠剂；
所述的织物用阻燃涂层胶具体制备步骤如下：
（1）改性纳米水滑石：按重量份数计，在反应釜中依次加入60～80份环氧树脂，20～30份稀释剂，15～30份纳米水滑石，恒温搅拌反应4～8h，待自然冷却至室温，出料，得改性纳米水滑石；
（2）改性水性聚氨酯乳液：将水性聚氨酯乳液与环氧树脂E-44按质量比为15：1～40：1加入反应釜中，恒温搅拌反应45～60min，再加入水性聚氨酯乳液质量0.8～1.2%的咪唑，继续恒温搅拌反应2～3h，待自然冷却至室温，滴加三乙胺调节pH至中性，随后高速搅拌分散20～40min，得改性水性聚氨酯乳液；
（3）织物用阻燃涂层胶：将改性纳米水滑石、无水乙醇、水、分散剂、润湿剂和增稠剂恒温搅拌混合30～45min，再加入改性水性聚氨酯乳液，高速恒温搅拌1～3h，再于离心机中进行剪切，出料，即得织物用阻燃涂层胶。
2.根据权利要求1所述的一种织物用阻燃涂层胶，其特征在于：所述的分散剂为聚乙二醇2000、三聚磷酸钠和聚丙烯酸钠中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种织物用阻燃涂层胶，其特征在于：所述的润湿剂为大豆卵磷脂、聚天冬氨酸或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种织物用阻燃涂层胶，其特征在于：所述的增稠剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇200、瓜尔胶和气相白炭黑中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种织物用阻燃涂层胶，其特征在于：步骤（1）所述的纳米水滑石还可以是预处理纳米水滑石，预处理方法如下：按质量比为1：80～1：100将纳米水滑石与质量分数为3～5%聚乙烯醇溶液混合，恒温搅拌反应25～50min后，再加入纳米水滑石质量0.8～1.2倍的十二烷基苯磺酸钠，继续恒温高速搅拌反应3～5h，再经抽滤、洗涤和干燥，得预处理纳米水滑石。
6.根据权利要求1所述的一种织物用阻燃涂层胶，其特征在于：步骤（1）所述的环氧树脂为环氧树脂E-44，环氧树脂E-42或环氧树脂E-51中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种织物用阻燃涂层胶，其特征在于：步骤（1）所述的稀释剂为丙酮、聚丙二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚和苄基缩水甘油醚中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种织物用阻燃涂层胶，其特征在于：步骤（2）所述的水性聚氨酯乳液为阴离子型水性聚氨酯乳液，所述水性聚氨酯乳液固含量为40～50%，所述水性聚氨酯乳液pH为6.0～6.4。
9.根据权利要求1所述的一种织物用阻燃涂层胶，其特征在于：步骤（2）所述的咪唑为1-正丁基咪唑、N-丙基咪唑、N-乙酰基咪唑或4-硝基咪唑中的一种。
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