CN107761377A - 无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂的合成与应用 - Google Patents

无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂的合成与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂的合成与应用方法，其特征在于包括以下步骤：（1）、将N，N‑亚甲基双丙烯酰胺投入四口烧瓶中，加热熔化后，再投入甲基磷酸二甲酯，同时加入催化剂二月桂酸二丁基锡或甲醇钠，边搅拌边升温至75‑80℃，保温反应约2‑3小时，冷却降至室温得中间体A；（2）、将上述所得中间体A投入四口烧瓶中，加入水溶液，先用三乙醇胺调节pH至8‑9之间，升温反应液至85‑90℃，边搅拌边缓缓滴加1，4‑二氯丁烷保温反应2‑3小时，可得最终产品B。本发明具有工艺简单，阻燃效率高，对织物强力、手感影响小的特点。

Description

无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂的合成与 应用
技术领域
本发明属于纺织品的功能性整理领域，具体涉及一种无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂的合成与应用方法。
背景技术
由于近年来，我国发生的火灾越来越频繁，给人们带来了极大的生命以及操场损失。而其中，由于纺织品燃烧引起的火灾比例呈逐年上升的趋势。因此，近几年来全球对于阻燃剂的市场需求一直在扩大。因为棉的极氧指数仅为18.0，是常用纤维中最低的，属易燃纤维，针对这一现象，专门研发了棉纤维专用的耐久阻燃剂。目前市场上常用的棉用耐久阻燃剂主要有2类：N-羟甲基-3-（二甲氧基膦酸基）丙烯酰胺和四羟甲基氯化膦。它们都是通过羟甲基与交联剂反应，从而与棉纤维形成化学结合而发生作用，但是因为有羟甲基的存在，在使用过程中无法控制地都存在甲醛释放的问题，超出了环保要求，从而受到了多方面的使用限制。
目前市面上棉织物耐久阻燃整理主要有两种：Proban工艺和Pyrovatex CP工艺。Proban工艺所用阻燃剂为四羟甲基氯化磷(THPC)和尿素的缩合物，其优点是阻燃效果优异，对手感和棉织物强力影响小，缺点是阻燃工艺复杂、对设备要求高，整理后的织物布面甲醛含量严重超标(1000ppm以上)，织物色光萎暗，且阻燃剂合成时容易释放出双氯甲醚，有致癌的风险。Pyrovatex CP工艺所用的阻燃剂为N-羟甲基-3-二甲氧基磷酰基丙酰胺，其优点是阻燃性能良好，阻燃后织物色光鲜艳，缺点是阻燃剂制备工艺要求高，本身合成时使用甲醛为原料，同时使用三聚氰胺树脂做为交联剂，整理织物会有甲醛释放(50～100ppm)，由于整理时定型温度高、时间长，导致织物强力损伤大(20～30％断裂强力损失)，且影响手感。因此，一种合成工艺简单，阻燃效率高，对织物强力、手感影响小，无游离甲醛释放的棉用耐久阻燃剂及其合成方法亟待出现。
题为《棉用无醛耐久阻燃剂及其制备方法和应用方法》专利CN201710213112.9公开了一种棉用无醛耐久阻燃剂，该阻燃剂的反应物包括羟乙基乙二胺三甲叉膦酸、有机胺；所述羟乙基乙二胺三甲叉膦酸与所述有机胺的摩尔比为1:2～6；该阻燃剂的分子结构式为所述有机胺包括尿素、乙二胺、二乙烯三胺中的至少一种。其制备过程反应温度较高时间较长，需要抽真空脱出反应产生的小分子物质，应用过程当中需要交联剂、催化剂、纤维保护剂配合，应用过程包括二浸二轧、烘干、焙烘、碱洗、水洗、烘干等工序，比较复杂。
题为《一种无甲醛耐久阻燃剂的制备方法》，专利号CN201611104521.7专利，公开了另一种无甲醛耐久阻燃剂的制备方法，其制备过程中需要隔绝水气。
题为《一种涤纶织物浸轧用阻燃剂环状磷酸酯的合成方法》专利号CN201310421801.0的专利，公开了一种环状磷酸酯阻燃剂的合成方法，其合成过程需要减压蒸馏除去副产物乙醇及未反应的原料，对反应体系进行氮气置换，反应过程通入氮气严格隔绝空气。
发明内容
本发明的目的是提供一种无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂合成方法和应用方法，具有工艺简单，阻燃效率高，对织物强力、手感影响小的特点。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂的合成方法，包括以下步骤：
1.将N，N-亚甲基双丙烯酰胺160-180克投入四口烧瓶中，加热熔化后，再投入甲基磷酸二甲酯120-130克，同时加入催化剂二月桂酸二丁基锡或甲醇钠0.05-0.06克，边搅拌边升温至75-80℃，保温反应约2-3小时，冷却降至室温得中间体A；
2.将上述所得中间体A300克投入四口烧瓶中，加入一定量的水溶液，先用三乙醇胺调节pH至8-9之间，升温反应液至85-90℃，边搅拌边缓缓滴加1，4-二氯丁烷120-140克保温反应2-3小时，可得最终产品B。
另外，本发明解决上述问题还采用一种无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂的应用方法，包括以下步骤：
1.将最终产品B与甲苯2，4-二异氰酸酯混合；
2.上述实例得到的产品在pH=5-7、30-50℃条件下对毛棉织物处理若干时间，然后100-103℃烘干，再在高温150-160℃之间培烘3-5分钟取出即可。
进一步的，所述最终产品B的用量为300g/L，所述甲苯2，4-二异氰酸酯的用量为30g/L。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
具有工艺简单，阻燃效率高，对织物强力、手感影响小的特点。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
1.将N，N-亚甲基双丙烯酰胺170克投入四口烧瓶中，加热熔化后，再投入甲基磷酸二甲酯124克，同时加入催化剂二月桂酸二丁基锡0.05克，边搅拌边升温至75-80℃，保温反应约2小时，冷却降至室温得中间体A；
2.将上述所得中间体A300克投入四口烧瓶中，加入一定量的水溶液，先用三乙醇胺调节pH至8-9之间，升温反应液至85-90℃，边搅拌边缓缓滴加1，4-二氯丁烷130克保温反应2小时，可得最终产品B。
实施例2：
1.将N，N-亚甲基双丙烯酰胺175克投入四口烧瓶中，加热熔化后，再投入甲基磷酸二甲酯128克，同时加入催化剂二月桂酸二丁基锡0.06克，边搅拌边升温至75-80℃，保温反应约3小时，冷却降至室温得中间体A；
2.将上述所得中间体A300克投入四口烧瓶中，加入一定量的水溶液，先用三乙醇胺调节pH至8-9之间，升温反应液至85-90℃，边搅拌边缓缓滴加1，4-二氯丁烷135克保温反应3小时，可得最终产品B。
一种无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂的应用方法（实施例1最终产品B：甲苯2，4-二异氰酸酯）
将上述实例得到的产品在pH=5-7以及30-50℃条件下对毛棉织物处理若干时间，然后103℃烘干，再在高温150-160℃之间培烘3分钟取出，测定其织物的阻燃性能。最后再把处理好的织物连续水洗10次，再次测定其阻燃性能。
通过以上实验可得：
原布 案例一 案例二 案例三 案例四 案例五
续燃时间/S 13 8 5 0 0 0
阴燃时间/S 39 5 1 0 0 0
强力损失% 0 14 18 20 22 25
结果显示：实例三效果最佳
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）、将N，N-亚甲基双丙烯酰胺投入四口烧瓶中，加热熔化后，再投入甲基磷酸二甲酯，同时加入催化剂二月桂酸二丁基锡或甲醇钠，边搅拌边升温至75-80℃，保温反应约2-3小时，冷却降至室温得中间体A；
（2）、将上述所得中间体A投入四口烧瓶中，加入水溶液，先用三乙醇胺调节pH至8-9之间，升温反应液至85-90℃，边搅拌边缓缓滴加1，4-二氯丁烷保温反应2-3小时，可得最终产品B。
2.根据权利要求1所述的一种无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）、将N，N-亚甲基双丙烯酰胺160-180克投入四口烧瓶中，加热熔化后，再投入甲基磷酸二甲酯120-130克，同时加入催化剂二月桂酸二丁基锡或甲醇钠0.05-0.06克，边搅拌边升温至75-80℃，保温反应约2-3小时，冷却降至室温得中间体A；
（2）、将上述所得中间体A 300投入四口烧瓶中，加入水溶液，先用三乙醇胺调节pH至8-9之间，升温反应液至85-90℃，边搅拌边缓缓滴加1，4-二氯丁烷120-140克保温反应2-3小时，可得最终产品B。
3.根据权利要求1所述的合成方法制备的无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂的应用方法，其特征在于包括以下步骤：
将最终产品B与甲苯2，4-二异氰酸酯混合；
上述实例得到的产品在pH=5-7以及30-50℃条件下对毛棉织物处理若干时间，然后100-103℃烘干，再在高温150-160℃之间培烘3-5分钟取出即可。
4.根据权利要求3所述的一种无卤无甲醛释放的棉用氮磷协同体系的耐久阻燃剂的应用方法，其特征在于：所述最终产品B的用量为300g/L，所述甲苯2，4-二异氰酸酯的用量为30g/L。
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