CN109337366B - 一种用于服装生产的纳米阻燃材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于服装生产的纳米阻燃材料，由以下重量份的原料制成：聚酰亚胺纤维20‑30份，蜜胺纤维10‑15份，竹纤维10‑15份，莫代尔纤维10‑15份，纳米蒙脱土16‑25份，二乙基次膦酸铝5‑10份，纳米阻燃剂3‑5份，壳聚糖5‑10份，钼基水滑石5‑10份；本发明还公开了所述纳米阻燃材料的制备工艺，包括如下步骤：S1、将纳米阻燃剂经超声搅拌处理形成均匀的悬浊液；S2、向悬浊液中加入聚酰亚胺纤维，并超声处理2h；S3、过滤干燥；S4、挤出成型。本发明以聚酰亚胺纤维、蜜胺纤维、竹纤维和莫代尔纤维为材料基体，添加了壳聚糖作为抗菌剂，在保证材料强度的基础上，使材料具备透气、透水、抗菌等性能；通过纳米阻燃剂、纳米蒙脱土等科学复配，使得材料具有优异的阻燃性能。

Description

一种用于服装生产的纳米阻燃材料及其制备工艺
技术领域
本发明属于服装生产技术领域，具体地，涉及一种用于服装生产的纳米阻燃材料及其制备工艺。
背景技术
服装以面料制作而成，面料就是用来制作服装的材料。作为服装三要素之一，面料不仅可以诠释服装的风格和特性，而且直接左右着服装的色彩、造型的表现效果。呈现出自身的高贵完美，手感柔软。
现代制作在正式的社交场合所穿著的服装，多选用优质的混纺面料。而纯棉、纯毛、纯丝、纯麻等天然面料因为有着易皱、易变形等天然面料的缺点，已经沦为一般布料，较少作为高档服装用料。混纺面料有着天然面料吸汗透气、柔软舒服的特点，又吸收了化纤面料结实耐穿、垂悬挺括、光泽好颜色鲜亮等优点，每年有大量的高档优质混纺面料被开发出来。
随着生活水平、生活质量的提高，人们对纺织品、服装提出了各种功能性的要求。功能纤维和功能纺织品是代表材料、化工、纺织及相关领域科技发展水平的纤维材料和纺织产品，是纤维、纺织、染整、服装、精细化工等领域的科技工作者关注点之一。开发功能性纺织品，集舒适、休闲、保健为一体，这已成为当今世界纺织品发展的潮流。从90年代末期起，研制和开发了包括阻燃、芳香、负离子、抗菌、抗紫外、保暖、抗静电、蓄热、智能空调纤维等多品种功能纤维，抗菌保健服装的开发是一个重要的内容。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于服装生产的纳米阻燃材料及其制备工艺，以聚酰亚胺纤维、蜜胺纤维、竹纤维和莫代尔纤维为材料基体，添加了壳聚糖作为抗菌剂，在保证材料强度的基础上，使材料具备透气、透水、抗菌等性能，同时，基材绿色环保、对人体无毒害；通过纳米阻燃剂、纳米蒙脱土、二乙基次膦酸铝以及钼基水滑石的科学复配，使得材料具有优异的阻燃性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于服装生产的纳米阻燃材料，由以下重量份的原料制成：聚酰亚胺纤维20-30份，蜜胺纤维10-15份，竹纤维10-15份，莫代尔纤维10-15份，纳米蒙脱土16-25份，二乙基次膦酸铝5-10份，纳米阻燃剂3-5份，壳聚糖5-10份，钼基水滑石5-10份；
所述纳米阻燃材料由如下步骤制备而成：
S1、将纳米阻燃剂经超声搅拌处理3-4h，使其分散到氯仿溶剂中形成均匀的悬浊液；
S2、向悬浊液中加入聚酰亚胺纤维，并超声处理2h，使纳米粒子充分分散；
S3、过滤，除去多余液体，置于真空干燥箱中60℃干燥7-8h，得到预处理聚酰亚胺纤维，备用；
S4、将蜜胺纤维、竹纤维、莫代尔纤维、二乙基次膦酸铝、纳米蒙脱土和壳聚糖原料在80℃下干燥6h后备用；
S5、在SHL-35型双螺杆挤出机中依次加入处理过的聚酰亚胺纤维、蜜胺纤维、竹纤维、木代尔纤维、二乙基次膦酸铝、纳米蒙脱土、壳聚糖和钼基水滑石后挤出造粒，制得用于服装生产的纳米阻燃材料。
进一步地，所述纳米阻燃剂包括阻燃成分A和阻燃成分B，将阻燃成分A和阻燃成分B按照质量之比为1:1-1.2混合均匀，制得纳米阻燃剂。
进一步地，所述阻燃成分A由如下方法制备而成：
(1)将0.006mol的Ce(NO3)2·6H2O溶解于300mL去离子水中，而后加入0.05mol埃洛石纳米管，超声搅拌处理使其完全分散；
(2)在剧烈搅拌下逐滴添加稀释过的氨水，将混合溶液的pH调节至9.8-10.2；
(3)将该混合物再次搅拌120min，然后在室温下老化3.5-3.8h，过滤洗涤至中性后，将所得产物在105℃下干燥12h，最后在400℃下煅烧2h，制备得到所述阻燃成分A。
进一步地，所述阻燃成分B由如下方法制备而成：
(1)将4.0g十二烷基苯磺酸钠和5mL丙二醇加入到150mL丙酮中，在常温下搅拌40-45min；
(2)然后将7.5mL乙二酸溶液加入到上述溶液中，并继续搅拌70min；
(3)随后向上述溶液中加入2.5mL含有0.1molZn(NO3)2和0.2molFe(NO3)2的水溶液，搅拌26-27h，离心分离得到沉淀；
(4)最后将得到的沉淀在900℃下煅烧3h得到所述阻燃成分B。
一种用于服装生产的纳米阻燃材料的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将纳米阻燃剂经超声搅拌处理3-4h，使其分散到氯仿溶剂中形成均匀的悬浊液；
S2、向悬浊液中加入聚酰亚胺纤维，并超声处理2h，使纳米粒子充分分散；
S3、过滤，除去多余液体，置于真空干燥箱中60℃干燥7-8h，得到预处理聚酰亚胺纤维，备用；
S4、将蜜胺纤维、竹纤维、莫代尔纤维、二乙基次膦酸铝、纳米蒙脱土和壳聚糖原料在80℃下干燥6h后备用；
S5、在SHL-35型双螺杆挤出机中依次加入处理过的聚酰亚胺纤维、蜜胺纤维、竹纤维、木代尔纤维、二乙基次膦酸铝、纳米蒙脱土、壳聚糖和钼基水滑石后挤出造粒，制得用于服装生产的纳米阻燃材料。
本发明的有益效果：
(1)本发明在纳米阻燃材料里添加了纳米阻燃剂，纳米阻燃剂包括阻燃成分A和阻燃成分B，阻燃成分A和阻燃成分B产生协同作用，有效地阻燃和抑烟，其主要机理为：阻燃成分A为氧化铈负载埃洛石纳米管，其可以在材料基体中形成交联的网状物理阻隔层，同时，二氧化铈具有一定的催化成炭作用，使可燃性物质催化成炭，降低了热量释放，同时也促进了材料基体表面炭层的形成，形成的炭层也能起到对基体的保护作用，抑制热量和质量与外界的交换，从而抑制燃烧；阻燃成分B为铁酸锌，一方面可以通过交联促进成炭，减少可燃挥发物的释出；另一方面挥发的铁化合物可以作为气相反应催化剂，催化氧化火焰中的CO和烟气，较少有毒气体的产生，起到抑烟的效果；
(2)本发明在加入纳米蒙脱土的同时加入了二乙基次膦酸铝，二乙基次膦酸铝的引入对纳米蒙脱土起到了一定增容作用，影响了纤维材料与纳米蒙脱土间的界面作用，一定程度上降低了纳米蒙脱土与纤维材料间的界面张力，改善了该体系纳米蒙脱土在材料中的分散分布，有效抑制了材料的熔滴，提高复合材料的阻燃效率；
(3)本发明还在原料中添加了钼基水滑石，钼基水滑石为经钼化合物改性的水滑石，钼基水滑石层间具有丰富的阻燃性物种CO3 2-和结晶水，在受热燃烧时，释放阻燃性气体CO2起到隔绝氧气和降低材料表面温度的作用；同时钼基水滑石在表面形成凝聚相，阻止燃烧面扩展；钼基水滑石受热分解后，形成高分散的大比表面固体碱，对燃烧氧化产生的酸性气体具有极强的吸附作用，从而起到优异的抑烟作用；
(4)本发明的纳米阻燃材料以聚酰亚胺纤维、蜜胺纤维、竹纤维和莫代尔纤维为材料基体，添加了壳聚糖作为抗菌剂，在保证材料强度的基础上，使材料具备透气、透水、抗菌等性能，同时，基材绿色环保、对人体无毒害；通过纳米阻燃剂、纳米蒙脱土、二乙基次膦酸铝以及钼基水滑石的科学复配，使得材料具有优异的阻燃性能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于服装生产的纳米阻燃材料，由以下重量份的原料制成：聚酰亚胺纤维20-30份，蜜胺纤维10-15份，竹纤维10-15份，莫代尔纤维10-15份，纳米蒙脱土16-25份，二乙基次膦酸铝5-10份，纳米阻燃剂3-5份，壳聚糖5-10份，钼基水滑石5-10份；
所述纳米阻燃剂包括阻燃成分A和阻燃成分B，所述纳米阻燃剂由如下方法制备而成：
(1)将0.006mol的Ce(NO3)2·6H2O溶解于300mL去离子水中，而后加入0.05mol埃洛石纳米管，超声搅拌处理使其完全分散；在剧烈搅拌下逐滴添加稀释过的氨水，将混合溶液的pH调节至9.8-10.2；将该混合物再次搅拌120min，然后在室温下老化3.5-3.8h，过滤洗涤至中性后，将所得产物在105℃下干燥12h，最后在400℃下煅烧2h，制备得到阻燃成分A；
(2)将4.0g十二烷基苯磺酸钠和5mL丙二醇加入到150mL丙酮中，在常温下搅拌40-45min，然后将7.5mL乙二酸溶液加入到上述溶液中，并继续搅拌70min；随后向上述溶液中加入2.5mL含有0.1molZn(NO3)2和0.2molFe(NO3)2的水溶液，搅拌26-27h，离心分离得到沉淀；最后将得到的沉淀在900℃下煅烧3h得到阻燃成分B；
(3)将阻燃成分A和阻燃成分B按照质量之比为1:1-1.2混合均匀，制得纳米阻燃剂；
阻燃成分A和阻燃成分B产生协同作用，有效地阻燃和抑烟，其主要机理为：阻燃成分A为氧化铈负载埃洛石纳米管，其可以在材料基体中形成交联的网状物理阻隔层，同时，二氧化铈具有一定的催化成炭作用，使可燃性物质催化成炭，降低了热量释放，同时也促进了材料基体表面炭层的形成，形成的炭层也能起到对基体的保护作用，抑制热量和质量与外界的交换，从而抑制燃烧；阻燃成分B为铁酸锌，一方面可以通过交联促进成炭，减少可燃挥发物的释出；另一方面挥发的铁化合物可以作为气相反应催化剂，催化氧化火焰中的CO和烟气，较少有毒气体的产生，起到抑烟的效果；
所述纳米阻燃材料的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将纳米阻燃剂经超声搅拌处理3-4h，使其分散到氯仿溶剂中形成均匀的悬浊液；
S2、向悬浊液中加入聚酰亚胺纤维，并超声处理2h，使纳米粒子充分分散；
S3、过滤，除去多余液体，置于真空干燥箱中60℃干燥7-8h，得到预处理聚酰亚胺纤维，备用；
S4、将蜜胺纤维、竹纤维、莫代尔纤维、二乙基次膦酸铝、纳米蒙脱土和壳聚糖原料在80℃下干燥6h后备用；
S5、在SHL-35型双螺杆挤出机中依次加入处理过的聚酰亚胺纤维、蜜胺纤维、竹纤维、木代尔纤维、二乙基次膦酸铝、纳米蒙脱土、壳聚糖和钼基水滑石后挤出造粒，制得用于服装生产的纳米阻燃材料；
二乙基次膦酸铝的引入对纳米蒙脱土起到了一定增容作用，影响了纤维材料与纳米蒙脱土间的界面作用，一定程度上降低了纳米蒙脱土与纤维材料间的界面张力，改善了该体系纳米蒙脱土在材料中的分散分布，有效抑制了材料的熔滴，提高复合材料的阻燃效率；
钼基水滑石为经钼化合物改性的水滑石，钼基水滑石层间具有丰富的阻燃性物种CO3 2-和结晶水，在受热燃烧时，释放阻燃性气体CO2起到隔绝氧气和降低材料表面温度的作用；同时钼基水滑石在表面形成凝聚相，阻止燃烧面扩展；钼基水滑石受热分解后，形成高分散的大比表面固体碱，对燃烧氧化产生的酸性气体具有极强的吸附作用，从而起到优异的抑烟作用。
实施例1
一种用于服装生产的纳米阻燃材料，由以下重量份的原料制成：聚酰亚胺纤维20份，蜜胺纤维10份，竹纤维10份，莫代尔纤维10份，纳米蒙脱土16份，二乙基次膦酸铝5份，纳米阻燃剂3份，壳聚糖5份，钼基水滑石5份；
纳米阻燃剂中阻燃成分A和阻燃成分B的质量之比为1:1；
实施例2
一种用于服装生产的纳米阻燃材料，由以下重量份的原料制成：聚酰亚胺纤维25份，蜜胺纤维12份，竹纤维13份，莫代尔纤维13份，纳米蒙脱土21份，二乙基次膦酸铝8份，纳米阻燃剂4份，壳聚糖8份，钼基水滑石7份；
纳米阻燃剂中阻燃成分A和阻燃成分B的质量之比为1:1.2；
实施例3
一种用于服装生产的纳米阻燃材料，由以下重量份的原料制成：聚酰亚胺纤维30份，蜜胺纤维15份，竹纤维15份，莫代尔纤维15份，纳米蒙脱土25份，二乙基次膦酸铝10份，纳米阻燃剂5份，壳聚糖10份，钼基水滑石10份；
纳米阻燃剂中阻燃成分A和阻燃成分B的质量之比为1:1-1.2；
对实施例1-3制得的材料样品进行测试，采用YG606G热阻湿阻测试仪测试试样的热阻和传热系数，采用H2C氧指数测试仪测试试样的极限氧指数，测试结果如下表：
实施例1 实施例2 实施例3
热阻/((m<sup>2</sup>·℃)·W<sup>-1</sup>) 0.0576 0.0622 0.0594
传热系数/(W·(m<sup>2</sup>·℃)<sup>-1</sup>) 18.16 15.98 16.86
极限氧指数/％ 28.37 30.74 29.65
可知，本发明制得的纳米阻燃材料的热阻大于0.0576(m2·℃)·W-1，传热系数小于18.16W·(m2·℃)-1，极限氧指数大于28.37％，具有优异的阻燃性能。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (2)

1.一种用于服装生产的纳米阻燃材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：聚酰亚胺纤维20-30份，蜜胺纤维10-15份，竹纤维10-15份，莫代尔纤维10-15份，纳米蒙脱土16-25份，二乙基次膦酸铝5-10份，纳米阻燃剂3-5份，壳聚糖5-10份，钼基水滑石5-10份；
所述纳米阻燃剂包括阻燃成分A和阻燃成分B，将阻燃成分A和阻燃成分B按照质量之比为1:1-1.2混合均匀，制得纳米阻燃剂；
所述阻燃成分A由如下方法制备而成：
(1)将0.006mol的Ce(NO3)2·6H2O溶解于300mL去离子水中，而后加入0.05mol埃洛石纳米管，超声搅拌处理使其完全分散；
(2)在剧烈搅拌下逐滴添加稀释过的氨水，将混合溶液的pH调节至9.8-10.2；
(3)将该混合物再次搅拌120min，然后在室温下老化3.5-3.8h，过滤洗涤至中性后，将所得产物在105℃下干燥12h，最后在400℃下煅烧2h，制备得到所述阻燃成分A；
所述阻燃成分B由如下方法制备而成：
(1)将4.0g十二烷基苯磺酸钠和5mL丙二醇加入到150mL丙酮中，在常温下搅拌40-45min；
(2)然后将7.5mL乙二酸溶液加入到上述溶液中，并继续搅拌70min；
(3)随后向上述溶液中加入2.5mL含有0.1molZn(NO3)2和0.2molFe(NO3)2的水溶液，搅拌26-27h，离心分离得到沉淀；
(4)最后将得到的沉淀在900℃下煅烧3h得到所述阻燃成分B。
2.一种如权利要求1所述的用于服装生产的纳米阻燃材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将纳米阻燃剂经超声搅拌处理3-4h，使其分散到氯仿溶剂中形成均匀的悬浊液；
S2、向悬浊液中加入聚酰亚胺纤维，并超声处理2h，使纳米粒子充分分散；
S3、过滤，除去多余液体，置于真空干燥箱中60℃干燥7-8h，得到预处理聚酰亚胺纤维，备用；
S4、将蜜胺纤维、竹纤维、莫代尔纤维、二乙基次膦酸铝、纳米蒙脱土和壳聚糖原料在80℃下干燥6h后备用；
S5、在SHL-35型双螺杆挤出机中依次加入处理过的聚酰亚胺纤维、蜜胺纤维、竹纤维、莫代尔纤维、二乙基次膦酸铝、纳米蒙脱土、壳聚糖和钼基水滑石后挤出造粒，制得用于服装生产的纳米阻燃材料。
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