CN110105577B - 一种棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂的制备方法 - Google Patents

一种棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂的制备方法，将端氢基硅油在催化剂的作用下与丙烯胺在一定的温度下反应一定的时间后，生成物再与二氯磷酸乙酯在一定的温度下反应一定的时间，产物经抽滤、旋转蒸发后得到无色透明液体，其主要产物为本发明的棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂；该助剂可以用于棉织物的功能整理，赋予棉织物阻燃和拒水功能，是一种反应型的染整助剂。

Description

一种棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂的制备方法
技术领域
本发明涉及到一种棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂的制备方法，属于染整助剂的开发技术领域，可用于棉织物的功能整理，与棉织物反应形成共价键结合，从而赋予棉织物阻燃、拒水双重功能。
背景技术
随着社会经济的发展，纺织品被广泛应用到生活、科技等各个领域。纯棉织物由于具有优良的吸湿透气性、染色性和生物相容性且手感柔软，在纺织品中占有十分重要的地位。有数据统计表明，近年来由于纺织品引起的火灾占世界火灾总数的一半左右，造成大量的财产损失以及人员伤亡。纯棉织物的极限氧指数仅有18％，属于易燃纤维素纤维。因此，对棉织物进行阻燃处理以降低其在燃烧时造成的危害，减少人民生命财产的损失已引起世界的广泛关注，而棉用阻燃剂的开发和应用越来越受到重视。磷系阻燃剂凭借其良好的阻燃性能成为研究最多的一种阻燃剂，研究者发现，磷元素主要在凝聚相起阻燃作用，当含磷阻燃剂中引入某些阻燃元素时，其阻燃性能会提高，因而一些磷-氮类阻燃剂被相继开发、应用，但是有的阻燃剂存在甲醛释放问题，对人体造成极大的伤害；有的阻燃整理工艺繁琐，能源消耗过大，有的存在整理后棉织物的手感、白度较差，耐久性较差等问题。有机硅阻燃剂是一种生态友好、低烟、低毒阻燃剂，在燃烧时可促进成炭，形成致密的硅炭层，其能够赋予材料优异的阻燃性能，如低燃速、低释热和高效抑烟性能。在纺织印染行业，有机硅以其分子结构特有的柔性和弹性，常被用作织物的拒水整理剂、柔软剂等。本发明的棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂既含有有机硅链段又含有和棉织物反应的活泼性基团，不经过高温焙烘，在碱性条件下，与棉纤维的羟基负离子发生亲核取代反应，使阻燃剂固着在棉织物的表面，赋予棉织物阻燃拒水双重性能，提高了耐久性，且不存在甲醛释放问题，整理工艺简单，具有良好的应用前景。
目前，国内外的专利和文献尚未报道本发明涉及的棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂的制备方法。此功能助剂在纺织品功能整理方面具有较好的应用前景和实用价值。
发明内容
本发明在于合成一种染整助剂，该助剂可以用于棉织物，赋予棉织物阻燃和拒水功能。
本发明的棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂的制备方法，按如下步骤操作：
(1)称取单位摩尔量的端氢基硅油和适量的溶剂甲苯，转移到恒压滴定漏斗中；在三口烧瓶中加入相对于端氢基硅油2.4倍摩尔量的丙烯胺及适量的溶剂甲苯，加适量的氯铂酸-异丙醇溶液作催化剂，在40℃、氮气保护下以2滴/s的速度将恒压滴定漏斗中的溶液滴入固定在油浴锅中的三口烧瓶中，在氮气保护下升温至90℃反应10h，反应结束后旋蒸，其主要产物为A，主要反应方程式如下：
Figure GDA0002909402740000021
(2)在三口烧瓶中加入单位摩尔量的产物A再加入适量的三乙胺作缚酸剂，搅拌均匀，用铁架台将三口烧瓶固定在冰水浴中，然后在氮气保护下滴加入相对于产物A2倍摩尔量的二氯磷酸乙酯，再升温至35℃反应15小时，反应结束后进行抽滤，然后对滤液进行旋转蒸发，主要产物为B，主要反应方程式如下：
Figure GDA0002909402740000022
最终产物B为棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂；上述反应方程式中的m为聚合度。
本发明方法主要用于棉织物的阻燃拒水功能整理。
具体实施方式
实施例1：
(1)取44.46g端氢基硅油，加入适量的溶剂甲苯，转移到恒压滴定漏斗中。在三口烧瓶中加入13.89g的丙烯胺及适量的溶剂甲苯，加入8ml的氯铂酸-异丙醇溶液作催化剂，在40℃、氮气保护下以2滴/s的速度将恒压滴定漏斗中的溶液滴入固定在油浴锅中的三口烧瓶中，在氮气保护下升温至90℃反应10h，反应结束后旋蒸，其主要产物为A。
(2)在三口烧瓶中加入55.34g的产物A，再加入适量的三乙胺作缚酸剂，搅拌均匀，用铁架台将三口烧瓶固定在冰水浴中，然后在氮气保护下滴加入32.41g二氯磷酸乙酯，再升温至35℃反应15小时，反应结束后抽滤，然后对滤液进行旋转蒸发，主要产物B为阻燃拒水功能助剂。
(3)裁取纯棉织物3.57g，将合成的主要产物为B的阻燃剂17.85g与50g水和0.3g渗透剂JFC和2.5g尿素混合，并用氢氧化钠调节pH到11.0，升温至50℃混合均匀制成整理液，将棉织物浸入整理液中用玻璃棒不断搅拌，反应30min使棉纤维与阻燃剂充分反应，二浸二轧(轧余率100％)，在烘箱中80℃烘3min后，在定型机上150℃焙烘4分钟，水洗、烘干。
(4)根据GB/T5454-1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》、GB/T 5455-2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度，阴燃和续燃时间的测定》测试整理织物的极限氧指数、续燃时间、阴燃时间、损毁长度。根据GB/T 4745-1997《纺织织物表面抗湿性测定沾水试验》来测定整理前后织物的拒水性能。
测试其拒水、阻燃性能，结果如下表：
Figure GDA0002909402740000031
由表中结果可以看出，经阻燃拒水双功能助剂整理的棉织物具有较高的极限氧指数，无续燃和阴燃现象，阻燃性能较未整理棉织物有很大提高，整理后的棉织物具有优良的拒水性能，实现了赋予整理棉织物阻燃拒水双重功能。
实施例2：
(1)取88.92g(0.2mol)端氢基硅油，加入适量的溶剂甲苯，转移到恒压滴定漏斗中。在三口烧瓶中加入27.78g的丙烯胺及适量的溶剂甲苯，加入16ml的氯铂酸-异丙醇溶液作催化剂，在40℃、氮气保护下以2滴/s的速度将恒压滴定漏斗中的溶液滴入固定在油浴锅中的三口烧瓶中，在氮气保护下升温至90℃反应10h，反应结束后旋蒸，其主要产物为A。
(2)在三口烧瓶中加入110.68g的产物A，再加入适量的三乙胺作缚酸剂，搅拌均匀，用铁架台将三口烧瓶固定在冰水浴中，然后在氮气保护下滴加入64.82g二氯磷酸乙酯，再升温至35℃反应15小时，反应结束后抽滤，然后对滤液进行旋转蒸发，主要产物B为阻燃拒水功能助剂。
(3)裁取纯棉织物3.62g，将合成的主要产物为B的阻燃剂17.85g与50g水和0.3g渗透剂JFC和2.5g尿素混合，并用氢氧化钠调节pH到11，升温至50℃混合均匀制成整理液，将棉织物浸入整理液中用玻璃棒不断搅拌，反应30min使棉纤维与阻燃剂充分反应，二浸二轧(轧余率100％)，在烘箱中80℃烘3min后，在定型机上150℃焙烘4分钟，水洗、烘干。
(4)根据GB/T5454-1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》、GB/T 5455-2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度，阴燃和续燃时间的测定》测试整理织物的极限氧指数、续燃时间、阴燃时间、损毁长度。根据GB/T 4745-1997《纺织织物表面抗湿性测定沾水试验》来测定整理前后织物的拒水性能。
测试其拒水、阻燃性能，结果如下表：
Figure GDA0002909402740000041
由表中结果可以看出，经阻燃拒水双功能助剂整理的棉织物具有较高的极限氧指数，无续燃和阴燃现象，阻燃性能较未整理棉织物有很大提高，整理后的棉织物具有优良的拒水性能，实现了赋予整理棉织物阻燃拒水双重功能。

Claims (2)

1.一种棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂的制备方法，其特征在于:
第一步：称取单位摩尔量的端氢基硅油和适量的溶剂甲苯，转移到恒压滴定漏斗中；在三口烧瓶中加入相对于端氢基硅油2.4倍摩尔量的丙烯胺及适量的溶剂甲苯，加适量的氯铂酸-异丙醇溶液作催化剂，在40℃、氮气保护下以2滴/s的速度将恒压滴定漏斗中的溶液滴入固定在油浴锅中的三口烧瓶中，在氮气保护下升温至90℃反应10h，反应结束后旋蒸，其主要产物为A，主要反应方程式如下：
Figure FDA0002909402730000011
第二步：在三口烧瓶中加入单位摩尔量的产物A再加入适量的三乙胺作缚酸剂，搅拌均匀，用铁架台将三口烧瓶固定在冰水浴中，然后在氮气保护下滴加入相对于产物A 2倍摩尔量的二氯磷酸乙酯，再升温至35℃反应15小时，反应结束后抽滤，然后对滤液进行旋转蒸发,主要产物为B，主要反应方程式如下：
Figure FDA0002909402730000012
最终产物B为棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂；上述反应方程式中的m为聚合度。
2.根据权利要求1所述的一种棉用反应型硅磷氮协效阻燃拒水功能助剂的制备方法，其特征在于所用端氢基硅油的含氢量为0.28％，分子量≤800。
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