CN112921665A - 一种基于泡沫整理方法的阻燃超疏水织物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于泡沫整理方法的强效阻燃超疏水织物的制备方法，所述方法步骤如下：（1）将聚二甲基硅氧烷和固化剂加入去离子水中，超声振荡并搅拌，然后加入表面活性剂和稳泡剂，再加入植酸铜颗粒和聚磷酸铵，继续超声振荡并搅拌，得到疏水阻燃整理液；（2）上述制备好的疏水阻燃整理液通过机械搅拌至发泡，将得到的泡沫施加到织物上，并将织物放入烘箱中干燥，由此获得超疏水阻燃织物。通过该方法制备超疏水阻燃织物，不使用有机溶剂，方法简单，节约能耗，减少废水排放；所制备的超疏水阻燃织物还具有良好的超疏水和自清洁效果，还可减缓织物在火焰中的燃烧速度，离开火源后立刻自熄灭，具有优异的阻燃效果。

Description

一种基于泡沫整理方法的阻燃超疏水织物的制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于泡沫整理技术的强效阻燃超疏水织物的制备方法，属于纺织品功能整理技术领域。
背景技术
棉质纺织品是人们日常生活中必不可少的物品，棉织物具有透气性好，柔软亲肤、可生物降解等特点，但棉织物极易被水润湿，而且属于易燃材料，遇火快速燃烧，不仅容易造成巨大的经济损失，还会对人身安全产生危害。据统计，大约20%的住宅火灾事故由纺织品燃烧造成，其中有50%的死亡由这些火灾造成。研究者利用表面处理技术对织物进行功能整理，获得超疏水、阻燃等多功能织物，具有自清洁、防污、阻燃等功能，受到人们广泛关注。但是目前的整理方法经常需要使用含氟材料作为疏水剂，或者需要溶解在有机溶剂中，对环境产生影响。而传统的阻燃剂也会产生有毒和腐蚀性气体，容易对人体造成伤害。根据工信部发布的《印染行业绿色发展技术指南（2019版）》，推动印染行业绿色发展，事关人民对美好生活新期待，事关纺织工业可持续发展，事关污染防治攻坚战取得胜利。在这一背景下，泡沫整理这一绿色环保技术再次成为大家关注的焦点。泡沫整理技术通过将整理液转化成泡沫，进而将泡沫施加到织物表面，对织物进行整理。相比传统纺织品浸轧方法，泡沫整理技术能使织物带液率由60%-80%下降到20%-40%，用水量降低50%左右。本发明提出一种简单高效的超疏水阻燃织物整理方法，该方法不含氟不污染环境，不影响优异超疏水效果，无需使用有机溶剂，节约资源能源，还可减少废液排放。制备的超疏水阻燃织物具有优异的超疏水效果和阻燃效果，有望实现超疏水阻燃织物的大规模实用化目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于泡沫整理方法的强效阻燃超疏水织物的制备方法，通过泡沫整理方法制备了含阻燃剂的聚二甲基硅氧烷涂层的超疏水阻燃织物，实现了在水性环境下制备不含氟的强效阻燃超疏水织物。
为达到上述效果，本发明采用了以下技术方案：
一种基于泡沫整理方法的强效阻燃超疏水织物的制备方法，具体步骤如下：
（1）将聚二甲基硅氧烷和固化剂加入去离子水中，超声振荡并搅拌，然后加入表面活性剂和稳泡剂，再加入植酸铜颗粒和聚磷酸铵，继续超声振荡（频率40 KHz）并搅拌15min，得到疏水阻燃整理液；
（2）上述制备好的疏水阻燃整理液通过机械搅拌至发泡，将得到的泡沫施加到织物上，并将织物放入烘箱中干燥，由此获得超疏水阻燃织物。
其中，步骤（1）中所述的聚二甲基硅氧烷的质量为0.1~6.0 g。
其中，步骤（1）中所述的聚二甲基硅氧烷与配套固化剂质量比例为1：0.01~1：1。聚二甲基硅氧烷型号为道康宁184。
其中，步骤（1）中所加入的表面活性剂为十二烷基硫酸钠，添加质量为0.05~2 g。
其中，步骤（1）中所加入的稳泡剂为十二烷醇，添加质量为0.01~1 g。
其中，步骤（1）中所述的植酸铜颗粒的质量为0.1~5 g。
其中，步骤（1）中所述的聚磷酸铵的质量为0.5~3.5 g。
其中，步骤（2）中所述的搅拌器转速为300~3000 r/min，搅拌时间为20~1500 s。
其中，步骤（2）中所述的烘箱干燥温度为40~200 ℃。
其中，步骤（2）中所述的烘箱中干燥的时间为15~240 min。
本发明的显著优点在于：
（1）本发明是一种基于泡沫整理方法的强效阻燃超疏水织物的制备方法，该方法不含氟不污染环境，以水为溶剂，无需使用有机溶剂，环境友好，保障操作过程与使用过程的人身安全。
（2）该方法基于泡沫整理方法，利用空气替代部分普通溶剂，大大节省普通溶剂与原材料的消耗，节约资源能源，还可减少废水排放。
（3）本发明通过构造粗糙表面结构和低表面能改性，使制备的织物具有超疏水和自清洁效果，可以有效防止织物被液体或粉末污染。
（4）由于添加的复合阻燃剂在火焰中分解会释放不燃性气体，稀释空气中的氧气浓度，并且生成隔绝空气和火焰的炭层，所以制备的织物具有优异的阻燃效果，减缓火焰中织物的燃烧速度，离开火焰马上自熄灭，不持续燃烧，可减少火灾的发生，降低火灾造成的损失。
（5）为获得具有良好发泡性能的疏水阻燃整理泡沫，所添加的阻燃颗粒的种类和阻燃剂用量需严格控制，使用植酸铜可避免影响发泡，同时成功构筑粗糙结构，并获得优异阻燃效果。而聚磷酸铵添加过量会影响发泡能力。
（6）本发明对处理的基底损伤小，制备方法材料易得，方法简单，有望实现超疏水阻燃织物的大规模产业化。
附图说明
图1是通过本发明方法制备的超疏水阻燃织物的表面结构在500倍和2000倍下的扫描电子显微镜图像。
图2是通过本发明方法制备的超疏水阻燃织物的超疏水实物图和接触角。
图3是（a）普通棉织物和（b）超疏水阻燃织物的自清洁效果对比。
图4是（a）普通棉织物和（b）超疏水阻燃织物的阻燃效果对比。
图5是（a）实施例四所述浓度整理液的发泡情况和（b）对比例一所述浓度整理液的发泡情况。
图6是对比例二中将植酸铜颗粒替换为氢氧化镁颗粒后整理液的发泡情况。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
1）制备疏水整理液：将0.6 g的聚二甲基硅氧烷和0.06 g配套固化剂加入去离子水中，超声振荡并剧烈搅拌，然后加入0.1 g的十二烷基硫酸钠和0.04 g的十二烷醇，继续加入0.6 g的植酸铜颗粒和1.5 g聚磷酸铵，在超声振荡作用下（频率40 KHz）剧烈搅拌15min，得到疏水阻燃整理液；
2）施加泡沫整理织物：上述制备好的疏水阻燃整理液在机械搅拌器的作用下搅拌发泡，其中搅拌转速为2000 r/min，搅拌时间为180 s，将疏水阻燃泡沫施加到织物上，再将织物放入150℃烘箱中干燥120 min，由此便获得超疏水阻燃织物。
如图1所示，采用扫描电子显微镜观察超疏水阻燃织物的表面形貌，阻燃整理后，棉纤维表面覆盖了一层均匀的膜层，且植酸铜阻燃颗粒沉积在纤维表面。疏水阻燃泡沫整理后，棉织物表面具有超疏水性能，经甲基蓝染色后的水滴放置在平铺的超疏水阻燃织物上，表面润湿状态如图2所示，水滴呈圆球状且不会润湿到纤维内部。如图2插图所示，该织物的静态水接触角为154.8±1.9°。此外，所制备的超疏阻燃织物具有很好的自清洁性能，将少量咖啡粉分别撒落在普通棉织物和超疏水阻燃织物上，用水柱对污染物粉末进行冲洗，结果如图3所示，普通棉织物表面具有超亲水性，水滴将咖啡粉溶解并污染棉织物表面。而超疏水棉织物表面经水柱冲洗后留下干净的表面。将普通织物和超疏水阻燃织物用火焰持续燃烧，燃烧情况如图4所示。整理后的阻燃织物具有一定的阻燃效果，火焰离开后不会持续续燃。
实施例二
1）制备疏水整理液：将1.5 g的聚二甲基硅氧烷和0.15 g配套固化剂加入去离子水中，超声振荡并剧烈搅拌，然后加入0.3 g的十二烷基硫酸钠和0.1 g的十二烷醇，继续加入1.5 g的植酸铜颗粒和2 g聚磷酸铵，在超声振荡作用下（频率40 KHz）剧烈搅拌15 min，得到疏水阻燃整理液；
2）施加泡沫整理织物：上述制备好的疏水阻燃整理液在机械搅拌器的作用下搅拌发泡，其中搅拌转速为1500 r/min，搅拌时间为240 s，将疏水阻燃泡沫施加到织物上，再将织物放入160℃烘箱中干燥100 min，由此便获得超疏水阻燃织物。
实施例三
1）制备疏水整理液：将2 g的聚二甲基硅氧烷和0.2 g配套固化剂加入去离子水中，超声振荡并剧烈搅拌，然后加入0.6 g的十二烷基硫酸钠和0.2 g的十二烷醇，继续加入2 g的植酸铜颗粒和3 g聚磷酸铵，在超声振荡作用下（频率40 KHz）剧烈搅拌15 min，得到疏水阻燃整理液；
2）施加泡沫整理织物：上述制备好的疏水阻燃整理液在机械搅拌器的作用下搅拌发泡，其中搅拌转速为2500 r/min，搅拌时间为240 s，将疏水阻燃泡沫施加到织物上，再将织物放入150℃烘箱中干燥90 min，由此便获得超疏水阻燃织物。
实施例四
1）制备疏水整理液：将0.8 g的聚二甲基硅氧烷和0.08 g配套固化剂加入去离子水中，超声振荡并剧烈搅拌，然后加入0.4 g的十二烷基硫酸钠和0.2 g的十二烷醇，继续加入1 g的植酸铜颗粒和2 g聚磷酸铵，在超声振荡作用下（频率40 KHz）剧烈搅拌15 min，得到疏水阻燃整理液；
2）施加泡沫整理织物：上述制备好的疏水阻燃整理液在机械搅拌器的作用下搅拌发泡，其中搅拌转速为2500 r/min，搅拌时间为150 s，所得泡沫的发泡情况如图5中a图，发泡比为6.2。将疏水阻燃泡沫施加到织物上，再将织物放入150℃烘箱中干燥150 min，由此便获得超疏水阻燃织物。
对比例一
制备疏水整理液：将0.8 g的聚二甲基硅氧烷和0.08 g配套固化剂加入去离子水中，超声振荡并剧烈搅拌，然后加入0.4 g的十二烷基硫酸钠和0.2 g的十二烷醇，继续加入1 g的植酸铜颗粒和4 g聚磷酸铵，在超声振荡作用下（频率40 KHz）剧烈搅拌15 min，得到疏水阻燃整理液；将疏水阻燃整理液在机械搅拌器作用下搅拌发泡，其中搅拌转速为2500r/min，搅拌时间为150 s，所得泡沫的发泡情况如图5中b图，发泡比为2.4，聚磷酸铵过量导致整理液发泡性能不佳。
对比例二
制备疏水整理液：将0.8 g的聚二甲基硅氧烷和0.08 g配套固化剂加入去离子水中，超声振荡并剧烈搅拌，然后加入0.4 g的十二烷基硫酸钠和0.2 g的十二烷醇，继续加入2 g聚磷酸铵，将1 g的植酸铜颗粒替换为1 g氢氧化镁颗粒，在超声振荡作用下（频率40KHz）剧烈搅拌15 min，得到疏水阻燃整理液；将疏水阻燃整理液在机械搅拌器作用下搅拌发泡，其中搅拌转速为2500 r/min，搅拌时间为150 s，搅拌后情况如图6，替换为氢氧化镁颗粒后整理液完全无法发泡。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种基于泡沫整理方法的阻燃超疏水织物的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）将聚二甲基硅氧烷和固化剂加入去离子水中，超声振荡并搅拌，然后加入表面活性剂和稳泡剂，再加入植酸铜颗粒和聚磷酸铵，继续超声振荡并搅拌，得到疏水阻燃整理液；
（2）上述制备好的疏水阻燃整理液通过机械搅拌至发泡，将得到的泡沫施加到织物上，并将织物放入烘箱中干燥，由此获得超疏水阻燃织物。
2.根据权利要求1所述的一种基于泡沫整理方法的阻燃超疏水织物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的聚二甲基硅氧烷的质量为0.1~6.0 g。
3.根据权利要求1所述的一种基于泡沫整理方法的阻燃超疏水织物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的聚二甲基硅氧烷与配套固化剂质量比例为1：0.01~1：1。
4. 根据权利要求1所述的一种基于泡沫整理方法的阻燃超疏水织物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所加入的表面活性剂为十二烷基硫酸钠，添加质量为0.05~2 g。
5.根据权利要求1所述的一种基于泡沫整理方法的阻燃超疏水织物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所加入的稳泡剂为十二烷醇，添加质量为0.01~1 g。
6.根据权利要求1所述的一种基于泡沫整理方法的阻燃超疏水织物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的植酸铜颗粒的质量为0.1~5 g。
7.根据权利要求1所述的一种基于泡沫整理方法的阻燃超疏水织物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的聚磷酸铵的质量为0.5~3.5 g。
8.根据权利要求1所述的一种基于泡沫整理方法的阻燃超疏水织物的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的搅拌器转速为300~3000 r/min，搅拌时间为20~1500 s。
9.根据权利要求1所述的一种基于泡沫整理方法的阻燃超疏水织物的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的烘箱干燥温度为40~200 ℃。
10.根据权利要求1所述的一种基于泡沫整理方法的阻燃超疏水织物的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的烘箱中干燥的时间为15~240 min。
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