CN113089330A - 一种涤纶耐久阻燃剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涤纶耐久阻燃剂及其制备方法和应用,所述涤纶耐久阻燃剂是以苯甲基膦酸二甲酯、乙二醇、聚乙二醇(PEG)为原料,以醋酸锌和三氧化二锑为复合催化剂,在氮气氛围的真空条件下加热制得。本发明采用上述结构的一种涤纶耐久阻燃剂及其制备方法和应用,成本低,阻燃性能优越,使用方便,尤其适合涤纶织物的耐久阻燃整理。
Description
技术领域
本发明涉及纺织品功能整理剂技术领域,特别是涉及一种涤纶耐久阻燃剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着纺织品应用领域不断扩大和日益增多,由纺织品引起的火灾也不断增加。据统计,由纺织品引起的火灾约占火灾总数的一半以上,特别是建筑住宅火灾,纺织品着火蔓延引起火灾所占比例更大,床上用品和室内装饰用纺织品为起火的主要原因,因此需要对纺织品进行阻燃整理。阻燃整理是指,纺织品经过阻燃处理后,降低了可燃性,在燃烧过程中能显著延缓燃烧速率,并在离开火源后迅速自熄,从而具有不易燃烧的性能;耐久阻燃整理是指,阻燃整理后经过30~50次普通家庭机洗后,仍可达到阻燃标准的阻燃整理。
涤纶织物具有强度高,耐磨、回弹性好,成本低等优点,作为纺织面料被广泛使用。但是涤纶纤维的极限氧指数(LOI)较低,只有20左右,属于易燃纤维,因此需要做阻燃整理。涤纶织物的阻燃剂大多是卤素类和磷系阻燃剂,卤素类阻燃剂在燃烧过程中释放出卤化氢,有毒且有腐蚀性,因此卤素类阻燃剂不环保;磷系阻燃剂对含碳、氧元素的涤纶纤维具有良好的阻燃效果,高温时磷催化聚合物碳化,减少可燃气体产生同时隔绝空气,通过凝聚相机理阻燃。
早期的涤纶阻燃剂(2,3-二溴丙基)-三磷酸酯(TDBPP)有一定的阻燃效果,后因发现致癌而停用。目前市场上在售的涤纶耐久阻燃剂为环状膦酸酯类(国内专利号:101608401A),此类涤纶耐久阻燃剂在合成过程中使用卤代烷烃作为催化剂,因此产品中含有少量卤素,阻燃剂本身pH低2~3,有腐蚀性,使用时工作液需要调碱中和,使用不方便。
因此,一种制备工艺简单,不含卤素、使用方便的涤纶耐久阻燃剂及其制备方法亟待出现。
发明内容
本发明的目的是提供一种涤纶耐久阻燃剂及其制备方法和应用,解决了现有涤纶耐久阻燃剂环状磷酸酯所存在的含有卤素、酸性强有腐蚀性以及使用工艺复杂的问题,并且该阻燃剂合成过程中不使用甲醛、卤素为原料,成本低,阻燃性能优越,使用方便,尤其适合涤纶织物的耐久阻燃整理。
为实现上述目的,本发明提供了一种涤纶耐久阻燃剂,所述涤纶耐久阻燃剂的结构通式为:
所述涤纶耐久阻燃剂是以苯甲基膦酸二甲酯、乙二醇、聚乙二醇(PEG)为原料,以醋酸锌和三氧化二锑为复合催化剂,在氮气氛围的真空条件下加热制得。
优选的,所述聚乙二醇为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800中的一种或多种。
一种涤纶耐久阻燃剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)以醋酸锌和三氧化二锑为复合催化剂,向乙二醇、聚乙二醇(PEG)中加入苯甲基膦酸二甲酯,在氮气氛围下,升温至170~190℃,真空条件为-0.1~-0.08MPa下进行脱甲醇3~5h,苯甲基膦酸二甲酯和乙二醇酯交换反应生成苯甲基膦酸二乙二醇酯;
(2)升温至220~240℃,真空条件-0.1~-0.08Mpa,进行脱乙二醇4~6h,苯甲基膦酸二乙二醇酯和聚乙二醇缩聚反应生成所述的涤纶耐久阻燃剂;
其中,所述苯甲基膦酸二甲酯与乙二醇的摩尔比范围为1:(2.0~5.0),所述苯甲基膦酸二甲酯与聚乙二醇的摩尔比范围为1:(1.0~3.0),所述醋酸锌和三氧化二锑的质量比为1:(1~5),所述醋酸锌和三氧化二锑的总质量占苯甲基膦酸二甲酯、乙二醇和聚乙二醇总质量的0.5%~3%。
优选的,所述苯甲基膦酸二甲酯与乙二醇的摩尔比范围为1:(2.1~2.3)。
优选的,所述苯甲基膦酸二甲酯与聚乙二醇的摩尔比范围为1:(1.05~1.15)。
优选的,所述醋酸锌和三氧化二锑的质量比为1:(1~3)。
优选的,所述醋酸锌和三氧化二锑的总质量占苯甲基膦酸二甲酯、乙二醇和聚乙二醇总质量的0.5%~1.5%。
一种涤纶耐久阻燃剂的应用,整理液配制包括所述涤纶耐久阻燃剂,其中所述涤纶耐久阻燃剂用量为120g/L。
优选的,阻燃整理工艺包括二浸二轧,烘干,190℃焙烘2min,水洗,烘干,其中二浸二轧完成后涤纶纺织品的带液率为65%。
本发明具有的有益效果是:
(1)该阻燃剂具有优良的阻燃性能,可大大提升印染行业中涤纶织物的附加值,所使用的原料易得,成本低,合成工艺简单,工艺可控性高,对生产设备要求低,适合批量生产。
(2)阻燃剂本身阻燃元素磷含量高,阻燃性能好,同时本结构含有苯环和酯基,阻燃整理后的涤纶织物上耐洗性好,且合成过程中不使用含有甲醛、卤素的原料,生产过程中无污染物排放。
下面通过实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
以醋酸锌和三氧化二锑为复合催化剂,向乙二醇、聚乙二醇400中加入苯甲基膦酸二甲酯,在氮气氛围下,升温至170℃,-0.08MPa真空条件下进行脱甲醇5h,苯甲基膦酸二甲酯和乙二醇酯交换反应生成苯甲基膦酸二乙二醇酯,再于220℃,-0.08MPa真空条件下进行脱乙二醇6h,苯甲基膦酸二乙二醇酯和聚乙二醇400缩聚反应生成所述的聚膦酸聚乙二醇酯涤纶耐久阻燃剂。其中苯甲基膦酸二甲酯与乙二醇的摩尔比范围在1:2.1,苯甲基膦酸二甲酯与聚乙二醇的摩尔比范围在1:1.05,醋酸锌和三氧化二锑的质量比为1:1,醋酸锌和三氧化二锑的总质量占苯甲基膦酸二甲酯、乙二醇和聚乙二醇总质量的0.5%。
实施例2
以醋酸锌和三氧化二锑为复合催化剂,向乙二醇、聚乙二醇600中加入苯甲基膦酸二甲酯,在氮气氛围下,升温至180℃,-0.04MPa真空条件下进行脱甲醇4h,苯甲基膦酸二甲酯和乙二醇酯交换反应生成苯甲基膦酸二乙二醇酯,再于230℃,-0.04MPa真空条件下进行脱乙二醇5h,苯甲基膦酸二乙二醇酯和聚乙二醇600缩聚反应生成所述的聚膦酸聚乙二醇酯涤纶耐久阻燃剂。其中苯甲基膦酸二甲酯与乙二醇的摩尔比范围在1:2.2,苯甲基膦酸二甲酯与聚乙二醇的摩尔比范围在1:1.1,醋酸锌和三氧化二锑的质量比为1:2,醋酸锌和三氧化二锑的总质量占苯甲基膦酸二甲酯、乙二醇和聚乙二醇总质量的1%。
实施例3
以醋酸锌和三氧化二锑为复合催化剂,向乙二醇、聚乙二醇800中加入苯甲基膦酸二甲酯,在氮气氛围下,升温至190℃,-0.01MPa真空条件下进行脱甲醇3h,苯甲基膦酸二甲酯和乙二醇酯交换反应生成苯甲基膦酸二乙二醇酯,再于240℃,-0.01MPa真空条件下进行脱乙二醇4h,苯甲基膦酸二乙二醇酯和聚乙二醇800缩聚反应生成所述的聚膦酸聚乙二醇酯涤纶耐久阻燃剂。其中苯甲基膦酸二甲酯与乙二醇的摩尔比范围在1:2.3,苯甲基膦酸二甲酯与聚乙二醇的摩尔比范围在1:1.15,醋酸锌和三氧化二锑的质量比为1:3,醋酸锌和三氧化二锑的总质量占苯甲基膦酸二甲酯、乙二醇和聚乙二醇总质量的1.5%。
应用例
本发明涤纶耐久阻燃剂阻燃性能优异,在一定的温度和较短的时间条件下,可以与涤纶织物发生结合,耐洗性良好。以本公司的环状磷酸酯类涤纶耐久阻燃剂LZR-T作为对比例,对上述各实施例制得的涤纶耐久阻燃剂分别进行阻燃及耐洗性试验,下面通过具体实验工艺及所得数据进行阐述验证。
织物:克重120~150g/m2纯涤纶针织布。
整理液配制包括所述涤纶耐久阻燃剂,其中涤纶耐久阻燃剂用量为120g/L。
阻燃整理工艺包括二浸二轧,烘干,190℃焙烘2min,水洗,烘干,其中二浸二轧完成后涤纶纺织品的带液率为65%。
阻燃性及耐洗性测试,测试结果见表1。
参照《GB/T 5455-1997纺织品燃烧性能试验垂直法》测试涤纶织物损毁碳长、续燃、阴燃时间。
根据《GB/T 17596-1998纺织品织物燃烧试验前的商业洗涤程序》测试经过30次洗涤后织物的阻燃性能。
表1为涤纶耐久阻燃剂的阻燃性及耐洗性的测试数据
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (9)
2.根据权利要求1所述的一种涤纶耐久阻燃剂,其特征在于:所述聚乙二醇为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800中的一种或多种。
3.一种如权利要求1-2所述的一种涤纶耐久阻燃剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)以醋酸锌和三氧化二锑为复合催化剂,向乙二醇、聚乙二醇(PEG)中加入苯甲基膦酸二甲酯,在氮气氛围下,升温至170~190℃,真空条件为-0.1~-0.08MPa下进行脱甲醇3~5h,苯甲基膦酸二甲酯和乙二醇酯交换反应生成苯甲基膦酸二乙二醇酯;
(2)升温至220~240℃,真空条件-0.1~-0.08Mpa,进行脱乙二醇4~6h,苯甲基膦酸二乙二醇酯和聚乙二醇缩聚反应生成所述的涤纶耐久阻燃剂;
其中,所述苯甲基膦酸二甲酯与乙二醇的摩尔比范围为1:(2.0~5.0),所述苯甲基膦酸二甲酯与聚乙二醇的摩尔比范围为1:(1.0~3.0),所述醋酸锌和三氧化二锑的质量比为1:(1~5),所述醋酸锌和三氧化二锑的总质量占苯甲基膦酸二甲酯、乙二醇和聚乙二醇总质量的0.5%~3%。
4.根据权利要求3所述的一种涤纶耐久阻燃剂的制备方法,其特征在于:所述苯甲基膦酸二甲酯与乙二醇的摩尔比范围为1:(2.1~2.3)。
5.根据权利要求3所述的一种涤纶耐久阻燃剂的制备方法,其特征在于:所述苯甲基膦酸二甲酯与聚乙二醇的摩尔比范围为1:(1.05~1.15)。
6.根据权利要求3所述的一种涤纶耐久阻燃剂的制备方法,其特征在于:所述醋酸锌和三氧化二锑的质量比为1:(1~3)。
7.根据权利要求3所述的一种涤纶耐久阻燃剂的制备方法,其特征在于:所述醋酸锌和三氧化二锑的总质量占苯甲基膦酸二甲酯、乙二醇和聚乙二醇总质量的0.5%~1.5%。
8.一种如权利要求1-7所述的一种涤纶耐久阻燃剂的应用,其特征在于:整理液配制包括所述涤纶耐久阻燃剂,其中所述涤纶耐久阻燃剂用量为120g/L。
9.根据权利要求8所述的一种涤纶耐久阻燃剂的应用,其特征在于:阻燃整理工艺包括二浸二轧,烘干,190℃焙烘2min,水洗,烘干,其中二浸二轧完成后涤纶纺织品的带液率为65%。
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