CN113201935B - 一种耐久阻燃聚酰胺纤维制品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐久阻燃聚酰胺纤维制品及其制备方法，属于纺织品整理技术领域。本发明通过浸渍吸附整理聚酰胺纤维制品，借助于阻燃剂中含有氨基和磺酸基等基团，在燃烧的过程中，阻燃剂分解会产生大量难燃的气体，降低了氧气浓度，阻碍了燃烧。由于聚酰胺纤维上只有少数的氨基和羧基，阻燃剂和织物的结合力并不强，通过阳离子树脂涂层，在不改变其阻燃性能的前提下，将所述阻燃剂包覆起来，通过涂层增强其耐水洗性能。本发明制备的阻燃聚酰胺纤维制品阻燃性能优良，燃烧时无熔滴产生，且具有较好的耐水洗性能，不含甲醛和金属离子释放，阻燃聚酰胺纤维的手感好，具有较好的实际应用价值。

Description

一种耐久阻燃聚酰胺纤维制品及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织品整理技术领域，尤其是指一种耐久阻燃聚酰胺纤维制品及其制备方法。
背景技术
锦纶纤维，又叫聚酰胺纤维，俗称尼龙织物。由于锦纶纤维具有耐磨性好、回弹性高、断裂强度高、染色性好、密度小以及不易虫蛀等优点，因此其产量居于合成纤维位中第二名，也因此经常用于军用、防护服装、毯子和袜子的制造等。但是由于锦纶的热性能差，在空气中容易燃烧，在燃烧过程中产生的熔滴易造成二次火灾，危及人身安全，这些缺点限制了锦纶织物的广泛应用。因此，我们需要对锦纶织物进行阻燃整理。传统卤素阻燃剂尤其是溴系阻燃剂具有“低浓高效”的特点，对锦纶织物的阻燃效果好，在商业化阻燃剂中占有重要的比例。但部分卤素阻燃剂具有环境持久、难降解等特点，且阻燃材料在燃烧过程中释放有毒气体，在环保方面存在缺陷。因此，无卤阻燃剂得到了人们的重视。无卤阻燃剂主要包括，磷系、氮系、无机阻燃剂、硫系等。
磷系阻燃剂如聚磷酸铵和DOPO，无机阻燃剂如氢氧化镁和氢氧化铝都可提高聚酰胺纤维制品的阻燃性能，但主要通过熔融共混法掺入聚酰胺纤维，对材料的力学性能产生不良影响。硫系阻燃剂在燃烧过程中提前分解，产生不燃性气体，稀释燃烧区域的氧气和可燃性气体浓度，降低燃烧速率，从而起到阻燃效果。但大多数含硫阻燃剂为小分子阻燃剂，无法牢固地附着在聚酰胺纤维表面，导致阻燃聚酰胺纤维制品的耐久性较差。专利CN201410081175.X提出了一种用氨基磺酸胍接枝改性碳纳米管，通过熔融共混法得到阻燃聚酰胺纤维，该发明工艺流程繁杂，操作难度大，成本昂贵，无法工业化生产。有研究将氨基磺酸胍添加到聚酰胺材料中，提高了聚酰胺的阻燃性能，但使聚酰胺的力学性能受到了影响，且主要通过共混法制备阻燃聚酰胺纤维，对本专利不具有指导意义(吕钊霞,谷晓昱,张胜,孙军,宋晓卉.氨基磺酸胍对尼龙6阻燃性能的影响[J].塑料,2016,45(04):36-38)。有研究通过二浸二轧法采用硫脲/氨基磺酸胍混合物制备阻燃聚酰胺66，提高了其阻燃性能，但阻燃聚酰胺纤维的耐久性差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种耐久阻燃聚酰胺纤维制品及其制备方法，本发明通过后整理法采用硫/氮阻燃剂提高聚酰胺纤维阻燃性能和耐久性，制备的阻燃聚酰胺纤维具有耐久性，以及无色，不影响后续加工使用，原料便宜易得，便于工业化生产。
本发明的第一个目的是提供一种耐久阻燃聚酰胺纤维制品的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚酰胺纤维制品浸渍于硫/氮阻燃剂溶液中，调节pH为3～6，加热、保温、水洗、烘干后得到阻燃聚酰胺纤维制品；
(2)将步骤(1)中得到的阻燃聚酰胺纤维制品浸渍于阳离子树脂溶液中，调节pH为3～6，加热、保温、水洗、烘干后得到耐久阻燃聚酰胺纤维制品。
在本发明的一个实施例中，在步骤(1)中，所述的聚酰胺纤维制品为聚酰胺6、聚酰胺66和聚酰胺56中的一种或多种制备得到。
在本发明的一个实施例中，在步骤(1)中，所述的硫/氮阻燃剂为氨基磺酸铵、氨基磺酸胍、硫脲、磺胺和过硫酸铵中的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，在步骤(1)中，所述的硫/氮阻燃剂浓度为10～50g/L。
在本发明的一个实施例中，在步骤(1)中，所述的加热的温度为70～90
℃，保温的时间为50～60min。
在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述的阳离子树脂为强酸性阳离子树脂。
在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述的阳离子树脂浓度为5～35g/L。
在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述的加热的温度为70～90℃，保温的时间为20～30min。
在本发明的一个实施例中，调节pH用醋酸和/或甲酸。
本发明的第二个目的是提供所述方法制备得到的耐久阻燃聚酰胺纤维制品。
本发明的原理如下：借助于阻燃剂中含有氨基和磺酸基等基团，其水溶液呈现酸性，通过浸渍法制备阻燃聚酰胺纤维制品，该阻燃剂中氮和硫含量较多，在燃烧的过程中，阻燃剂分解会产生大量难燃的气体，如二氧化硫，二氧化氮等气体，降低了氧气浓度，阻碍了燃烧。由于聚酰胺纤维上只有少数的氨基和羧基，阻燃剂和织物的结合力并不强，耐洗性能差，通过阳离子树脂涂层，在不改变其阻燃性能的前提下，将所述阻燃剂包覆起来，通过涂层增强其耐水洗性能。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明采用的原料，便宜易得，无毒性以及无致癌性，因此确保了实验的安全性。本发明的制备过程能耗低，流程短，操作简单。本发明制备的耐久阻燃聚酰胺纤维制品，在燃烧过程中不会产生熔滴且阻燃性能较好，整理前后颜色无变化，不会影响后续染整加工。
附图说明
图1是实施例1阻燃、耐久整理后锦纶织物经水洗后垂直燃烧图。
图2是实施例1阻燃、耐久整理后锦纶织物经过不同次数水洗后的损毁长度和极限氧指数图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
一种耐久阻燃锦纶织物及其制备方法，具体步骤如下：
将锦纶织物浸渍于pH为4.5，浓度为35g/L的氨基磺酸胍溶液中，加热温度为80℃，保温时间为50min，取出后水洗、烘干，得到阻燃锦纶织物。后将其浸渍于pH为4.5，浓度为10g/L的阳离子树脂溶液中，加热温度为70℃，保温时间为30min，取出后水洗、烘干，得到耐久性阻燃锦纶织物。
分别根据GB/T 5454-1997和GB/T 5455-2014测试阻燃织物的极限氧指数和损毁长度，结果如图1、图2所示，与未处理样对比，阻燃锦纶极限氧指数有明显提高，最高可达到32％，损毁面积显著减少，损毁长度最低可达到8cm，阻燃效果可达到B0级，最重要的是，阻燃锦纶织物在燃烧过程中不会产生熔滴，避免了二次火灾的发生。使用本发明处理的锦纶织物，可经受20次水洗，而保留一定的阻燃性能。极限氧指数降低至27％，损毁长度达到12cm，阻燃效果仍远远好于原样。但到25次水洗后，会产生熔滴，影响了其使用性能。
实施例2
一种耐久阻燃锦纶织物及其制备方法，具体步骤如下：
将锦纶织物浸渍于pH为4.3，浓度为50g/L的硫脲溶液中，加热温度为70℃，保温时间为60min，取出后水洗、烘干，得到阻燃锦纶织物。后将其浸渍于pH为4.5，浓度为10g/L的阳离子树脂溶液中，加热温度为70℃，保温时间为20min，取出后水洗、烘干，得到耐久性阻燃锦纶织物。分别根据GB/T 5454-1997和GB/T 5455-2014测试阻燃织物的极限氧指数和损毁长度。当硫脲为50g/L时，其极限氧指数可达到33.6％，损毁长度为9.5cm，并且无熔滴，表现出较好的阻燃效果，阳离子树脂处理后的阻燃锦纶织物能耐25次水洗。
实施例3
将一种耐久阻燃锦纶织物及其制备方法，具体步骤如下：
锦纶织物浸渍于pH为4.2，浓度为45g/L的氨基磺酸铵溶液中，加热温度为80℃，保温时间为60min，取出后水洗、烘干，得到阻燃锦纶织物。后将其浸渍于pH为4.5，浓度为10g/L的阳离子树脂溶液中，加热温度为80℃，保温时间为30min，取出后水洗、烘干，得到耐久性阻燃锦纶织物。
测试其相关性能，如极限氧指数、垂直燃烧等。测试结果表明，经过硫酸铵整理后锦纶阻燃性能明显提高，极限氧指数可达到32.3％，损毁长度达到7.5cm。织物经受20次水洗后仍保留一定的阻燃效果，说明本发明处理的锦纶织物具有良好的耐水洗性。
实施例4
一种耐久阻燃锦纶织物及其制备方法，具体步骤如下：
将锦纶织物物浸渍于pH为4.0，浓度为20g/L的磺胺溶液中，加热温度为90℃，保温时间为60min，取出后水洗、烘干，得到阻燃锦纶织物。后将其浸渍于pH为4.5，浓度为15g/L的阳离子树脂溶液中，加热温度为80℃，保温时间为20min，取出后水洗、烘干，得到耐久性阻燃锦纶织物。
研究其燃烧性能和热稳定性能。结果表明，经过磺胺整理后锦纶阻燃性能明显提高，在燃烧过程中，熔滴被抑制了。经整理后，锦纶阻燃性能得到了一定的提升。之前，磺胺很少被用于阻燃，如今，用于锦纶阻燃，效果也不错，可以进一步深入研究。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种耐久阻燃聚酰胺纤维制品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将聚酰胺纤维制品浸渍于硫/氮阻燃剂溶液中，调节pH为3~6，加热、保温、水洗、烘干后得到阻燃聚酰胺纤维制品；所述的硫/氮阻燃剂为氨基磺酸铵、氨基磺酸胍、硫脲、磺胺和过硫酸铵中的一种或多种；
（2）将步骤（1）中得到的阻燃聚酰胺纤维制品浸渍于阳离子树脂溶液中，调节pH为3~6，加热、保温、水洗、烘干后得到耐久阻燃聚酰胺纤维制品。
2.根据权利要求1所述的耐久阻燃聚酰胺纤维制品的制备方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述的聚酰胺纤维制品为聚酰胺6、聚酰胺66和聚酰胺56中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的耐久阻燃聚酰胺纤维制品的制备方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述的硫/氮阻燃剂浓度为10~50g/L。
4.根据权利要求1所述的耐久阻燃聚酰胺纤维制品的制备方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述的加热的温度为70~90℃，保温的时间为50~60min。
5.根据权利要求1所述的耐久阻燃聚酰胺纤维制品的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述的阳离子树脂为强酸性阳离子树脂。
6.根据权利要求1所述的耐久阻燃聚酰胺纤维制品的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述的阳离子树脂浓度为5~35g/L。
7.根据权利要求1所述的耐久阻燃聚酰胺纤维制品的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述的加热的温度为70~90℃，保温的时间为20~30min。
8.根据权利要求1所述的耐久阻燃聚酰胺纤维制品的制备方法，其特征在于：调节pH用醋酸和/或甲酸。
9.一种应用权利要求1~8中任意一项所述的方法制备的耐久阻燃聚酰胺纤维制品。
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