专利名称：用于纤维材料火焰－抑制整理的组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及可由水、磷酸胍、氨基磺酸和硫酸铵通过特定方法制备的水性组合物，也可使用氨基磺酸铵代替氨基磺酸。本发明还涉及所述组合物在纤维材料处理中的用途。
已知通过应用含氮和/或含磷产品，提供各种阻燃整理的材料，包括织物。因此，例如US 5418282描述了阻燃整理的聚合物泡沫和木屑板。为该目的，在制备这些制品的过程中，以颗粒形式加入包含例如磷酸铵、硼酸和硼酸铵的组合物。
US 2935471公开了包含硼化合物和无机铵盐的组合物。所述组合物用于纤维素材料的阻燃整理。英国专利说明书1174866描述了水溶液，该水溶液可用于提供包含阻燃整理的纤维素的纤维材料。所述水溶液包含一种或多种硫酸铵、氨基磺酸铵或亚氨基磺酸铵化合物。
US 4448841公开了可通过用包含铵盐例如硫酸铵、磷酸铵或氨基磺酸铵的水性组合物，处理织物来给予它们阻燃整理。
由现有技术已知用于织物阻燃整理的水性组合物，在稳定性和/或用其整理的纤维材料的特性方面不具有最佳特性。尤其是在织物由聚酯制成的情况中，用已知组合物所得结果不是最理想的。
本发明的目的是开发出可为织物形式的纤维材料提供阻燃整理的组合物，其中这些织物具有优异的阻燃特性，并且这些组合物特别好的适用于由聚酯制成的纤维材料的阻燃整理。
该目的已通过可经以下连续加工步骤制备的水性组合物实现a)制备水和磷酸胍的混合物，选择用量比，以使该混合物的磷含量为4.0-6.5％重量；b)任选在20℃，将该混合物的pH值调节至4.5-6.5；
c)以每100g步骤b)后所得混合物使用8-12g氨基磺酸或9.5-15g氨基磺酸铵的量，加入氨基磺酸铵或氨基磺酸，或加入这两种物质的混合物；d)任选在20℃，将所得混合物的pH值调节至4.5-6.5；e)以每100g步骤d)后所得混合物使用20-40g硫酸铵的量，加入硫酸铵。
如果用本发明的水性组合物整理纤维材料，则可获得高度有效的阻燃特性。优选纤维材料为织造物、针织物或非织造物形式的织物。并且，尤其是在织物由聚酯纤维制成的情况，可实现高度有效的阻燃整理，而许多由现有技术已知的组合物对聚酯不合适或不够合适。
特别是，合适的聚酯纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，虽然本发明的组合物也适用于由其他聚酯纤维制成的织物。
此外，用本发明的组合物，也可有效的为由纤维素纤维或纤维素纤维和聚酯纤维的混合物制成的织物提供阻燃整理。
可用设备和按照织物整理人员已知的方法，用本发明组合物对纤维材料进行处理。例如，合适的是通过浸轧机和随后干燥，例如在100-130℃下干燥实施。如果合适，也可在干燥后进行缩合(condensation)，例如在130-180℃温度下进行。
本发明组合物可通过上述加工步骤制备。现对这些步骤进行更详细的描述。
步骤a)在该加工步骤，制备水和磷酸胍的混合物。为该目的，可使用由2摩尔胍和1摩尔正磷酸形成的二代磷酸胍，或使用由1摩尔胍和1摩尔正磷酸形成的一代磷酸胍。当然，也可使用一代磷酸胍和二代磷酸胍的混合物。
如果合适，可在升高的温度例如在30℃-70℃下，并搅拌制备步骤a)的混合物。
在步骤a)中，选择水和磷酸胍的用量比，以使所得混合物的磷含量(以P计)为4.0-6.5％重量。例如，可制备包含35％重量二代磷酸胍的混合物。
步骤b)如果步骤a)后所得混合物在20℃的pH为4.5-6.5，则不进行步骤b)。另一方面，如果进行步骤a)后所得混合物的pH在指定范围外，则必须进行步骤b)。该步骤在于将pH值调节至指定范围内。
如果步骤a)进行后所得混合物的pH高于6.5，则正磷酸非常适用于该pH的调节。例如，正磷酸可以50-90％浓度的水溶液用于该目的。
步骤c)在步骤c)中，每100g步骤a)和任选的步骤b)进行后所得混合物中加入8-12g氨基磺酸H2N-SO3H或9.5-15g氨基磺酸铵NH4H2N-SO3。也可加入这两种物质的混合物。在这种情况下，该混合物使用的量包含(x/100)*(8-12)g和(y/100)*(9.5-15)g氨基磺酸铵。
其中，x表示混合物包含的氨基磺酸的重量百分比，y表示混合物包含的氨基磺酸铵的重量百分比。所有氨基磺酸和氨基磺酸铵的指定量均指固体、无水物质，虽然在步骤c)中也可任选使用氨基磺酸或氨基磺酸铵的水溶液代替固体物质。加入氨基磺酸和氨基磺酸铵用于获得阻燃特性和织物的软手感。
步骤d)如果步骤c)进行后所得混合物在20℃的pH为4.5-6.5，则不进行步骤d)。如果pH在该范围以外，则必须进行步骤d)，即在20℃调节pH值使其为4.5-6.5。如果步骤c)进行后的pH低于4.5，则优选在步骤d)通过加入氨来进行校正。为该目的，可向混合物引入NH3气体。然而，更有利的是加入NH3水溶液，例如20-25％重量浓度的NH3水溶液。
步骤e)
在步骤e)中，向步骤c)和任选的步骤d)进行后所得的混合物加入硫酸铵。在该步骤，每100g混合物使用20-40g硫酸铵。这些量指固体、无水硫酸铵。可以固体形式或以混合物的水溶液形式加入该盐。
硫酸铵的加入对用现有技术的组合物处理过的织物纤维材料的阻燃特性产生有利影响，尤其是由聚酯纤维制成的织物。
加入硫酸铵后，如果需要，可用水稀释所得混合物。当步骤e)结束时，优选搅拌所得混合物，任选在升高的温度下搅拌，直至形成澄清溶液。
步骤e)后所得组合物(任选随后用水稀释)可用于织物的阻燃整理。然而，也可在使用为本领域熟练技术人员已知用于织物整理的其他物质前，将其加入。然而，在其使用过程中，优选本发明组合物除上述物质外不包含其他含氮或含磷物质，除脲外。此外，优选其既不包含硼化合物也不包含卤素化合物。
在许多情况，如果在步骤e)进行后，还向所得混合物加入一种或多种其他物质，可能最好。这些物质选自乙酸钠、尿素和氢氧化钠。如果使用所有被讨论物质，优选每100g步骤e)后所得混合物使用以下量0.7-1.3g乙酸钠，0.7-1.3g尿素，和氢氧化钠，其用量使所得组合物在20℃的pH为5-6.5。这些量指固体、无水物质，虽然可以纯固体形式或水溶液形式使用所述物质。最好是在加入乙酸钠或尿素之前不向组合物加入氢氧化钠，而仅在加入乙酸钠或尿素后加入氢氧化钠。
以下通过工作实施例来举例说明本发明。
实施例1本发明组合物的制备向375kg软化水加入200kg二代磷酸胍(由摩尔比为1∶2的H3PO4和碳酸胍 制备)。加入约60kg浓度为80％的正磷酸，得到pH为5.5的澄清溶液。向其中加入60kg氨基磺酸(H2N-SO3H)。然后用46kg浓度为25％的氨水溶液，调节pH值使其为5.5。加入200kg固体硫酸铵并搅拌后，得到澄清溶液。用86kg水将其稀释。然后加入11kg乙酸钠和11kg尿素，再搅拌混合物，直至形成澄清溶液。通过加入氢氧化钠水溶液，获得约5.5的pH。
实施例2过滤实施例1所得溶液，以除去残留杂质。
然后，整理由纤维材料制成的织物。
实施例2a)(本发明)将每平方米重量为约135g的聚酯织物用浸轧机，在水性液体中处理，每升液体由200g实施例1制备的组合物组成，以使基于织物重量计，液体轧液率(pick-up)结果为约75％。将织物在110℃干燥10分钟。
实施例2b)(本发明)将每平方米重量为约270g的聚酯织物用浸轧机，在水性液体中处理，每升液体由200g实施例1制备的组合物组成，以使基于织物重量计，液体轧液率结果为约110％。将织物在110℃干燥10分钟。
实施例2c)和2d)(非本发明的比较实施例)重复实施例2a和2b，但用比较组合物代替实施例1的本发明组合物。在其他方面，实施例2c)对应于实施例2a)，实施例2d)对应于实施例2b)。
比较组合物是水溶液形式的已知阻燃组合物，其包含约30％重量氨基磺酸铵、5％重量正磷酸甲酯的铵盐、2％重量尿素和6％重量硼砂。它既不包含磷酸胍也不包含硫酸铵。
按照DIN 54336(1986年11月版)描述的方法，对实施例2a)-d)的四个织物样品的燃烧时间、发光时间和撕裂长度(＝破坏度)进行测定。结果见下表所示。
表格有焰燃烧时间(Flaming time)3秒
有焰燃烧时间15秒
有焰燃烧时间3秒
有焰燃烧时间15秒
根据这些结果，很明显本发明实施例2a)和2b)比比较实施例2c)和2d)产生更好的结果。
权利要求
1.一种水性组合物，所述水性组合物可通过以下连续加工步骤制备a)制备水和磷酸胍的混合物，选择用量比以使该混合物的磷含量为4.0-6.5％重量；b)任选在20℃，将该混合物的pH值调节至4.5-6.5；c)以使每100g步骤b)后所得混合物使用8-12g氨基磺酸或9.5-15g氨基磺酸铵的量，加入氨基磺酸铵或氨基磺酸，或加入这两种物质的混合物；d)任选在20℃，将所得混合物的pH值调节至4.5-6.5；e)以每100g步骤d)后所得混合物使用20-40g硫酸铵的量，加入硫酸铵。
2.权利要求1的组合物，其特征在于步骤e)后还进行步骤f)，其中在步骤f)中，向每100g步骤e)后所得混合物中加入0.7-1.3g乙酸钠和/或0.7-1.3g尿素和/或一定量的氢氧化钠，该氢氧化钠的加入量使所得混合物在20℃的pH为5-6.5。
3.权利要求1或2的组合物，其特征在于在步骤b)中，通过加入磷酸调节pH。
4.权利要求1-3中一项或多项的组合物，其特征在于在步骤d)中，通过加入氨水溶液调节pH。
5.权利要求1-4中一项或多项的组合物在纤维材料处理中的用途。
6.权利要求5的用途，其特征在于所述纤维材料为织造物、针织物或非织造物形式的织物。
7.权利要求5或6的用途，其特征在于所述纤维材料由聚酯纤维组成。
全文摘要
本发明描述了可由水、磷酸胍、氨基磺酸或氨基磺酸铵和硫酸铵通过特定方法得到的组合物。所述组合物适用于纤维材料的火焰－抑制处理，尤其是织物，例如由聚酯制成的织物。
文档编号D06M13/453GK101080530SQ200580042832
公开日2007年11月28日 申请日期2005年11月22日 优先权日2004年12月16日
发明者S·德梅克, S·卢德曼 申请人:亨茨曼纺织货品(德国)有限责任公司