本发明涉及纺织品生产技术领域，尤其是涉及一种含有磷氮硅的反应性阻燃剂及其制备方法和该阻燃剂在纺织品阻燃整理中的应用。
背景技术：
有统计表明，世界上20％的火灾事故都是由于纺织品燃烧而引起或扩大的，尤其是住宅失火，因纺织品着火或者蔓延而酿成的火灾事故比例更大，因此，纺织品的阻燃功能对消除火灾隐患，延缓火势蔓延，降低人民生命财产损失极为重要。织物阻燃整理是通过化学键合、化学粘合、吸附沉积及非极性范德华力结合等作用，使阻燃剂固着在纤维和织物上，从而使织物获得阻燃性能的加工过程。在众多纺织品中，棉纺织品因其良好的吸湿性与透气性、无静电、穿着舒适等优点而成为深受人们喜爱的服饰材料。但与其他纺织品相比，棉织物更容易燃烧，因此，开发出具有优良阻燃性能的纺织品尤为重要。常用的有机阻燃剂有磷系、卤系和氮系等，但卤系阻燃剂由于其分解产物中含有卤酸，烟雾大，对人体有害等缺点，正逐步被其他阻燃剂代替。其中磷系阻燃剂因其高效、低烟、低毒环保等优点而广泛用于织物的阻燃整理，但是磷系阻燃剂因为其耐热性差、挥发性大且要求被阻燃结构中含有大量H、O元素才能形成炭化层等问题而受到限制。氮系阻燃剂无卤、低毒、低烟，对热和紫外线都稳定，有机硅阻燃剂高效、生态友好，防熔滴并抑烟。鉴于此，研究出含磷氮硅的反应性阻燃剂，和兼具有优良阻燃性能和良好断裂强力的阻燃功能纺织品，具有十分重要的意义。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种含磷氮硅的反应性阻燃剂及其制备方法及应用。本发明方法反应条件温和、工艺简单、原料廉价易得，由该法合成的含磷氮硅的反应性阻燃剂水溶性好，产品收率较高，安全无毒，可制备出具有优异阻燃性能的阻燃纺织品。本发明的技术方案如下：本发明提供了一种含磷氮硅的反应性阻燃剂，所述阻燃剂为式(I)所示结构的化合物：本发明还提供了所述含磷氮硅的反应性阻燃剂的制备方法，具体步骤如下：将氯磷酸二乙酯溶于有机溶剂中，降温至0-5℃，逐滴加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷和三乙胺，滴加完毕后逐渐升温至60-100℃，充分搅拌反应8-12h；待反应结束后，过滤除去沉淀，澄清液减压蒸馏去除产物溶液中的溶剂、未反应的原料，干燥，得到含磷氮硅的反应性阻燃剂。所述氯磷酸二乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷及三乙胺的摩尔比为1:1:1～1:1.3:1。所述有机溶剂为乙酸乙酯或四氢呋喃即THF。本发明还提供了所述含磷氮硅的反应性阻燃剂在制备阻燃材料中的应用，具体方法为：将式(I)所述结构的阻燃剂配制成质量百分浓度为10-35％的整理液；将待处理的棉织物浸渍于整理液中12～24h，二浸二轧，100℃烘干5min，然后于140-170℃高温焙烘5min，取出皂洗、水洗并烘干，制得阻燃材料。6、根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述整理液为30wt％乙醇溶液。7、根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述棉织物整理轧余率为100％。本发明有益的技术效果在于：本发明含磷氮硅的反应性阻燃剂廉价易得，大大降低了生产成本；本发明方法反应条件温和，一步法制得产物，反应时间短，能耗低，工艺过程简单；本发明方法中的含磷氮硅的反应性阻燃剂均为水溶性，在配制整理液的过程中不需要加入有机溶剂助溶，降低了阻燃整理成本和废液处理成本。通过本发明应用工艺制得的阻燃纺织品具有优异的阻燃性能，阻燃效率高，极限氧指数由原棉的18.4％上升到31％，垂直燃烧织物损毁长度为11.4cm。综合以上所述，本发明方法工艺操作简单，时间短，耗能少；所制得的阻燃棉织物兼具优良持久的阻燃性能和服用性能。附图说明图1为本发明含磷氮硅的反应性阻燃剂的垂直燃烧测试示意图。具体实施方式下面结合实施例，对本发明进行具体描述。一、含磷氮硅的反应性阻燃剂及其合成方法实施例：实施例1称取7.08g氯磷酸二乙酯于250ml圆底烧瓶中，加入100ml乙酸乙酯，降温至0℃，然后逐滴加入8.85gγ-氨丙基三乙氧基硅烷和4.04g三乙胺，升温至80℃反应12h；反应结束后，抽滤除去沉淀，澄清液通过减压蒸馏去除产物溶液中的乙酸乙酯和未反应的原料，得到水溶性淡黄色油状反应性阻燃剂，产率为77％。实施例2称取7.08g氯磷酸二乙酯于250ml圆底烧瓶中，加入100ml乙酸乙酯，降温至5℃，然后逐滴加入11.48gγ-氨丙基三乙氧基硅烷和4.04g三乙胺，升温至100℃反应10h；反应结束后，抽滤除去沉淀，澄清液通过减压蒸馏去除产物溶液中的乙酸乙酯和未反应的原料，得到水溶性淡黄色油状反应性阻燃剂，产率为81％。二、含磷氮硅的反应性阻燃剂应用实施例：应用实施例1将实施例2合成的含磷氮硅的反应性阻燃剂配制成质量百分浓度为10％的整理液(30wt％乙醇溶液)；将待处理的棉织物(购自浙江冠东印染服饰有限公司)浸渍于上述整理液中整夜，取出纯棉织物二浸二轧，轧余率100％，于100℃烘干5min，然后于140℃焙烘机中焙烘5min；取出焙烘后的纯棉织物，皂洗、水洗、晾干，制得阻燃纯棉织物。测定极限氧指数为23％。应用实施例2将实施例2合成的含磷氮硅的反应性阻燃剂配制成质量百分浓度为25％的整理液(30wt％乙醇溶液)；将待处理的棉织物(购自浙江冠东印染服饰有限公司)浸渍于上述整理液中整夜，取出纯棉织物二浸二轧，轧余率100％，于100℃烘干5min，然后于150℃焙烘机中焙烘5min；取出焙烘后的纯棉织物，皂洗、水洗、晾干，制得阻燃纯棉织物。测定极限氧指数为27％。应用实施例3将实施例2合成的含磷氮硅的反应性阻燃剂配制成质量百分浓度为35％的整理液(30wt％乙醇溶液)；将待处理的棉织物(购自浙江冠东印染服饰有限公司)浸渍于上述整理液中整夜，取出纯棉织物二浸二轧，轧余率100％，于100℃烘干5min，然后于160℃焙烘机中焙烘5min；取出焙烘后的纯棉织物，皂洗、水洗、晾干，制得阻燃纯棉织物。测定极限氧指数为31％。三、性能测试1、整理后棉织物阻燃性能测试：按照GB/T5455-1997《纺织品燃烧性能测试垂直法》和GB/T5454-1997《纺织品燃烧性能测试氧指数法》，按照应用实施例3所述方法进行阻燃整理，测试结果参见图1和表1。表1阻燃测试结果表1和图1表明，本发明所制得的阻燃棉织物具有优良的阻燃性能，阻燃效率高；用35％的整理液整理的织物极限氧指数达到31％，损毁长度为10.1cm。2、整理后织物强力测试：棉织物拉伸断裂强度测试参照GB/T3923-1997《织物拉伸性能断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》。织物按照测试标准裁剪，试样的长度方向应平行于织物的经向和纬向，织物经向和纬向各裁剪3块试样，每块试样长度约25cm，宽度为6cm，扯去纱边使之成为5cm，测试结果参见表2。表2织物的拉伸断裂强力织物经向(N)纬向(N)原棉织物71047710％浓度整理织物68144815％浓度整理织物67543320％浓度整理织物65139025％浓度整理织物64235430％浓度整理织物60834535％浓度整理织物585325表2的测试数据表明，较原棉织物，30％浓度整理棉织物的经向拉伸断裂强力损失约14％左右，纬向拉伸断裂强力损失约为27％，这在纺织品阻燃整理中处于较低水平，可见此种工艺并不影响织物的正常使用。