本发明属于织物涂层
技术领域：
，具体涉及一种有机/无机复合阻燃棉织物涂层剂的制备方法。
背景技术：
：随着社会经济的高速发展，人们对衣服的穿着有着高越来越高的要求，除了要求衣着舒适美观外，还希望衣服具有一些特殊的功能，如：防雨、抗紫外线、抗静电和防风等。相对于衣服的其它功能，阻燃功能具有特别的意义，因为火灾会影响人的生命安全。据统计，20％的住宅火灾都是由纺织品引起，因此，提高纺织物的阻燃性能对保护人民的生命财产安全具有重要意义。纺织品的阻燃功能通常可由两种方法实现，其一是将阻燃剂与纺丝原液混合，制备出具有阻燃功能的纱线；其二是对织物进行阻燃整理。对于一些天然的纤维，如：棉、麻等，第二种方法应用较多，第一种方法实施起来比较困难。中国专利申请号201010273498.0公布了一种环保型织物阻燃剂及其制备方法和应用，其发明的阻燃剂分子中含有磷、硅两种阻燃元素，通过常规的轧-烘-焙工艺整理织物，从分子结构分析，该阻燃剂属于有机类阻燃剂，阻燃效果难免单一。织物涂层整理是指在织物表面或双面均匀地涂布一层或多层高分子化合物，使织物正反面能产生不同功能和外观的一种表面整理技术。涂布的高分子化合物称为纺织品涂层整理剂简称涂层剂。在织物阻燃功能方面，涂层整理技术有着明显的优势，因为涂层剂覆盖在织物的表面，火根本接触不到织物。只要涂层防火性能良好，则织物就不会被燃烧。棉织物服装在服装领域占有很大的比例，涂层棉织物的应用广泛，但其阻燃性能研究鲜有报道。棉织物具有易燃的特点，一旦棉织物的涂层剂防火性能差，棉织物就很易被燃烧，因此，制备具有阻燃性能的涂层棉织物需寻求新的技术方案解决。技术实现要素：本发明的目的是克服以往技术的不足，提供一种有机/无机复合阻燃棉织物涂层剂的制备方法。本发明先制备分散剂，将氢氧化铝研磨为纳米级粒子，将其用超分散剂制备为氢氧化铝水分散体，将氢氧化铝水分散体与单体在乳化剂和引发剂条件下进行乳化和聚合，制得乳液。本发明制备的阻燃棉织物涂层剂由有机和无机阻燃剂共同组成，其中，乙烯基磷酸酯是一种很好的有机阻燃剂，氢氧化铝是一种很好的无机阻燃剂，这种有机与无机阻燃剂相结合的方式可以起到更好的阻燃效果。本发明制备的涂层剂含有烯丙基缩水甘油醚，其可以与织物的纤维素很好地发生化学反应，结合力很强。由此可见，本发明制备的有机/无机复合阻燃棉织物涂层剂具有广阔的应用前景。本发明所述的一种有机/无机复合阻燃棉织物涂层剂的制备方法，其特征在于：所述方法包含如下步骤：(1)分散剂的制备：将一定质量的甲基丙烯磺酸钠和聚合度为23的烯丙基聚氧乙烯醚单体同时溶解于适量的去离子水中配置为单体溶液，备用，其中，甲基丙烯磺酸钠与烯丙基聚氧乙烯醚的摩尔比为1∶0.2～0.4；然后在搅拌条件下，控制温度为79～81℃，将配置好的单体与过硫酸铵引发剂分别滴加到装有一定量去离子水的四口烧瓶中，其中，过硫酸铵的质量占单体总质量的0.1～0.4％，滴加时间控制在2～3h，滴加完毕后，保温3～4h；最后冷却，即制得分散剂；利用凝胶渗透色谱仪测得所述分散剂的重均分子量为15500～38000；(2)纳米级氢氧化铝水分散体的制备：将一定质量的氢氧化铝研磨成纳米级粒子，粒径范围为5～20纳米；将步骤(1)制备的分散剂用水稀释至固含量为1～2％，将氢氧化铝溶于分散剂溶液，均匀搅拌制备为氢氧化铝水分散体，其中，氢氧化铝与分散剂溶液的料液比为1∶30～50，此氢氧化铝水分散体放置一周，不发生分层或沉淀现象即可；(3)涂层剂的制备：称取适量步骤(2)制备的氢氧化铝水分散体、十二烷基苯磺酸钠、辛烷基酚聚氧乙烯醚乳化剂、丙烯酸、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、乙烯基磷酸酯和过硫酸铵等，其中，氢氧化铝水分散体(ml)、十二烷基苯磺酸钠(g)、辛烷基酚聚氧乙烯醚乳化剂(g)、丙烯酸(mol)、烯丙基缩水甘油醚(mol)、丙烯酸丁酯(mol)、乙烯基磷酸酯(mol)和过硫酸铵(g)的质量体积比为：5～10∶0.5～1∶1～2∶0.1～0.2∶0.1～0.2∶0.1～0.2∶0.1～0.2∶0.5～1；将全部的氢氧化铝水分散体、十二烷基苯磺酸钠、辛烷基酚聚氧乙烯醚乳化剂和占总量1/3的丙烯酸、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、乙烯基磷酸酯和过硫酸铵引发剂溶解于适量的去离子水中，均匀搅拌，控制温度为75～85℃，搅拌1～2h；然后，将剩余2/3的丙烯酸、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、乙烯基磷酸酯和过硫酸铵引发剂溶于适量去离子水后滴加到刚刚搅拌的混合溶液中，滴加时间控制在2～3h，滴加完毕后，保温2～3h，即可；此乳液放置一月，不发生分层或沉淀现象即可制得聚丙烯酸酯/氢氧化铝水分散体复合乳液涂层剂。本发明具有如下显著特点：(1)本发明制备的阻燃棉织物涂层剂由有机和无机阻燃剂共同组成，这种有机与无机阻燃剂相结合的方式可以起到互补的阻燃效果。本发明制备的涂层剂含有烯丙基缩水甘油醚，其可以与棉织物的纤维素发生化学反应，形成很强的结合力。(2)本发明制备的涂层剂对棉织物涂层整理后，涂层棉织物的阻燃性能比采购的涂层棉织物明显提高；涂层棉织物经过10次水洗后，损毁长度略有小幅增加，其它各项指标没有明显下降，说明涂层棉织物的稳定性和耐久性均很好。(3)本发明制备的阻燃棉织物涂层剂的制备工艺简单，原料廉价，具有广阔的应用前景。具体实施方式以下所述实施例详细说明了本发明。实施例1本实施例的一种有机/无机复合阻燃棉织物涂层剂的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：(1)分散剂的制备：将0.1mol的甲基丙烯磺酸钠和0.03mol聚合度为23的烯丙基聚氧乙烯醚单体同时溶解于20ml的去离子水中配置为单体溶液，备用；然后在搅拌条件下，控制温度为79～81℃，将配置好的单体与过硫酸铵引发剂分别滴加到装有80ml去离子水的四口烧瓶中，其中，过硫酸铵的质量占单体总质量的0.1％，滴加时间控制在2h，滴加完毕后，保温3h；最后冷却，即制得分散剂；利用凝胶渗透色谱仪测得所述分散剂的重均分子量为16500；(2)纳米级氢氧化铝水分散体的制备：将5g的氢氧化铝研磨成纳米级别，粒径范围为5～10纳米；将步骤(1)制备的分散剂用水稀释至固含量为1％，将氢氧化铝溶于分散剂溶液，均匀搅拌制备为氢氧化铝水分散体，其中，氢氧化铝与分散剂溶液的料液比为1∶30，此氢氧化铝水分散体放置一周，不发生分层或沉淀现象即可；(3)涂层剂的制备：称取步骤(2)制备的氢氧化铝水分散体5ml、十二烷基苯磺酸钠0.5g、辛烷基酚聚氧乙烯醚乳化剂1g、丙烯酸0.1mol、烯丙基缩水甘油醚0.1mol、丙烯酸丁酯0.1mol、乙烯基磷酸酯0.1mol和过硫酸铵0.5g；将全部的氢氧化铝水分散体、十二烷基苯磺酸钠、辛烷基酚聚氧乙烯醚乳化剂和占总量1/3的丙烯酸、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、乙烯基磷酸酯和过硫酸铵引发剂溶解于200ml的去离子水中，均匀搅拌，控制温度为75℃，搅拌1h；然后，将剩余2/3的丙烯酸、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、乙烯基磷酸酯和过硫酸铵引发剂溶于50ml去离子水后滴加到刚刚搅拌的混合溶液中，滴加时间控制在2h，滴加完毕后，保温2h，即可；此乳液放置一月，不发生分层或沉淀现象即可制得聚丙烯酸酯/氢氧化铝水分散体复合乳液涂层剂a。实施例2本实施例的一种有机/无机复合阻燃棉织物涂层剂的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：(1)分散剂的制备：将0.1mol的甲基丙烯磺酸钠和0.02mol聚合度为23的烯丙基聚氧乙烯醚单体同时溶解于20ml的去离子水中配置为单体溶液，备用；然后在搅拌条件下，控制温度为80℃，将配置好的单体与过硫酸铵引发剂分别滴加到装有80ml去离子水的四口烧瓶中，其中，过硫酸铵的质量占单体总质量的0.2％，滴加时间控制在2h，滴加完毕后，保温3h；最后冷却，即制得分散剂；利用凝胶渗透色谱仪测得所述分散剂的重均分子量为23500；(2)纳米级氢氧化铝水分散体的制备：将5g的氢氧化铝研磨成纳米级别，粒径范围为5～15纳米；将步骤(1)制备的分散剂用水稀释至固含量为1.5％，将氢氧化铝溶于分散剂溶液，均匀搅拌制备为氢氧化铝水分散体，其中，氢氧化铝与分散剂溶液的料液比为1∶40，此氢氧化铝水分散体放置一周，不发生分层或沉淀现象即可；(3)涂层剂的制备：称取步骤(2)制备的氢氧化铝水分散体6ml、十二烷基苯磺酸钠0.6g、辛烷基酚聚氧乙烯醚乳化剂1.2g、丙烯酸0.12mol、烯丙基缩水甘油醚0.12mol、丙烯酸丁酯0.12mol、乙烯基磷酸酯0.12mol和过硫酸铵0.6g；将全部的氢氧化铝水分散体、十二烷基苯磺酸钠、辛烷基酚聚氧乙烯醚乳化剂和占总量1/3的丙烯酸、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、乙烯基磷酸酯和过硫酸铵引发剂溶解于250ml的去离子水中，均匀搅拌，控制温度为75℃，搅拌1h；然后，将剩余2/3的丙烯酸、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、乙烯基磷酸酯和过硫酸铵引发剂溶于50ml去离子水后滴加到刚刚搅拌的混合溶液中，滴加时间控制在2h，滴加完毕后，保温2h，即可；此乳液放置一月，不发生分层或沉淀现象即可制得聚丙烯酸酯/氢氧化铝水分散体复合乳液涂层剂b。实施例3本实施例的一种有机/无机复合阻燃棉织物涂层剂的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：(1)分散剂的制备：将0.1mol的甲基丙烯磺酸钠和0.04mol聚合度为23的烯丙基聚氧乙烯醚单体同时溶解于20ml的去离子水中配置为单体溶液，备用；然后在搅拌条件下，控制温度为81℃，将配置好的单体与过硫酸铵引发剂分别滴加到装有80ml去离子水的四口烧瓶中，其中，过硫酸铵的质量占单体总质量的0.3％，滴加时间控制在2h，滴加完毕后，保温3h；最后冷却，即制得分散剂；利用凝胶渗透色谱仪测得所述分散剂的重均分子量为34800；(2)纳米级氢氧化铝水分散体的制备：将5g的氢氧化铝研磨成纳米级别，粒径范围为5～15纳米；将步骤(1)制备的分散剂用水稀释至固含量为2％，将氢氧化铝溶于分散剂溶液，均匀搅拌制备为氢氧化铝水分散体，其中，氢氧化铝与分散剂溶液的料液比为1∶50，此氢氧化铝水分散体放置一周，不发生分层或沉淀现象即可；(3)涂层剂的制备：称取步骤(2)制备的氢氧化铝水分散体7ml、十二烷基苯磺酸钠0.7g、辛烷基酚聚氧乙烯醚乳化剂1.4g、丙烯酸0.16mol、烯丙基缩水甘油醚0.16mol、丙烯酸丁酯0.16mol、乙烯基磷酸酯0.16mol和过硫酸铵0.7g；将全部的氢氧化铝水分散体、十二烷基苯磺酸钠、辛烷基酚聚氧乙烯醚乳化剂和占总量1/3的丙烯酸、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、乙烯基磷酸酯和过硫酸铵引发剂溶解于300ml的去离子水中，均匀搅拌，控制温度为75℃，搅拌1h；然后，将剩余2/3的丙烯酸、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、乙烯基磷酸酯和过硫酸铵引发剂溶于70ml去离子水后滴加到刚刚搅拌的混合溶液中，滴加时间控制在2h，滴加完毕后，保温2h，即可；此乳液放置一月，不发生分层或沉淀现象即可制得聚丙烯酸酯/氢氧化铝水分散体复合乳液涂层剂c。实施例4本实施例的一种有机/无机复合阻燃棉织物涂层剂的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：(1)分散剂的制备：将0.1mol的甲基丙烯磺酸钠和0.03mol聚合度为23的烯丙基聚氧乙烯醚单体同时溶解于40ml的去离子水中配置为单体溶液，备用；然后在搅拌条件下，控制温度为81℃，将配置好的单体与过硫酸铵引发剂分别滴加到装有80ml去离子水的四口烧瓶中，其中，过硫酸铵的质量占单体总质量的0.2％，滴加时间控制在2h，滴加完毕后，保温3h；最后冷却，即制得分散剂；利用凝胶渗透色谱仪测得所述分散剂的重均分子量为20500；(2)纳米级氢氧化铝水分散体的制备：将5g的氢氧化铝研磨成纳米级别，粒径范围为10～20纳米；将步骤(1)制备的分散剂用水稀释至固含量为1.5％，将氢氧化铝溶于分散剂溶液，均匀搅拌制备为氢氧化铝水分散体，其中，氢氧化铝与分散剂溶液的料液比为1∶40，此氢氧化铝水分散体放置一周，不发生分层或沉淀现象即可；(3)涂层剂的制备：称取步骤(2)制备的氢氧化铝水分散体10ml、十二烷基苯磺酸钠0.5g、辛烷基酚聚氧乙烯醚乳化剂1g、丙烯酸0.1mol、烯丙基缩水甘油醚0.1mol、丙烯酸丁酯0.1mol、乙烯基磷酸酯0.1mol和过硫酸铵0.5g；将全部的氢氧化铝水分散体、十二烷基苯磺酸钠、辛烷基酚聚氧乙烯醚乳化剂和占总量1/3的丙烯酸、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、乙烯基磷酸酯和过硫酸铵引发剂溶解于200ml的去离子水中，均匀搅拌，控制温度为75℃，搅拌1h；然后，将剩余2/3的丙烯酸、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、乙烯基磷酸酯和过硫酸铵引发剂溶于60ml去离子水后滴加到刚刚搅拌的混合溶液中，滴加时间控制在2h，滴加完毕后，保温2h，即可；此乳液放置一月，不发生分层或沉淀现象即可制得聚丙烯酸酯/氢氧化铝水分散体复合乳液涂层剂d。性能评价实施例：(1)涂层剂性能分析：分别对实施例1～4制备的涂层剂a、b、c、d进行成膜光洁度、胶膜拉抻性能和胶膜吸水率测试，测试方法如下所示：(a)成膜光洁度测试：将乳液均匀涂于干净的玻璃板上，30℃恒温成膜，然后在160℃条件下焙烘3min，观察成膜的光亮平整度，并用手检查柔软度。(b)胶膜拉抻性能测试：将焙烘后的胶膜剪成约为(30×3×1)mm的细条，在强力测试仪上进行拉伸。(c)胶膜吸水率测试：将焙烘后的胶膜称至恒重后，浸入25℃水中24h，吸干膜表面水珠，称质量。胶膜吸水率(％)＝(吸水后膜质量-干燥膜质量)/干燥膜质量×100。采购的涂层剂来自于山东省鲁科化工有限责任公司，测试结果如表1所示：表1本发明制备的涂层剂与采购的涂层剂性能比较项目涂层剂a涂层剂b涂层剂c涂层剂d采购的涂层剂成膜光泽鱼鳞纹较少鱼鳞纹较少鱼鳞纹较少鱼鳞纹较少鱼鳞纹较少拉伸强度/mpa15.75615.23515.15915.26316.245断裂伸长率/％856.4837.2829.7831.1623.5胶膜吸水率/％23.524.723.923.829.8由表1可见，本发明制备的涂层剂a、b、c、d的成膜光泽呈较少的鱼鳞纹，与采购的涂层剂相近；其拉伸强度略低于采购的涂层剂；其断裂伸长率高于采购的涂层剂；胶膜吸水率比采购的涂层剂略低。综合分析认为，本发明制备的涂层剂与采购的涂层剂的性能指标接近。(2)涂层剂的应用：在绷架上将织物紧绷，其中，织物适用于棉织物，将涂层剂用刮刀均匀涂刮于织物上，涂布量干重为20～25g/m2，于80℃烘干10分钟，于140～170℃焙烘3分钟。(3)涂层棉织物性能分析：对实施例1～4制备的涂层剂整理后的棉织物分别进行光泽度、抗扭曲弯绕性和表面抗湿性测试。光泽度按fz/t01097-2006《织物光泽测试方法》标准测试；水洗方法按gb/t8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》5a程序洗10次；抗扭曲弯绕性按fz/t01052-1998《涂层织物抗扭曲弯挠性能的测定》标准测试；表面抗湿性按gb/t4745-2012《纺织品防水性能的检测和评价沾水法》标准测试。采购的涂层棉织物来自于浙江申腾涂层织物有限公司，测试结果如表2所示：表2本发明制备的涂层棉织物与采购的涂层棉织物的性能测试结果由表2可见，棉织物经过本发明制备的涂层剂涂层整理后，涂层棉织物的各项指标与采购的涂层棉织物几乎接近；其中，涂层棉织物的光泽度达到11以上，与采购的涂层棉织物几乎接近。涂层棉织物经过10次水洗后，各项指标没有明显下降，特别是手感没有变硬，说明涂层棉织物的稳定性和耐久性均很好。综合分析认为：本发明制备的织物涂层剂是一种合格的涂层剂。(4)涂层剂的阻燃性能：涂层棉织物的阻燃性能按照gb/t17591-2006《阻燃织物》标准评定。b1级阻燃标准为：续燃时间≤5s，阴燃时间≤5s，损毁长度≤150mm。涂层棉织物的洗涤方法按照gb/t17591-1998《织物燃烧试验前的家庭洗涤程序》标准洗涤。涂层棉织物在水洗前与水洗10次的测试结果分别如表3所示：表3涂层棉织物的阻燃整理前后各项性能的变化由表3可见，棉织物经过本发明制备的涂层剂涂层整理后，涂层棉织物的阻燃性能比采购的涂层棉织物明显提高。涂层棉织物经过10次水洗后，损毁长度略有小幅增加，其它各项指标没有明显下降，说明涂层棉织物的稳定性和耐久性均很好。综合分析认为：本发明制备的有机/无机复合阻燃棉织物涂层剂是一种合格的产品。当前第1页12