一种阻燃耐磨窗帘的制备方法与流程

本发明属于窗帘制备领域，涉及一种阻燃耐磨窗帘的制备方法。

背景技术：

布窗帘通常是由棉纱布、涤纶布、涤棉混纺、棉麻混纺或无纺布制备，用于遮阳隔热、调整光线，窗帘由于在室内的覆盖面积较大，当有火灾发生时，特别容易造成大面积燃烧，因此布窗帘的阻燃性能得到了重视，同时由于窗帘经常拉开闭合，经常与墙壁摩擦，造成窗帘容易磨损。

现有的阻燃耐磨布料制备过程中通常是将布料或者纱线直接浸渍在磷系阻燃剂中，或者是在纤维中直接掺杂无机阻燃剂，使得阻燃剂在布料中分散较少，并且阻燃性能较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种阻燃耐磨窗帘的制备方法，通过在聚氨酯树脂中复合氢氧化镁，提高其阻燃耐磨性能，然后对聚氨酯纤维进行多孔改性，使得制备的阻燃胶液能够包覆在纤维丝的表面和填充在纤维丝的孔道中，提高了纤维中阻燃胶液的含量，由于阻燃胶液中含有大量的硼和磷元素，能够与聚氨酯纤维中的氢氧化镁进行协同作用，提高纤维的阻燃性能，进而解决了现有的阻燃耐磨布料制备过程中通常是将布料或者纱线直接浸渍在磷系阻燃剂中，或者是在纤维中直接掺杂无机阻燃剂，使得阻燃剂在布料中分散较少，并且阻燃性能较低的问题；同时虽然对阻燃纤维进行多孔改性，但是多孔纤维浸渍在阻燃胶液中，其中的阻燃胶液填充在纤维空隙中，并且阻燃胶液为超支化聚合物结构，有一定的粘度和韧性，能够填充纤维由于多孔改性而降低的强度，进而使得制备的阻燃纤维在提高阻燃性能的同时不降低其耐磨性能和力学性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种阻燃耐磨窗帘的制备方法，具体制备过程如下：

第一步，将低熔点聚氨酯树脂加热至80℃搅拌溶解，然后向其中加入碳酸氢钠溶液，调节ph＝11,然后向反应容器中滴加浓度为30-35％的硝酸镁溶液，边滴加边搅拌，当有白色沉淀生成时停止滴加，然后恒温搅拌反应10-20min，接着升温至100-105℃搅拌反应30-40min，固体物质，将生成的固体物质进行洗涤烘干，得到负载聚氨酯聚合物；其中聚氨酯树脂采用的是熔点为80℃的低熔点聚氨酯树脂，由于镁离子在ph＝10的溶液中容易沉淀生成氢氧化镁，氢氧化镁中存在大量的氢氧根离子，其中的氢氧根离子能够与聚氨酯中的氨基在高温下通过氢键作用结合，进而使得氢氧化镁负载在聚氨酯上，没有负载的氢氧化镁直接洗涤掉，进而使得聚氨酯具有一定的阻燃性能；

第二步，将第一步中制备的负载聚氨酯聚合物和松香按照质量比为1：0.43-0.45的比例同时加入温度为135-140℃的开炼机中炼制10-15min，然后向熔体中加入石墨粉，熔炼3-5min后将熔体进行熔融纺丝，得到聚合纤维丝；其中每克负载聚氨酯聚合物中加入石墨粉0.085-0.089g；

第三步，将第二步中制备的聚合纤维丝加入乙醇溶液中，在50-55℃的超声震荡箱中产生震荡5-6h，然后捞出后用乙醇洗涤3-5次，再放入50-60℃的烘干室中烘干，得到多孔聚合纤维丝；聚合纤维丝中主要含有聚氨酯和松香混合，松香易溶于乙醇溶液，通过加入乙醇中，使得聚合纤维丝中的松香溶解在乙醇中，原本聚合纤维丝中松香的位置空出，使得纤维丝上出现多孔结构，同时由于聚氨酯具有一定的粘结性能，进而使得其能够粘合石墨粉，对石墨粉进行固定，使得石墨粉均匀固定在聚合纤维丝上，进而提高了聚合纤维丝的导电性能和耐磨性能；

第四步，将第三步中制备的多孔聚合纤维丝加入阻燃胶液中浸渍3-5min后捞出，然后烘干，得到阻燃聚合纤维丝，同时将阻燃聚合纤维丝纺织成纱线，然后将纱线进行纺织得到用于制备阻燃耐磨窗帘的阻燃耐磨布料；由于多孔聚合纤维丝中含有大量的孔道，加入阻燃胶体后，胶体不仅覆盖在纤维丝的表面，同时部分胶体填充在纤维丝的孔道中，进而实现了纤维丝内部和表面的同时阻燃，提高了纤维丝的阻燃性能；

其中阻燃胶液的具体制备过程如下：

步骤1：将对甲氧基苯甲醇加入乙醚中，混合均匀后升温至50-60℃，然后向其中逐滴加入磷酸溶液，加入完全后升温至85-90℃，回流反应5-6h，然后将产物用饱和氯化钠洗涤后加入乙酸乙酯中提取，并将得到的油相进行减压蒸馏，得到产物a；其中对甲氧基苯甲醇和磷酸按照摩尔比为3：0.96-0.97的比例混合；每个磷酸分子上均能够在三个方向上接枝三个对甲氧基苯甲醇，进而形成以磷酸为中心的支化磷酸酯，具有一定的阻燃性能；

步骤2：将步骤1中制备的产物a加入浓度为33-35％的溴化氢乙酸溶液中，升温至100-120℃回流反应10-12h，得到粘稠的产物，将产物用饱和氯化钠洗涤后，加入丙酮中提取，然后将得到的油相进行减压蒸馏得到产物b；产物a通过在溴化氢溶液中回流反应，其中的醚键断裂生成酚羟基，为后期反应提供作用位点；

步骤3：将步骤2中制备的产物b加入丙酮中，升温至50-60℃，同时向其中加入5％的硼酸溶液，边滴加边搅拌，滴加完全后恒温搅拌反应3-4h，得到粘稠的产物，然后加热至100-105℃除去其中的溶剂，得到阻燃聚合物；其中每克产物b中加入5％的硼酸溶液0.12-0.15ml；产物b中的酚羟基能够与硼酸进行聚合反应，由于产物b本身为支化结构，与硼酸中的三个羟基在三个方向进行聚合，形成超支化的聚合物，提高了聚合物的溶解分散性能，同时由于制备的聚合物是以大量的硼元素为中心向四周聚合大量以磷元素为中心的单体制备而成，进而使得制备的聚合物中含有大量的硼元素和磷元素，当聚合物包覆在纤维丝的表面和填充在纤维丝的孔道中，聚合物中的硼元素在高温下生成硼的氧化物，消耗了纤维丝表面的部分氧气，同时阻止了氧气和热量进入纤维丝中，实现阻燃的性能，同时其中含有的磷酸酯在气相中分解成游离基，能够捕捉材料燃烧生成的h˙和˙oh游离基，中断燃烧反应，并且燃烧过程中产生的水分能够使体系温度降低，进一步实现阻燃的效果，同时纤维丝内部负载的氢氧化镁在高温下分解放出结晶水并且吸收大量的热，抑制了纤维丝温度的升高，进一步实现了阻燃性能，通过硼、磷在纤维丝表面和内部孔道中的协同作用实现纤维丝的高效阻燃性能，同时又通过氢氧化镁在纤维丝聚合物内部的吸热作用降低了纤维丝基体整体的问题，进一步实现阻燃性能，并且由于聚合物内部的氢氧化镁加热分解后生成的水在聚合物内部封闭，当温度降低时生成的水与氧化镁继续反应生成氢氧化镁，能够实现持续有效的阻燃，提高阻燃性能的持续性；

步骤4：将步骤3中制备的阻燃聚合物加入丙酮溶液中，升温至50-55℃搅拌溶解得到粘稠的阻燃胶液；其中每克阻燃聚合物中加入丙酮2.85-2.91ml。

本发明的有益效果：

本发明通过在聚氨酯树脂中复合氢氧化镁，提高其阻燃耐磨性能，然后对聚氨酯纤维进行多孔改性，使得制备的阻燃胶液能够包覆在纤维丝的表面和填充在纤维丝的孔道中，提高了纤维中阻燃胶液的含量，由于阻燃胶液中含有大量的硼和磷元素，能够与聚氨酯纤维中的氢氧化镁进行协同作用，提高纤维的阻燃性能，进而解决了现有的阻燃耐磨布料制备过程中通常是将布料或者纱线直接浸渍在磷系阻燃剂中，或者是在纤维中直接掺杂无机阻燃剂，使得阻燃剂在布料中分散较少，并且阻燃性能较低的问题。

本发明虽然对阻燃纤维进行多孔改性，但是多孔纤维浸渍在阻燃胶液中，其中的阻燃胶液填充在纤维空隙中，并且阻燃胶液为超支化聚合物结构，有一定的粘度和韧性，能够填充纤维由于多孔改性而降低的强度，进而使得制备的阻燃纤维在提高阻燃性能的同时不降低其耐磨性能和力学性能，有效的解决了通过过孔改性的纤维其力学性能和耐磨性能降低问题。

本发明使用的聚氨酯纤维基体本身具有较高的韧性和耐磨性能，在聚氨酯树脂熔体中添加镁离子，其中镁离子在ph＝10的溶液中容易沉淀生成氢氧化镁，氢氧化镁中存在大量的氢氧根离子，其中的氢氧根离子能够与聚氨酯中的氨基在高温下通过氢键作用结合，进而使得氢氧化镁负载在聚氨酯上，没有负载的氢氧化镁直接洗涤掉，进而使得聚氨酯具有一定持久的阻燃性能，同时添加氢氧化镁无机填料和石墨粉能够进一步提高纤维的断裂强度和耐磨性能。

本发明制备的阻燃胶体是以大量的硼元素为中心向四周聚合大量以磷元素为中心的单体制备而成，进而使得制备的聚合物中含有大量的硼元素和磷元素，当聚合物包覆在纤维丝的表面和填充在纤维丝的孔道中，阻燃胶体中的硼元素在高温下生成硼的氧化物，消耗了纤维丝表面的部分氧气，同时阻止了氧气和热量进入纤维丝中，实现阻燃的性能，同时其中含有的磷酸酯在气相中分解成游离基，能够捕捉材料燃烧生成的h˙和˙oh游离基，中断燃烧反应，并且燃烧过程中产生的水分能够使体系温度降低，进一步实现阻燃的效果，同时纤维丝内部负载的氢氧化镁在高温下分解放出结晶水并且吸收大量的热，抑制了纤维丝温度的升高，进一步实现了阻燃性能，通过硼、磷在纤维丝表面和内部孔道中的协同作用实现纤维丝的高效阻燃性能，同时又通过氢氧化镁在纤维丝聚合物内部的吸热作用降低了纤维丝基体整体的问题，进一步实现阻燃性能，并且由于聚合物内部的氢氧化镁加热分解后生成的水在聚合物内部封闭，当温度降低时生成的水与氧化镁继续反应生成氢氧化镁，能够实现持续有效的阻燃，提高阻燃性能的持续性。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明产物a反应结构式；

图2为本发明产物b反应结构式；

图3为阻燃聚合物反应结构式。

具体实施方式

请参阅图1-3，结合如下实施例进行详细说明：

实施例1：

阻燃胶液的具体制备过程如下：

步骤1：将414g对甲氧基苯甲醇加入2l乙醚中，混合均匀后升温至50-60℃，然后向其中逐滴加入94.08g磷酸，加入完全后升温至85-90℃，回流反应5-6h，然后将产物用饱和氯化钠洗涤后加入乙酸乙酯中提取，并将得到的油相进行减压蒸馏，得到产物a；其中对甲氧基苯甲醇和五氧化二磷按照摩尔比为3：0.48-0.49的比例混合；

步骤2：将1kg步骤1中制备的产物a加入浓度为25ml33-35％的溴化氢乙酸溶液中，升温至100-120℃回流反应10-12h，得到粘稠的产物，将产物用饱和氯化钠洗涤后，加入丙酮中提取，然后将得到的油相进行减压蒸馏得到产物b；

步骤3：将1kg步骤2中制备的产物b加入20l丙酮中，升温至50-60℃，同时向其中加入120ml5％的硼酸溶液，边滴加边搅拌，滴加完全后恒温搅拌反应3-4h，得到粘稠的产物，然后加热至100-105℃除去其中的溶剂，得到阻燃聚合物；其中每克产物b中加入5％的硼酸溶液0.12-0.15ml；

步骤4：将1kg步骤3中制备的阻燃聚合物加入2.85l丙酮溶液中，升温至50-55℃搅拌溶解得到粘稠的阻燃胶液。

实施例2：

阻燃剂胶液的具体制备过程如下：

步骤1：将276g对甲氧基苯甲醇加入2l乙醚中，混合均匀后升温至50-60℃，然后向其中逐滴加入94.08g磷酸，加入完全后升温至85-90℃，回流反应5-6h，然后将产物用饱和氯化钠洗涤后加入乙酸乙酯中提取，并将得到的油相进行减压蒸馏，得到产物a；

步骤2：将1kg步骤1中制备的产物a加入浓度为25ml33-35％的溴化氢乙酸溶液中，升温至100-120℃回流反应10-12h，得到粘稠的产物，将产物用饱和氯化钠洗涤后，加入丙酮中提取，然后将得到的油相进行减压蒸馏得到产物b；

步骤3：将1kg步骤2中制备的产物b加入20l丙酮中，升温至50-60℃，同时向其中加入120ml5％的硼酸溶液，边滴加边搅拌，生成了固体产物，并且该固体产物不溶于丙酮、二甲基亚砜等溶剂。

实施例3：

阻燃剂胶液的具体制备过程如下：

步骤1：将414g对甲氧基苯甲醇加入2l乙醚中，混合均匀后升温至50-60℃，然后向其中逐滴加入94.08g磷酸，加入完全后升温至85-90℃，回流反应5-6h，然后将产物用饱和氯化钠洗涤后加入乙酸乙酯中提取，并将得到的油相进行减压蒸馏，得到产物a；

步骤2：将1kg步骤1中制备的产物a加入浓度为25ml33-35％的溴化氢乙酸溶液中，升温至100-120℃回流反应10-12h，得到粘稠的产物，将产物用饱和氯化钠洗涤后，加入丙酮中提取，然后将得到的油相进行减压蒸馏得到产物b；

步骤3：将1kg步骤2中制备的产物b加入20l丙酮中，升温至50-60℃，同时向其中加入70ml的甲醛溶液，边滴加边搅拌，滴加完全后恒温搅拌反应3-4h，得到粘稠的产物，然后加热至100-105℃除去其中的溶剂，得到阻燃聚合物；

步骤4：将1kg步骤3中制备的阻燃聚合物加入2.9l丙酮溶液中，升温至50-55℃搅拌溶解得到粘稠的胶液。

实施例4：

一种阻燃耐磨窗帘的制备方法，具体制备过程如下：

第一步，将低熔点聚氨酯树脂加热至80℃搅拌溶解，然后向其中加入碳酸氢钠溶液，调节ph＝11,然后向反应容器中滴加浓度为30-35％的硝酸镁溶液，边滴加边搅拌，当有白色沉淀生成时停止滴加，然后恒温搅拌反应10-20min，接着升温至100-105℃搅拌反应30-40min，固体物质，将生成的固体物质进行洗涤烘干，得到负载聚氨酯聚合物；

第二步，将1kg第一步中制备的负载聚氨酯聚合物和0.43kg松香同时加入温度为135-140℃的开炼机中炼制10-15min，然后向熔体中加入85g石墨粉，熔炼3-5min后将熔体进行熔融纺丝，得到聚合纤维丝；

第三步，将第二步中制备的聚合纤维丝加入乙醇溶液中，在50-55℃的超声震荡箱中产生震荡5-6h，然后捞出后用乙醇洗涤3-5次，再放入50-60℃的烘干室中烘干，得到多孔聚合纤维丝；

第四步，将第三步中制备的多孔聚合纤维丝加入实施例1制备的阻燃胶液中浸渍3-5min后捞出，然后烘干，得到阻燃聚合纤维丝，同时将阻燃聚合纤维丝纺织成纱线，然后将纱线进行纺织得到用于制备阻燃耐磨窗帘的阻燃耐磨布料。

实施例5：

一种阻燃耐磨窗帘的制备方法，具体制备过程与实施例4相同，将实施例4中第四步中使用的实施例1制备的阻燃胶液替换为实施例3制备的阻燃胶液。

实施例6：

一种阻燃耐磨窗帘的制备方法，具体制备过程如下：

第一步，将低熔点聚氨酯树脂加热至80℃搅拌溶解，然后向其中加入碳酸氢钠溶液，调节ph＝11,然后向反应容器中滴加浓度为30-35％的硝酸镁溶液，边滴加边搅拌，当有白色沉淀生成时停止滴加，然后恒温搅拌反应10-20min，接着升温至100-105℃搅拌反应30-40min，固体物质，将生成的固体物质进行洗涤烘干，得到负载聚氨酯聚合物；

第二步，将1kg第一步中制备的负载聚氨酯聚合物和85g石墨粉加入温度为135-140℃的开炼机中炼制10-15min，将熔体进行熔融纺丝，得到聚合纤维丝；

第三步，将第二步中制备的聚合纤维丝加入实施例1制备的阻燃胶液中浸渍3-5min后捞出，然后烘干，得到阻燃聚合纤维丝，同时将阻燃聚合纤维丝纺织成纱线，然后将纱线进行纺织得到用于制备阻燃耐磨窗帘的阻燃耐磨布料。

实施例7：

一种阻燃耐磨窗帘的制备方法，具体制备过程如下：

第一步，将1kg聚氨酯树脂和0.43kg松香同时加入温度为135-140℃的开炼机中炼制10-15min，然后向熔体中加入85g石墨粉，熔炼3-5min后将熔体进行熔融纺丝，得到聚合纤维丝；

第二步，将第一步中制备的聚合纤维丝加入乙醇溶液中，在50-55℃的超声震荡箱中产生震荡5-6h，然后捞出后用乙醇洗涤3-5次，再放入50-60℃的烘干室中烘干，得到多孔聚合纤维丝；

第三步，将第二步中制备的多孔聚合纤维丝加入实施例1制备的阻燃胶液中浸渍3-5min后捞出，然后烘干，得到阻燃聚合纤维丝，同时将阻燃聚合纤维丝纺织成纱线，然后将纱线进行纺织得到用于制备阻燃耐磨窗帘的阻燃耐磨布料。

实施例8：

一种阻燃耐磨窗帘的制备方法，具体制备过程与实施例4相同，将实施例4中第二步中加入的0.43kg松香替换为0.52kg松香。

实施例9：

一种阻燃耐磨窗帘的制备方法，具体制备过程与实施例4相同，将实施例4中第二步中加入的0.43kg松香替换为0.35kg松香。

实施例10：

将实施例4-9中制备的阻燃聚合纤维丝进行力学性能测定，同时通过zwigleg522型耐磨仪，将纤维一端固定，绕过摩擦辊和固定辊后，另一端悬挂一定重量的砝码给纤维施加一定的测试张力，摩擦辊包面包覆有金相砂纸，以400r/min的转速转动摩擦辊，与纤维相互摩擦，记下开始辊筒开始转动到纤维断裂的时间，然后将时间除以摩擦辊的转速，即为纤维断裂时转动圈数，通过转动圈数确定纤维的摩擦性能，转动圈数越大摩擦性能越高，具体测定结果如表1所示；

表1实施例4-9中制备的阻燃聚合纤维丝进行力学性能测定结果

由表1可知，实施例4和实施例5中制备的纤维断裂强度达到17.13cn/dtex，同时磨断转数达到1796r，由于聚氨酯本身具有较高的断裂强度和耐磨性能，其中复合氢氧化镁后耐磨性能进一步提高，同时添加石墨粉提高了其耐磨性能和拉伸强度，而实施例6中的纤维没有经过多孔改性，实施例9中的纤维空隙度降低，但是其断裂强度和摩断转数没有太大增加，由于实施例4和实施例5中的纤维在制备过程中浸渍在阻燃胶液中，其中的阻燃胶液填充在纤维空隙中，并且阻燃胶液为超支化聚合物结构，有一定的粘度和韧性，能够填充纤维由于多孔改性而降低的强度，但是实施例8中当空隙增大太多时，阻燃为粘稠的液体，容易流动，不能完全填充其中，进而使得最终制备的纤维仍有一定的空隙，进而使得其拉伸强度和磨断转数降低；而实施例7中由于不添加氢氧化镁，进而造成纤维的耐磨性能和断裂强度降低。

实施例11：

参照gb/t2406-1993采用高温氧指数测试仪对实施例4-9中制备的阻燃纤维进行极限氧指数测试，具体测定结果如表2所示：

表2实施例4-9中制备的阻燃纤维极限氧指数测试结果

由表2可知，实施例4中制备的纤维极限氧指数达到38.6，由于制备的纤维为表面含有大量的空隙，阻燃胶体包覆在纤维丝的表面和填充在纤维丝的孔道中，聚合物中的硼元素在高温下生成硼的氧化物，消耗了纤维丝表面的部分氧气，同时阻止了氧气和热量进入纤维丝中，实现阻燃的性能，同时其中含有的磷酸酯在气相中分解成游离基，能够捕捉材料燃烧生成的h˙和˙oh游离基，中断燃烧反应，并且燃烧过程中产生的水分能够使体系温度降低，进一步实现阻燃的效果，同时纤维丝内部负载的氢氧化镁在高温下分解放出结晶水并且吸收大量的热，抑制了纤维丝温度的升高，进一步实现了阻燃性能，通过硼、磷在纤维丝表面和内部孔道中的协同作用实现纤维丝的高效阻燃性能，同时又通过氢氧化镁在纤维丝聚合物内部的吸热作用降低了纤维丝基体整体的问题，进一步实现阻燃性能，并且由于聚合物内部的氢氧化镁加热分解后生成的水在聚合物内部封闭，当温度降低时生成的水与氧化镁继续反应生成氢氧化镁，能够实现持续有效的阻燃，提高阻燃性能的持续性；实施例5中有使用的阻燃胶体中不含硼元素，进而使得其阻燃性能降低，同时实施例7中使用的阻燃胶体中不含氢氧化镁，导致纤维的阻燃性能降低，由此可知，经过三者的协同作用才能实现高效阻燃效果，同时实施例6中由于制备的纤维表面没有经过多孔改性，阻燃胶液直接包覆在纤维的表面，纤维内部没有填充阻燃胶液，进而使得纤维中阻燃元素的含量大大降低，进而使得其阻燃性能降低，同时实施例8中制备的阻燃纤维表面的孔较多，但是阻燃为粘稠的液体，容易流动，不能完全填充其中，使得填充的阻燃胶液的量不能有太大变化，进而使得其阻燃性性能没有太大程度升高，实施例9中纤维表面的空隙减少时，其中填充的阻燃胶液含量降低，阻燃性能大大降低。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。