一种阻燃剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于纺织工程技术领域，具体涉及一种阻燃剂及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 棉纤维是最重要的天然纤维之一，由于具有较好的机械性能，生物可降解性，透气 性，良好的染色性和亲水性等优点，棉纤维织物被广泛应用于人们日常生活中的诸多领域。 例如：床上用品，室内装饰品（地毯、家具套、坐垫等）以及服装面料等等。
[0003] 但是，棉纤维生产的棉织物属于易燃织物，由其引发的火灾已严重危害消费者的 生命财产安全。所以棉织物在给服务于消费者日常生活的同时，也伴随着火灾隐患。近年 来对纯棉织物进行阻燃改性的研宄越来越多，并且也越来越受到重视。传统棉织物的阻燃 整理剂以含卤阻燃整理剂和磷系阻燃整理剂为主。其中虽然含卤阻燃剂的阻燃效果良好， 但是在燃烧过程中会产生大量烟雾和有毒腐蚀性气体，可能导致电路系统开关和其它金属 对象的腐蚀，对人体呼吸道和其他器官的危害更严重，所以现在这类阻燃剂已基本禁用。现 今市场上应用最广泛的耐久性棉阻燃剂是Pyrovatex CP，主要化学成分为N-轻甲基-3-二 甲氧磷酰基丙酰胺。它含有活性基团N-CH2OH,在150°C以上能与纤维素交联形成共价键，使 纤维织物产生耐久阻燃性能。该阻燃剂虽然阻燃效果较好，产品耐水洗，手感较柔软，但会 释放甲醛，危害消费者身体健康。另一种商业化的磷氮阻燃剂是四-羟甲基磷酰氯（THPC)， 此阻燃剂采用最广泛的Proban工艺进程阻燃处理，织物经浸轧、烘干、氨熏、氧化、碱洗、水 洗、烘干等工序以完成阻燃处理。该工艺使得阻燃处理过的织物手感柔软，强力降低很少， 耐洗，基本上保持了纤维素纤维的优良性能，但工艺非常复杂，生产周期长，同时也会释放 出甲醛。另外，美国新开发的Fyroltex HP是一类磷酸酯类阻燃剂，用于棉织物阻燃，虽然 无烟，阻燃效果好，耐洗性强，但同样会释放甲醛。
[0004] 目前，对于棉织物而言，不产生甲醛的阻燃剂没有耐久性，而具有耐久性的阻燃剂 会释放甲醛。因此，开发既具有耐久性、又无卤素无甲醛释放的棉织物且工艺简单、易操作 的阻燃剂具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，研宄开发一种既具有耐久性、又无 卤素无甲醛释放的棉织物且工艺简单、易操作的阻燃剂及其制备方法与应用。
[0006] 本发明提供一种阻燃剂，所述阻燃剂主要由以下重量比的组份构成：
[0007] AMHMPA :50g/L ~90g/L ;
[0008] 双氰胺：30g/L ;
[0009] 其中，AMHMPA的结构式为：
[0010]
[0011] 本发明还提供如上所述阻燃剂的制备方法M，HM包PA括如下步骤：
[0012] 步骤1 :采用亚磷酸为原料，与三聚氰胺、甲醛反应直接制取三聚氰胺六甲叉磷 (MHMPA)，其中：η (三聚氰胺）：n(亚磷酸）：n (甲醛）=I :6. 5 :6 ;
[0013] 步骤2 :将步骤1中制得的三聚氰胺六甲叉磷酸（MHMPA)与尿素进一步反应生成 AMHMPA，其中：n(三聚氰胺六甲叉磷酸）：n (尿素）=1 :10 ;
[0014] 步骤3 :将步骤2中制得的AMHMPA用一定量的蒸馏水配制成浓度为50g/L~90g/L 的溶液，并加入一定量的双氰胺形成混合溶液，即得，其中m(双氰胺/g) :n(AMHMPA/g)= 1:1. 77 ~3. 0〇
[0015] 进一步地，所述阻燃剂的制备方法具体包括如下步骤：
[0016] 步骤1 :称取三聚氰胺，加入以三聚氰胺重量计2. 4~3. 4倍量的蒸馏水，搅拌均 匀后加热，当温度升至30°C时，加入亚磷酸，当温度升至40°C时，加入质量分数为36%的甲 醛，待甲醛滴加完毕，加热升温至100~105°C，回流反应2h，即得到三聚氰胺六甲叉磷酸 (MHMPA)，尔后用无水乙醇重结晶进行分离提纯，即得纯化的三聚氰胺六甲叉磷酸（MHMPA)， 其中：η(三聚氰胺）：n(亚磷酸）：n(甲醛）=1: 6·5:6;
[0017] 步骤2 :将步骤1中制得的纯化的三聚氰胺六甲叉磷酸（MHMPA)与尿素在水中 进行反应，反应温度为l〇〇°C，反应时间为lh，即得到AMHMPA，其中：η(三聚氰胺六甲叉磷 酸）：η(尿素）=1 :10 ;
[0018] 步骤3 :将步骤2中制得的AMHMPA用一定量的蒸馏水配制成浓度为50g/L~90g/L 的溶液，并加入一定量的双氰胺形成混合溶液，即得，其中m(双氰胺/g) :n(AMHMPA/g)= 1:1. 77 ~3. 0〇
[0019] 本发明还提供如上所述阻燃剂的应用，具体为：所述阻燃剂可用于制备耐久无甲 醛阻燃棉织物，具体步骤为：将纯棉织物在所述阻燃剂中浸渍至纯棉织物均匀地沾有所述 阻燃剂，再用轧车轧压，在定形机上进行高温焙烘，然后洗涤、烘干即得。
[0020] 进一步地，所述耐久无甲醛阻燃棉织物的制备步骤进一步细化为：将纯棉织物在 所述阻燃剂中浸渍至纯棉织物均匀地沾有所述阻燃剂，所述浸渍温度为50°C，所述浸渍时 间为20min ;再用轧车轧压，使纯棉织物的带液率在120% ;进而在定形机上进行高温焙烘， 设定的温度为200°C ;然后在49°C下进行皂洗、烘干即得，所述皂洗时间为30min。
[0021] 更进一步地，所述阻燃剂中AMHMPA的用量不超过90g/L，双氰胺的用量不超过 30g/L ;在制备耐久无甲醛阻燃棉织物的过程中，高温烘焙时间不能超过lOmin。
[0022] 其中，MHMPA的制备化学反应式如下：
[0023]
[0028] 阻燃处理原理是：沾附在纯棉织物上的AMHMPA在双氰胺的催化作用下P-OH与纯 棉织物上的醇羟基发生酯化反应，使棉纤维磷酰化，同时0 = PO-NH4+在高温（200°C )条件 下变为〇 = ?_册12键。在此烘焙反应过程中，AMHMPA对棉纤维的损伤作用较小。将焙烘的 棉织物在49°C条件下进行皂洗50次后，阻燃效果仍然较好，进一步说明AMHMPA与棉纤维发 生的是化学反应，所以本发明阻燃剂是反应型阻燃剂。甲醛在反应过程中变成亚甲基，而不 是如其它阻燃剂中产生的会释放甲醛的氮羟甲基，所以虽然在制备阻燃剂时使用了甲醛， 但制备耐久无甲醛阻燃棉织物时不会产生甲醛。
[0029] 本发明的有益效果在于：
[0030] 1、本发明由阻燃剂制备无甲醛阻燃棉织物的应用是通过化学反应进行的接枝反 应，阻燃剂与纯棉织物之间形成是共价键，故耐水洗；
[0031] 2、应用本发明的方法处理过的纯棉织物极限氧指数高，可达到30%~35%，阻燃 效果好，皂洗50次后，LOI值保持在28 %左右；
[0032] 3、应用本发明的方法制备的耐久无甲醛阻燃棉织物无甲醛释放；
[0033] 4、本发明的方法工艺流程短、易操作。
【具体实施方式】
[0034] 下文将结合具体实施例详细描述本发明。应当注意的是，下述实施例中描述的技 术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的 技术效果。
[0035] 实例 1
[0036] 称取三聚氰胺8. 408g，加入20mL蒸馏水，搅拌均匀后加热，当温度升至30°C时，加 入32. Sg亚磷酸，当温度升至40°C时，加入36%的甲醛溶液36mL，待甲醛滴加完毕，加热升 温至100~105°C，回流反应2h，即得到MHMPA，用无水乙醇重结晶进行分离提纯。
[0037] 然后称取50.0 g MHMPA与43. 24g的尿素在50mL水中进行反应lh，反应温度为 100°C，生成 AMHMPA。
[0038] 在常温下，用AMHMPA、双氰胺和蒸馏水配制浓度分别为50g/L和30g/L的混合溶 液lOOOmL，然后将质量为50g的普通纯棉织物放入上述混合溶液中，在50°C的恒温水浴中 浸渍20min。浸渍完毕，取出纯棉织物用轧车轧压，乳液率120%左右。然后将纯棉织物放 在定形机上烘焙lOmin，烘焙温度20(TC。烘焙完毕，将纯棉织物取出进行皂洗，自然干燥， 即得到耐久无甲醛阻燃棉织物。此耐久无甲醛阻燃棉织物的极限氧指数为32. 0%，未处理 纯棉织物的极限氧指数为16. 5% ;洗涤50次后，此耐久无甲醛阻燃棉织物极限氧指数为 27. 5%。洗涤条件：碳酸钠质量浓度：0. 1 %，十二烷基苯磺酸钠质量浓度0. 1 %，温度49°C， 时间30min。
[0039] 实例 2
[0040] 称取三聚氰胺13. 873g，加入40mL蒸馏水，搅拌均匀后加热，当温度升至30°C时， 加入54. 12g亚磷酸，当温度升至40 °C时，加入36 %的甲醛溶液59mL，待甲醛滴加完毕，加热 升温至10