本发明涉及阻燃面料，具体为一种复合型阻燃面料的制备方法及应用。
背景技术：
1、在现代生活与工业生产中，火灾隐患始终威胁着人们的生命财产安全，对阻燃面料的需求持续增长。传统单一成分的阻燃面料往往存在性能短板。例如，部分阻燃面料虽有一定阻燃效果，但柔韧性差，制成的衣物穿着舒适度欠佳，活动时面料易开裂，限制了其在服装领域的应用；一些面料耐水洗性不佳，经过多次洗涤后，阻燃性能大幅下降，无法满足长期使用的要求。
2、在建筑装饰方面，窗帘、沙发套等使用的面料，若仅具备基本的装饰功能，缺乏良好的阻燃性能，一旦发生火灾，极易成为火势蔓延的媒介，造成严重的损失。同时，随着人们环保意识的增强，对阻燃面料的环保性也提出了更高要求，低毒、无污染的阻燃面料成为市场的迫切需求。
3、此外，电子设备的普及使得防静电性能成为考量面料品质的重要指标之一。在一些电子生产车间，若使用的工作服不具备防静电功能，可能会因静电产生的火花引发安全事故。而现有的一些面料在满足多种性能需求方面存在不足，难以适应复杂多样的应用场景。因此，研发一种集多种优良性能于一身，且能满足环保要求的复合型阻燃面料至关重要，这不仅能提升各类产品的安全性和实用性，还能推动相关行业的健康发展。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种复合型阻燃面料的制备方法及应用，解决了上述问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
3、一种复合型阻燃面料，包含以下重量份原料：35-45份间位芳纶、25-35份第一次改性有机磷系阻燃剂、10-15份第三次改性有机磷系阻燃剂、20-30份第一次改性有机硅橡胶、8-15份第三次改性有机硅橡胶、12-18份纳米氧化锌、4-7份十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、6-10份端羧基丁腈橡胶、5-8份超高分子量聚乙烯微粉、3-5份抗老化剂、1-3份二环己基碳化二亚胺、0.3-1份4-二甲氨基吡啶、3-5份氨基硅油微乳液、4-7份有机氟防水剂、2-4份聚丙烯酸钠、2-4份壳聚糖季铵盐、0.1-0.5份柠檬酸、350-550份去离子水。
4、进一步的，所述改性有机磷阻燃剂，具体制备步骤如下：
5、a1、向三口烧瓶中加入磷酸三甲苯酯，再加入甲苯作为溶剂，搅拌使其溶解，接着缓慢滴加丙烯酸羟乙酯，同时加入对甲苯磺酸，升温至105℃，继续搅拌反应4.5h；反应结束后，冷却至室温，洗涤反应液，静置分液，除去下层水相，干燥有机相，再过滤，减压蒸馏除去甲苯，得到第一次改性的有机磷系阻燃剂；
6、a2、将第一次改性产物加入三口烧瓶中，再加入乙酸乙酯，搅拌溶解，然后加入马来酸酐和过氧化苯甲酰，升温至85℃，继续搅拌反应3.5h；反应完成后，冷却至室温，洗涤反应液，静置分液，除去下层水相，干燥有机相，再过滤，减压蒸馏除去乙酸乙酯，得到第二次改性的有机磷系阻燃剂；
7、a3、将第二次改性产物放入反应釜中，加入n,n-二甲基乙酰胺，搅拌溶解，再加入3-巯丙基三甲氧基硅烷，在75℃继续搅拌反应3.5h；反应结束后，将产物倒入大量去离子水中沉淀，过滤，洗涤，干燥，得到第三次改性的有机磷系阻燃剂。
8、进一步的，所述a1步骤中，磷酸三甲苯酯、甲苯、丙烯酸羟乙酯、对甲苯磺酸的用量比为12g：35ml：4g：0.8g；搅拌转速为300r/min；用质量分数为5%的碳酸钠溶液洗涤反应液；有机相用无水硫酸钠干燥；减压蒸馏时压力为1200pa，温度为65℃；所述a2步骤中，乙酸乙酯、马来酸酐、过氧化苯甲酰的用量比为25ml：2.5g：0.4g；搅拌转速为200r/min；用质量分数为10%的氢氧化钠溶液洗涤；有机相用无水硫酸镁干燥；减压蒸馏时压力为1200pa，温度为65℃；所述a3步骤中，n,n-二甲基乙酰胺、3-巯丙基三甲氧基硅烷的用量比为18ml：1.5g；搅拌转速为200r/min；固体沉淀用去离子水洗涤，于60℃干燥6h。
9、第一次改性时，磷酸三甲苯酯与丙烯酸羟乙酯在对甲苯磺酸催化下反应，丙烯酸羟乙酯的羟基与磷酸三甲苯酯的活性基团反应，引入可聚合双键。这一改性增强了阻燃剂与纤维的结合能力，使其能更好地附着在纤维表面或嵌入纤维内部结构，在燃烧时更有效地发挥阻燃作用。第二次改性中，马来酸酐与第一次改性产物反应，增加了阻燃剂分子的极性。极性的增强使得阻燃剂与其他原料的相互作用更强，在面料制备过程中，能与其他成分更好地融合，进一步提升整体的阻燃性能。第三次改性加入3-巯丙基三甲氧基硅烷，在阻燃剂分子上接枝硅氧烷基团。硅氧烷基团具有良好的亲水性和化学稳定性，能提高阻燃剂在纤维表面的附着力，形成更稳定的保护膜，同时显著提升面料的耐水性，使面料在多次水洗后，阻燃剂依然能牢固地附着在纤维上，保持稳定的阻燃性能。
10、进一步的，所述改性有机硅橡胶，具体制备步骤如下：
11、b1、将有机硅橡胶置于反应釜中，加入二甲苯，搅拌使其溶胀，再加入乙烯基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡，升温至125℃，搅拌反应4.5h；反应结束后，减压蒸馏除去二甲苯，得到第一次改性的有机硅橡胶；
12、b2、将第一次改性产物加入到反应釜中，再加入环己烷，搅拌溶解，然后加入丙烯酸和偶氮二异丁腈，升温至75℃，搅拌反应3.5h；反应完成后，减压蒸馏除去环己烷，得到第二次改性的有机硅橡胶；
13、b3、将第二次改性产物放入反应釜中，加入丙酮，搅拌溶解，再加入纳米二氧化钛和三乙胺，升温至65℃，搅拌反应3.5h；反应结束后，过滤除去未反应的纳米二氧化钛，减压蒸馏除去丙酮，得到第三次改性的有机硅橡胶。
14、进一步的，所述b1步骤中，有机硅橡胶、二甲苯、乙烯基三甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡的用量比为10g：25ml：2.5g：0.25g；搅拌转速为300r/min；减压蒸馏的压力为10kpa，温度为80℃；所述b2步骤中，环己烷、丙烯酸、偶氮二异丁腈的用量比为18ml：1.5g：0.15g；搅拌转速为300r/min；减压蒸馏的压力为0.02mpa，温度为65℃；所述b3步骤中，丙酮、纳米二氧化钛、三乙胺的用量比为12ml：0.8g：0.15g；搅拌转速为300r/min；减压蒸馏的压力为0.05mpa，温度为40℃。
15、第一次改性，乙烯基三甲氧基硅烷与有机硅橡胶在二月桂酸二丁基锡的催化下反应，在有机硅橡胶分子链上引入可反应的乙烯基。乙烯基的引入大大增强了有机硅橡胶与其他单体的反应活性，使其在后续的共混反应中，能与其他原料更充分地发生化学反应，形成更紧密的网络结构，从而提升面料的综合性能。第二次改性时，丙烯酸与第一次改性产物在偶氮二异丁腈引发下反应，进一步增加了有机硅橡胶的反应活性位点。这些新增的活性位点使有机硅橡胶在与其他成分共混时，能形成更多的化学键连接，显著提高面料的柔韧性和弹性，使面料在拉伸和弯曲过程中不易断裂，穿着更加舒适。第三次改性加入纳米二氧化钛和三乙胺，纳米二氧化钛均匀分散在有机硅橡胶中。纳米二氧化钛具有良好的光催化性能和抗紫外线性能，不仅增强了有机硅橡胶的耐候性和抗老化性能，还赋予了面料自清洁能力；三乙胺作为催化剂，促进了纳米二氧化钛与有机硅橡胶的结合，确保纳米二氧化钛在橡胶体系中稳定存在，持续发挥其功能。
16、进一步的，所述抗老化剂为紫外线吸收剂uv-531和抗氧化剂1076按1:1混合物。
17、一种复合型阻燃面料的制备方法，具体包含如下步骤:
18、s1、在反应釜中加入去离子水，开启搅拌，依次加入聚丙烯酸钠、纳米氧化锌搅拌30-40min，再超声分散10-20min，形成均匀的乳白色分散液；
19、s2、向上述分散液中加入间位芳纶、第一次改性有机磷系阻燃剂、第一次改性有机硅橡胶、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、端羧基丁腈橡胶、超高分子量聚乙烯微粉、抗老化剂、二环己基碳化二亚胺和4-二甲氨基吡啶，升温至80-90℃，搅拌反应5-7h，形成初步的聚合物体系；
20、s3、共混反应结束后，降温至60℃，向体系中依次加入第三次改性有机磷系阻燃剂、第三次改性有机硅橡胶、氨基硅油微乳液、有机氟防水剂、壳聚糖季铵盐，继续反应1-2h，然后通入冷却水降温至25℃，滴加柠檬酸调节体系ph值至6-7；
21、s4、将后处理过的物料通过滤网过滤，转移至脱泡罐中，真空度下脱泡2h，得到均匀、无气泡的纺丝液，将纺丝液输送至纺丝设备，通过喷丝头挤出，喷丝细流垂直进入凝固浴，完成凝固过程，成型后的初生纤维立即进入多级逆流水洗装置进行清洗；再进行拉伸，最后于105℃干燥3h，得到复合型阻燃面料。
22、进一步的，所述s1步骤中，搅拌转速为300r/min；所述s2步骤中，升温速率为2℃/min，搅拌转速为400-500r/min。
23、进一步的，所述s4步骤中，物料通过200目不锈钢滤网过滤；脱泡过程真空度为-0.09mpa；凝固浴为15℃的18wt.%氯化钠水溶液，初生纤维以8m/min的速度通过凝固浴；水洗温度保持在60℃，总洗涤时间为10min；按拉伸比3.5倍拉伸。
24、一种复合型阻燃面料的应用，所述面料至少应用于包括衣服、帽子、窗帘、沙发套。
25、本发明提供了一种复合型阻燃面料的制备方法及应用，具备以下有益效果：
26、1、卓越的阻燃性能：通过对有机磷系阻燃剂进行三次改性，并合理搭配间位芳纶等阻燃成分，在面料燃烧时，有机磷系阻燃剂能在高温下分解产生磷酸、偏磷酸等物质，这些物质具有强烈的脱水作用，可使纤维表面脱水炭化，形成一层致密的炭层。这层炭层能够隔绝氧气和热量，阻止火焰的进一步蔓延，从而显著提高面料的阻燃性能，为人员和财产安全提供可靠保障。
27、2、良好的综合物理性能：有机硅橡胶经过三次改性后，与其他原料协同作用，极大地改善了面料的物理性能。第一次改性引入的乙烯基增强了反应活性，使其能更好地与其他成分结合；第二次改性增加的活性位点提高了面料的柔韧性和弹性，使面料在穿着和使用过程中更加舒适、不易变形；第三次改性添加的纳米二氧化钛增强了耐候性和抗老化性能。再结合超高分子量聚乙烯微粉提升的耐磨性，端羧基丁腈橡胶增强的韧性，使得面料具备了良好的综合物理性能，满足了不同应用场景的需求。
28、3、环保安全特性：该复合型阻燃面料选用的原料低毒环保，在生产和使用过程中不会对人体和环境造成危害。间位芳纶本身具有良好的稳定性和低毒性；改性有机磷系阻燃剂和有机硅橡胶在改性过程中，未引入有害的重金属或高毒物质。同时，面料在燃烧时不会产生大量有毒有害气体，降低了火灾中的二次危害，符合现代社会对环保和安全的严格要求。
29、4、广泛的应用领域：由于面料具备高效阻燃、热稳定、柔韧、耐磨、耐水洗、低毒环保、轻薄、抗老化、透气、防静电等众多优异性能，使其在多个领域都有广泛的应用前景。在服装领域，可制作消防服、工作服、儿童服装等，保障人员在特殊环境下的安全；在建筑装饰领域，可用于窗帘、沙发套、地毯等，提升室内装饰材料的安全性；在电子设备制造等行业，防静电性能使其适用于制作工作服和包装材料，有效避免静电对电子元件的损害，为各行业的发展提供了高性能的材料选择。