目前，天然纤维用耐久阻燃剂以英国Allbright&Wilson公司的四羟甲基氯化磷（THPC）和亨斯迈公司的N-羟甲基-3-（二甲氧基膦酰基）丙酰胺（Pyrovatex CP）为代表。但THPC在合成过程中使用了甲醛，且会产生具有致癌作用的双氯甲醚，因而欧盟出台法规限制其使用。Pyrovatex CP类以羟甲基为反应性基团与纤维交联，同时为了提高阻燃效率，使织物具有足够的磷含量和耐久性，使用时需添加含羟甲基反应基团的交联剂，而羟甲基易分解释放甲醛，导致生产环境和整理后的织物上甲醛超标。由于世界各国要求生产和进口的纺织品不含有毒、有污染物质，因此，开发无甲醛的阻燃剂产品迫在眉睫。

　　本试验以甲基膦酸二甲酯、五氧化二磷、季戊四醇为主要原料，合成了环保型阻燃剂GM一1。采用阻燃剂GM一1、交联剂柠檬酸/马来酸（物质的量比为1：1）复配酸、催化剂次亚磷酸钠对棉织物进行阻燃整理，探讨了阻燃剂、交联剂和催化剂用量及焙烘条件对阻燃效果的影响。

　　1 试验

　　1.1材料与仪器

　　织物纯棉漂白平布21 tex×21 tex（潍坊龙都棉纺织印染有限公司）

　　药品 甲基膦酸二甲酯（扬州晨化科技集团有限公司），五氧化二磷（张家港市飞宇化工有限公司），季戊四醇（上海科丰化学试剂有限公司），亚磷酸三苯酯、辛酸亚锡（国药集团化学试剂有限公司），柠檬酸（吴江市昌利化工有限公司），马来酸（上海卓悦化工有限公司），次亚磷酸钠（上海凌峰化学试剂有限公司）

　　仪器 EHP 350MM型微调水平轧车（英国ROACHES公司），YG815B型垂直法织物阻燃性能测试仪（南通三思机电科技有限公司），101—1型电热恒温鼓风干燥箱（上海华联环境试验设备公司），TY8000系列断裂强度测试仪（江都市天惠试验机械有限公司），MZ一12型全自动水洗机（上海江枫服装机械厂）

　　1.2阻燃剂合成工艺

　　在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗和冷凝管的反应器中，加入甲基膦酸二甲酯142 g，加热至50—55 ℃，然后加入五氧化二磷150 g，将反应温度调至90~95℃，保温反应3 h。将反应物冷却至50～55℃，加入亚磷酸三苯酯15 g，保温2 h。继续将反应混合物加热至70～75℃，加入季戊四醇70 g、催化剂辛酸亚锡0.2 g，于75～85℃保温反应5 h，得到的产物为亮黄色透明液体。

　　1.3织物阻燃整理工艺

　　处理工艺浸轧整理液（二浸二轧，轧余率100%~110%）→预烘（120℃×1.5 min）→焙烘（170℃×3 min）

　　工艺处方

　　阻燃剂GM一1/g 400

　　复配酸/g 60

　　次亚磷酸钠/g 30

　　加去离子水至/L 1

　　1.4 性能测试

　　1.4.1燃烧性能

　　参照GB/T 5455--1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》测定。

　　1.4.2断裂强力

　　参照GB/T 3932.1一1997《织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂延伸率的测定条样法》，测定试样纬向5次，取平均值，按式（1）计算织物断裂强力损失率.

　　式中：W。——整理后织物的断裂强力；

　　W1——整理前织物的断裂强力。

　　1.4.3耐洗性

　　参照AATCC 124-2005《重复家庭洗涤后织物的外观》测定。

　　2 结果与讨论

　　2.1 阻燃剂用量

　　阻燃剂用量是控制整理效果的一个重要因素。在其它处理条件相同的条件下，阻燃剂用量对纯棉织物阻燃性能和断裂强力的影响见表1。

　　表1 阻燃剂用量对阻燃性能和断裂强力的影响

　　注：交联剂60g/L，催化剂30g/L，焙烘温度180℃，焙烘时间3 min。

　　由表1可知，随着阻燃剂用量的增加，棉织物的阻燃性能提高，断裂强力下降，损失率提高。当用量达到400 g/L后，阻燃性能基本稳定，断裂强力损失趋缓。这是因为对纯棉织物进行阻燃整理时，添加了多元羧酸作为交联剂+当阻燃剂用量较低时，阻燃剂与多元羧酸、纤维素大分子建立分子间酯键，固着于织物上，使得阻燃性随其用量的增加而提高。由于多元羧酸和纤维素大分子上的反应基团是一定的，当阻燃剂用量超过400 g/L后，此时阻燃剂已与多元羧酸和纤维素大分子充分反应，再增加阻燃剂用量，阻燃性能的变化不再明显。经阻燃整理后，由于在纤维的基本结构单元及大分子间引入了一定数量的交联键，因此纤维各结构单元之间的活动受到一定限制，与未处理织物相比，负担外力的情况更不均匀，引起强力下降，断裂强力损失率增大。当交联键达到一定数量时，强力下降的幅度变小，断裂强力损失趋缓。综合考虑，确定阻燃剂的用量为400 g/L。

　　2.2 多元羧酸浓度

　　交联剂在阻燃过程中可自身缩合成网状结构，也可与纤维素大分子交联，还能与阻燃剂缩合形成稳定的化学键并固着于纤维上，使耐洗性能大幅提高。本试验采用物质的量之比为1：1的柠檬酸/马来酸复配酸作为交联剂，复配酸用量对纯棉织物阻燃性能和断裂强力的影响如图1所示。

　　图1 多元羧酸用量对阻燃性能和断裂强力的影响

　　由图1可知，多元羧酸用量为60g/L时，阻燃效果较好，炭长较短。继续提高阻燃剂用量，阻燃效果提升不够明显，炭长变化不大，而断裂强力损失率显著增加。综合考虑，多元羧酸用量以60g/L为宜。

　　2.3 催化剂浓度

　　为了使阻燃剂、交联剂在焙烘过程中迅速与纤维大分子反应交联，需在阻燃配方中添加适量催化剂，以缩短反应时间，提高阻燃效果，并减轻纤维素的受损程度。本试验采用次亚磷酸钠为催化剂，催化剂用量对纯棉织物阻燃性能和断裂强力损失率的影响见表2。

　　表2催化剂用量对纯棉织物阻燃性能和断裂强力的影响

　　注：阻燃剂400 g/L，交联剂60 g/L，180℃焙烘3 min。

　　由表2可知，随着催化剂浓度增加，阻燃效果有所提高。但加入催化剂量过多，导致整理液pH值过低，反而会使织物强力下降。综合考虑，确定催化剂次亚磷酸钠用量为30g/L。

　　2.4 焙烘条件

　　织物经过相同工艺（阻燃剂用量400 g/L，交联剂用量60 g/L）处理后，在不同温度下焙烘3 min，温度对纯棉织物阻燃性能和断裂强力的影响如表3所示。

　　表3焙烘温度对纯棉织物阻燃性能和断裂强力的影响

　　注：阻燃剂400 g/L，交联剂60g/L，焙烘时间3 min。

　　由表3可知，随着焙烘温度的升高，棉织物阻燃性能逐渐提高，但织物断裂强力损失也增大。焙烘温度的选择取决于阻燃剂、交联剂之间的反应，以及它们与纤维素大分子之间交联反应。温度低，阻燃效果不佳，温度过高，易造成织物强力损失过大。综合考虑，确定焙烘温度为180℃。

　　在180℃下，改变焙烘时间进行试验，结果见图2。

　　图2焙烘时间对纯棉织物阻燃性能和断裂强力的影响

　　由图2可知，焙烘温度为180℃时，随着焙烘时间的延长，棉织物燃烧炭长变短，阻燃性能不断提高，但织物强力下降。综合考虑，确定焙烘时间为3 min。

　　2.5阻燃性能

　　采用以上确定的优化工艺，即阻燃剂400 g/L，交联剂60 g/L，催化剂30 g/L，焙烘温度180℃，焙烘时间3 min处理纯棉织物，测试相关指标如表4所示。

　　表4优化工艺整理织物的阻燃性能

　　由表4可知，采用优化工艺处理过的纯棉织物经50次洗涤后，燃烧炭长仅为10.2 cm，说明阻燃剂GM一1具有较好的阻燃性和耐久性。

　　3 结论

　　（1）纯棉织物采用自制的阻燃剂的阻燃整理优化工艺为：阻燃剂GM～1 400 g/L，交联剂柠檬酸/马来酸（物质的量之比为1：1）60 g/L，催化剂30 g/L，焙烘温度180℃，焙烘时间3 min。

　　（2）优化工艺处理过的纯棉织物经50次洗涤后，燃烧炭长仅为10.2 cm，具有较好的阻燃性。

　　（3）所合成的阻燃剂GM一1不含甲醛，整理过程中也不使用含甲醛助剂，可视为环保型产品。

来源：印染在线

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