棉织物耐久阻燃整理的研究进展

棉织物耐久阻燃整理的研究进展

目前，纯棉阻燃布的耐久阻燃整理，主要有以四羟甲基氯化磷(THPC)为阻燃剂的英国Proban工艺和以瑞士汽巴嘉基公司的以N-羟甲基-3-(-甲氧基磷酰基)丙酰胺为阻燃剂(PyrovatexCP)的工艺。两者在整理和服用过程中都存在甲醛问题。随着世界各国对生产场所和纺织品上游离甲醛含量限制法规的实施，人们对低甲醛、无甲醛的阻燃剂及交联剂的研究投入了大量精力，近年来已有些这方面的成果报道。1棉阻燃布阻燃的研究进展最初在这方面的研究主要集中在通过取代或封闭2D树脂的N-羟甲基对2D进行改性，但这种方法一直没有被广泛接受，原因是取代或封闭是以降低2D的活性为代价。近年来对无甲醛或低甲醛阻燃体系的研究成果报道主要集中在两方面，即取代阻燃体系中的含甲醛的阻燃剂或交联剂。自从多元羧酸技术发展起来以后，利用多元酸或其它无甲醛化学品替代目前的含氮羟甲基化合物的阻燃体系研究取得了可喜的进展，并因此提出了低甲醛阻燃体系和无甲醛阻燃体系。1·1低甲醛磷系阻燃体系低甲醛阻燃体系方面巳报道的主要成果主要是Jeffery K Stowell等人[2]和青岛大学的朱平教授[3]分别采用无甲醛的阻燃剂和无甲醛的交联剂来降低阻燃体系的甲醛含量的工作。Jeffery K Stowell等人用含羟基的磷酸酯低聚物代替常规使用的甲醛类阻燃剂(CP类与THPC类)，但是由于这种阻燃剂不能与纤维素形成交联，所以和氮羟甲基类交联剂(三聚氰胺树脂或2D树脂)联合使用，这类交联剂既可以和纤维素的羟基发生交联反应，还可以与阻燃剂中的羟基发生反应使得阻燃剂能够固着在纤维上经受多次水洗。体系中使用的阻燃剂为含羟基的有机磷酸酯低聚物，其结构式可表示为:采用这种阻燃体系可以直接使用纯棉阻燃布的DP整理的设备，无需增加设备成本，并且降低了阻燃布处理过程中和服用过程中的甲醛含量，资料中还介绍与此同时会有树脂整理的不良影响:阻燃布降强较高。其整理工艺如下:二浸二轧(轧余率80%)→烘干(60℃，3min)→焙烘(160℃，3min)→40℃水洗采用无甲醛阻燃剂和DMDHEU或三聚氰胺甲醛(MF)交联树脂联合使用，文献中研究三种阻燃体系:阻燃剂/DMDHEU，阻燃剂/MF，阻燃剂/MF+DMDHEU)，并对阻燃剂与DMDHE体系的稳定性进行了研究，发现阻燃剂/DMDHEU整理液能够稳定共混24h，可确保生产使用。基于DMDHEU的阻燃体系甲醛含量较低，并且耐水洗性能好，而MF系统能够赋予阻燃布较高的初始阻燃性能和较少的强力损失。可以根据两种交联剂的特点对阻燃体系进行调整以获得需要的效果。WeidongWu[4]等人采用双因素实验设计方法研究了无甲醛阻燃剂/(MF+DMDHEU)的阻燃性能，发现体系中随着DMDHEU含量增加，阻燃阻燃布的耐洗性增加，强力下降较为严重，而随着MF的含量增加，阻燃布的阻燃性增强，强力下降较轻。原因是[5]DMDHEU分子中有两个N-半缩醛结构，可以与纤维素和阻燃剂上的羟基发生反应，从而使纤维素和阻燃剂两者之间发生交联，整理后阻燃布的耐久性能较好。而MF中含有-NH2和N-CH2OH可以发生相互交联，资料中介绍在阻燃剂/MF体系中，绝大部分的MF都是与阻燃剂的羟基反应或发生了白交联反应。DMDHEU和MF两者能作为氮源与阻燃剂中的磷元素起协同作用，但相比较而言，MF是更好的氮源，所以阻燃剂/MF体系的协同效果更明显，阻燃效果更好。瑞士Ciba-Geigy公司开发的Pyrovatex CP类阻燃剂是一种用于纤维素纤维阻燃布的反应型阻燃剂，在整理过程中为促进交联增强阻燃耐久性需使用N-羟甲基类交联剂，阻燃整理后具有高的耐久性，降强少等优点，但阻燃剂与交联剂两者在整理和服用过程中都会产生甲醛问题，为了解决此阻燃体系的甲醛问题，青岛大学朱平教授采用多元羧酸作为交联剂代替常规的N-羟甲基类交联剂。然后在催化剂存在下经过高温焙烘形成共价交联，以获得耐久阻燃性。这种体系采用的整理工艺为:浸轧(二浸二轧，轧余率100%)→烘干(100℃，3min)→焙烘(180℃，3min)→水洗(冷水冲洗)，采用这种方法，资料[3]中介绍这种阻燃体系阻燃效果好，能满足纺织品的阻燃要求，阻燃阻燃布游离甲醛含量由1200mg/kg降到200mg/kg，并且阻燃剂和交联剂的用量低，能够节约成本。这两种方法降低了其原有阻燃体系引起的甲醛含量，但仍然不能避免甲醛问题，第一种体系采用了含甲醛类的交联剂，而第二种阻燃体系使用的阻燃剂仍为含甲醛类，所以并没有彻底解决阻燃的甲醛问题。【中国阻燃面料网www.China-Fire-Retardant.com】