[發明專利]一種用于織物后整理的含磷、氮、硅阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310044814.0
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103161074A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 劉維錦;曾嘉瑩;楊梅
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣州紡織服裝研究院有限公司
• 主分類號: D06M15/667
• 分類號: D06M15/667;D06M13/50;D06M13/432;D06M11/60;D06M13/368;D06M15/53;D06M101/06;D06M101/32
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及一種阻燃劑，特別是涉及一種用于織物后整理的含磷、氮、硅阻燃劑及其制備方法。該阻燃劑可以應用于棉、滌綸等織物的后整理，與傳統阻燃劑相比，合成方法簡單、高效低毒環保。

技術背景

隨著社會的發展和生活水平的提高，紡織品的使用范圍和消費量不斷增加。因紡織品著火引起的火災也不斷增加，造成生命及財產損失，所以提高紡織品的阻燃性能十分必要。織物用的阻燃劑主要有鹵系（包括溴系和氯系）、磷系、氮系和硅系。含鹵素阻燃劑阻燃效果顯著。但由于鹵系阻燃劑對環境的破壞，其應用受到限制。而僅含單一組分的磷系、氮系和硅系阻燃劑阻燃性能并不理想，難以滿足應用的需求。所以，復合型阻燃劑成為無鹵阻燃劑的發展方向。

含磷、氮、硅的阻燃劑，高效、低毒、環境友好。當含磷、氮、硅的阻燃劑使用時，高溫下，氮受熱分解后放出不燃性氣體，起到稀釋可燃氣體和帶走大量熱的作用，從而降低聚合物的表面溫度，抑制燃燒。磷由于其凝固相阻燃機理及部分氣相阻燃機理，在阻燃過程中不僅能降低材料的熱釋放速率，提高阻燃效果，還會分解成焦磷酸或多磷酸，促進成炭。而硅增加這些炭層的穩定性，并且有一定的抑煙作用。含磷、氮、硅的阻燃劑具有重要的應用價值。目前，制備含磷含硅化合物的方法，主要有以下幾種：

（1）采用三氯氧磷、異氰酸酯或者五氧化二磷為原料，與羥基硅油、有機硅氧烷等反應，制備含磷含硅的阻燃劑。然而，由于三氯氧磷反應活性強，穩定性差，容易水解，反應時會產生HCl副產物，為保護環境，需進行后續處理。五氧化二磷腐蝕性大，異氰酸酯有劇毒，均不可直接觸摸，在制備過程中需要特殊保護措施，生產成本較高，且不適合用于織物阻燃。

（2）采用含P-H鍵的化合物和含雙鍵的硅烷通過加成反應或者自由基反應，合成含磷的有機硅化合物。通過加成反應合成的方法反應時間長，總反應時間大約16-40小時。通過自由基反應合成的方法制備需要乳化、破乳等多個工藝，工藝復雜，生產成本高，且生成產物為不溶于水的固體，不適合作為織物的后整理劑。

（3）采用含羥基的硅氧烷和活性磷化物通過酯交換反應，合成含磷的有機硅阻燃劑。由于酯交換反應為可逆反應，轉化率難以控制，給合成帶來一定的不便。

應用于織物后整理的阻燃劑的要求與應用在橡膠塑料上的阻燃劑不同，主要體現在兩個方面：（1）織物阻燃后整理劑要求能溶于水或通過簡單的乳化能溶于水，配成后整理工作液，再通過浸軋的方式整理到織物上。而現有技術的含磷含硅的阻燃劑多用于橡膠、塑料，產物多為固體或難溶液體，不適合用于織物的后整理。有人采用環氧化硅油和含磷化合物反應，合成含磷含硅的乳液，作為織物的后整理劑。然而該方法工藝復雜，耗時長，需用到氯鉑酸為催化劑，價格昂貴，所用的溶劑為苯、甲苯、二甲苯、氯仿等，毒性大，對后處理要求高。（2）織物不同于塑料橡膠，織物在使用中需要洗滌。因此，織物的阻燃后整理劑需要與織物有一定的結合牢度，以保證織物阻燃功能的耐水洗性。有人采用羥基硅油、三氯氧磷和二脂肪醇胺，合成一種含多個羥基的阻燃劑，使之能與織物牢固結合。然而，其反應物為三氯氧磷，而且反應時放出氯化氫氣體，為保護環境，需進行后續處理，且合成工藝繁瑣，需要羥基保護和解保護羥基等工藝，不便于生產應用。

因此，針對織物的后整理，開發一種合成工藝簡單、具有環境友好、高效的的織物阻燃后整理劑十分必要。

發明內容

本發明目的在于制備含磷、氮、硅阻燃劑，該阻燃劑，毒性小，使其整理到織物上，在賦予織物良好的阻燃效果同時，還具有較好的耐水洗性。

本發明將活性磷化合物與含環氧基的硅烷偶聯劑進行開環聚合反應，得到含磷含硅化合物，將化合物與含氮的化合物混合得到含磷、氮、硅阻燃劑。通過磷、氮、硅的協同效應，為織物提供更好的阻燃效果。

本發明通過如下技術方案實現：

本發明第一種用于織物后整理的含磷、氮、硅阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：