專(zhuān)利名稱：金屬離子阻燃改性棉織物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于阻燃紡織品技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬離子阻燃改性棉織物的制備方法。
背景技術(shù)：
棉織物是天然的、可再生的、環(huán)境友好的紡織服裝材料，具有皮膚接觸性良好、穿著舒適、吸濕性好等優(yōu)點(diǎn)，因而在紡織服裝等領(lǐng)域仍然是合成纖維織物所無(wú)法取代的。但是棉織物是非常容易燃燒的，容易成為起火點(diǎn)從而引起火災(zāi)，特別是作為兒童、老年人及病人使用的服裝、床單等棉制品，在遇到火災(zāi)時(shí)更容易造成人身傷害。由其引發(fā)的火災(zāi)也不斷增力口，所以各國(guó)先后對(duì)棉紡織品提出了阻燃要求。棉織物的阻燃主要是通過(guò)后整理的方法進(jìn)行阻燃改性，應(yīng)用非常廣泛。后整理阻燃改性方法工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，目前在多種紡織品中已經(jīng)應(yīng)用于商業(yè)化生產(chǎn)。傳統(tǒng)的棉織物阻燃改性采用的阻燃劑基本上都是含有磷、氮、鹵素等元素的化合物。目前國(guó)際市場(chǎng)上最著名的阻燃棉織物商品是PROBAN和PYROVATEX。PROBAN阻燃棉織物主要是采用四羥甲基氯化磷與酰胺的低分子預(yù)縮體處理棉織物，后經(jīng)氨熏處理得到的。PYR0VATEX阻燃棉織物是采用Pyixwatex CP阻燃劑N-羥甲基_3_( 二甲氧基膦酰基)丙酰胺及其工藝技術(shù)對(duì)棉織物進(jìn)行處理。這兩種阻燃棉織物都具有阻燃效果好、阻燃耐久性強(qiáng)、耐洗滌等優(yōu)點(diǎn)，也存在甲醛含量、織物手感及強(qiáng)力損失等缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)CN100494557C、CN102162188A等采用的都是含磷、氮的阻燃劑。這些阻燃技術(shù)雖然都是采用非鹵素類(lèi)阻燃劑，但是由于采用了磷系阻燃劑，在生產(chǎn)過(guò)程、遇火燃燒及廢棄后也存在環(huán)境污染問(wèn)題。如磷在水體中引起的富營(yíng)養(yǎng)化，以及可能通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體等等重視環(huán)境問(wèn)題，開(kāi)發(fā)環(huán)境友好的阻燃劑和阻燃技術(shù)也是阻燃領(lǐng)域發(fā)展的方向。近年來(lái)也出現(xiàn)了些新型的硅系、硼系阻燃劑，CN101413214A就是在磷/氮阻燃劑中引入了硅，硅阻燃協(xié)效作用，可以減少磷阻燃劑的用量但是并沒(méi)有從根本上解決磷阻燃劑使用的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種全新的思路和方法，摒棄了傳統(tǒng)的含鹵素、磷、氮、硫等阻燃劑，發(fā)明了金屬離子阻燃改性棉織物的新方法、新技術(shù)。本發(fā)明通過(guò)化學(xué)的或者物理的手段將金屬離子引入到棉織物中，金屬離子起到了阻燃劑的作用賦予了棉織物良好的阻燃效果，而不需要添加任何傳統(tǒng)的阻燃劑。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的棉織物的阻燃改性方法即把金屬離子引入棉織物中的方法包括化學(xué)手段和物理手段。本發(fā)明的化學(xué)手段是把棉織物進(jìn)行堿化和羧甲基化處理，金屬離子通過(guò)化學(xué)鍵接枝到棉大分子上，達(dá)到了在棉織物中引入金屬離子的目的，得到的阻燃棉織物具有耐久性。金屬離子阻燃棉織物的化學(xué)阻燃改性步驟包括先將棉織物在氫氧化鈉的乙醇溶液中進(jìn)行表面堿化，在堿化后的溶液中加入一氯乙酸進(jìn)行醚化，鈉離子就接枝到了棉大分子鏈上，再經(jīng)過(guò)洗滌、真空干燥得到鈉離子阻燃棉織物產(chǎn)品。制得的鈉離子阻燃棉織物在乙醇溶液中與其他金屬離子進(jìn)行離子交換即可得到其他的金屬離子阻燃棉織物產(chǎn)品。本發(fā)明用于離子交換的可以是金屬離子化合物，如氯化物、氫氧化物，和碳酸鹽等，所用的金屬包括鈉、鉀、 丐、續(xù)、招、鋒、鎖、鐵、鉆、銅等等。本發(fā)明的物理手段是使金屬化合物直接吸附到棉織物上，金屬離子阻燃棉織物的化學(xué)阻燃改性步驟包括:首先將金屬化合物溶解于水中，配置成阻燃處理液；然后將棉織物浸潰于阻燃處理液中，一浸一軋，然后烘干得到金屬離子阻燃棉織物產(chǎn)品。使用金屬化合物阻燃劑可以是金屬鹽、金屬氫氧化物、金屬氧化物等。金屬鹽可以是無(wú)機(jī)的、有機(jī)的。使用的金屬離子可以是鈉、鉀、鈣、鎂、鋁、鋅、鐵、鋇、鐵、鈷、銅等。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，金屬化合物阻燃劑品種廣泛、易得、操作簡(jiǎn)單，即使普通人員在遇到火災(zāi)時(shí)都可以采用這種方法，將棉織物(衣服、棉被、床單等)浸泡在家中常用的碳酸鈉(蘇打、食用純堿)水溶液中，就很容易得到實(shí)用的阻燃、防火防護(hù)用品，減少火災(zāi)對(duì)人身財(cái)產(chǎn)的傷害。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的描述和效果說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)指出的是，在此列出的實(shí)施方案僅僅是說(shuō)明性的，并不意味著對(duì)本發(fā)明范圍進(jìn)行限定，本發(fā)明由權(quán)利要求書(shū)及其等同物的范圍所限定。實(shí)施例1:將25g棉織物加入到400mL的氫氧化鈉(0.05g/mL)的乙醇溶液中，在60°C下使織物堿化4h。堿化完成后，向反應(yīng)容器中加入20g氯乙酸，攪拌使其溶解。在65°C下醚化3h后，再加入IOg氫氧化鈉進(jìn)行二次堿化,反應(yīng)2h后,用醋酸中和至pH = 7,再用70%的乙醇水溶液洗滌兩次，90%的乙醇洗滌一次，經(jīng)干燥后得到鈉離子含量為4.40%的阻燃棉織物。阻燃棉織物用火源點(diǎn)燃，離開(kāi)火源后熄滅，極限氧指數(shù)為270%。實(shí)施例2:將25g棉織物加入到400mL的氫氧化鈉(0.08g/mL)的乙醇溶液中，在60°C下使織物堿化4h。堿化完成后，向反應(yīng)容器中加入30g氯乙酸，攪拌使其溶解。在65°C下醚化3h后，再加入15g氫氧化鈉進(jìn)行二次堿化,反應(yīng)2h后,用醋酸中和至pH = 7,再用70%的乙醇水溶液洗滌兩次，90%的乙醇洗滌一次，經(jīng)干燥后得到鈉離子含量為6.39%的阻燃棉織物。阻燃棉織物用火源點(diǎn)燃，離開(kāi)火源后熄滅，極限氧指數(shù)為35.0%。實(shí)施例3:取25g實(shí)施例2中鈉離子阻燃改性的棉織物，以400mL乙醇為介質(zhì)，再加入30g鈣化劑攪拌使其溶解，在60°C反應(yīng)4h后，用70 %的乙醇水溶液洗滌兩次，90%的乙醇洗滌一次，經(jīng)干燥得到鈣離子含量為227%的阻燃棉織物。用火源點(diǎn)燃，離開(kāi)火源后自熄，極限氧指數(shù)為28.5%。實(shí)施例4:取25g實(shí)施例2中鈉離子阻燃改性的棉織物，以400mL乙醇為介質(zhì)，加入30g氯化鎂攪拌使其溶解，在60°C下反應(yīng)4h后，用70%的乙醇水溶液洗滌兩次，用90%的乙醇洗滌一次，經(jīng)干燥后得到鎂離子阻 燃改性的棉織物。用火源點(diǎn)燃，離開(kāi)火源陰燃一段時(shí)間后熄滅，極限氧指數(shù)為24.5%。實(shí)施例5:取25g實(shí)施例2中鈉離子阻燃棉織物，以400mL乙醇為介質(zhì)，加入30g氯化鋁攪拌使其溶解，在60°C反應(yīng)4小時(shí)后，用70%的乙醇水溶液洗滌兩次，用90%乙醇洗滌一次，經(jīng)干燥后得到鋁離子改性的棉織物。用火源點(diǎn)燃，離開(kāi)火源陰燃一段時(shí)間后熄火，極限氧指數(shù)為 25. 2%。實(shí)施例6 將25g棉織物加入到400mL的氫氧化鉀(O. 05g/mL)乙醇溶液中，在60°C下使織物堿化4h，堿化完成后，向反應(yīng)容器中加入20g氯乙酸，攪拌使其溶解，在65°C下醚化3小時(shí)后，再加入IOg氫氧化鉀進(jìn)行二次堿化,反應(yīng)2小時(shí)后,用醋酸中和至pH = 7,再用70%的乙醇水溶液洗滌兩次，90 %的乙醇洗滌一次，然后抽濾，真空干燥，得到鉀離子為O. 97 %的阻燃棉織物。用火源點(diǎn)燃，離開(kāi)火源后熄滅，極限氧指數(shù)為28.1 %。實(shí)施例7 稱取15g碳酸鈉，配成300mL的碳酸鈉水溶液，作為阻燃整理液。將IOg棉織物，按浴比1: 30浸潰于上述阻燃整理液中，在75°C下浸潰30min，一浸一壓，軋液率為85%。然后將棉布在60°C烘箱中干燥2h，得到阻燃棉織物，極限氧指數(shù)為27%。實(shí)施例8 稱取30g碳酸鈉，配成300ml的碳酸鈉水溶液，作為阻燃整理液。將IOg棉布，按浴比1: 30浸潰于上述阻燃整理液中，在75°C下浸潰30min，一浸一壓，軋液率為85%。然后將棉布在60°C烘箱中干燥2h，得到阻燃棉織物，極限氧指數(shù)為30%。實(shí)施例9 稱取40g甲酸鈉，配成300ml的甲酸鈉水溶液，作為阻燃整理液。將IOg棉布，按浴比1: 30浸潰于上述阻燃整理液中，在60°C下浸潰30min，一浸一壓，軋液率為85%。然后將棉布在60°C烘箱中干燥2h，得到阻燃棉織物，極限氧指數(shù)為28%。實(shí)施例10 稱取30g甲酸鉀，配成300ml的甲酸鉀水溶液，作為阻燃整理液。將IOg棉布，按浴比1: 30浸潰于上述阻燃整理液中，在60°C下浸潰30min，一浸一壓，軋液率為85%。然后將棉布在50°C烘箱中干燥2h，得到阻燃棉織物，極限氧指數(shù)為27%。實(shí)施例11 稱取20g氯化鈣，配成300mL的氯化鈣水溶液，作為阻燃整理液。將IOg棉布，按浴比1: 30浸潰于上述阻燃整理液中，在60°C下浸潰30min，一浸一壓，軋液率為85%。然后將棉布在60°C烘箱中干燥2h，得到阻燃棉織物，極限氧指數(shù)為31 %。實(shí)施例12 稱取40g氯化鈣，配成300mL的氯化鈣水溶液，作為阻燃整理液。將IOg棉布，按浴比1: 30浸潰于上述阻燃整理液中，在60°C下浸潰30min，一浸一壓，軋液率為85%。然后將棉布在60°C烘箱中干燥2h，得到阻燃棉織物，極限氧指數(shù)為38%。實(shí)施例13 稱取40g氯化鎂,配成300ml的氯化鎂水溶液,作為阻燃整理液。將IOg棉布，按浴比1: 30浸潰于上述阻燃整理液中，在60°C下浸潰30min，一浸一壓，軋液率為85%。然后將棉布在60°C烘箱中干燥2h，得到阻燃棉織物，極限氧指數(shù)為36%。
權(quán)利要求
1.金屬離子阻燃改性棉織物的制備方法，其特征在于通過(guò)化學(xué)和物理的手段將金屬離子引入到棉織物中，從而賦予棉織物阻燃的效果。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬離子阻燃改性棉織物的制備方法，其特征在于，所述的化學(xué)手段是將棉織物與金屬化合物反應(yīng)，將金屬離子通過(guò)化學(xué)鍵接枝到棉織物大分子上，得到的阻燃棉織物具有耐久性阻燃效果。
3.如權(quán)利要求2所述的金屬離子阻燃改性棉織物的制備方法，其特征在于，所述的金屬離子可以是鈉、鉀、鈣、鎂、鋅、鋇、鐵、鈷、銅等離子。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬離子阻燃改性棉織物的制備方法，其特征在于，所述的物理手段是將使金屬化合物直接吸附到棉織物上。
5.如權(quán)利要求4 所述的金屬離子阻燃改性棉織物的制備方法，其特征在于，所述的金屬化合物可以是金屬鹽、金屬氫氧化物、金屬氧化物等。
6.如權(quán)利要求5所述的金屬離子阻燃改性棉織物的制備方法，其特征在于，所述的金屬鹽可以是無(wú)機(jī)的、有機(jī)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用金屬離子阻燃改性棉織物的制備方法，通過(guò)(1)采用化學(xué)的手段將金屬離子引入到棉織物中可以得到耐久性的阻燃棉織物；(2)采用物理的手段使金屬化合物吸附到棉織物上，具有阻燃劑品種廣泛、易得，阻燃改性操作簡(jiǎn)單、阻燃效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。即使普通人員在遇到火災(zāi)時(shí)都可以采用這種方法處理棉織物(衣服、棉被、床單等)，得到阻燃、防火的防護(hù)品，減少火災(zāi)對(duì)人身財(cái)產(chǎn)的傷害。本發(fā)明采用金屬離子或金屬化合物作為棉織物的阻燃劑，是一種全新的阻燃方法和技術(shù)，可以避免傳統(tǒng)的磷、氮及鹵素類(lèi)阻燃劑的使用，減少在生產(chǎn)過(guò)程、使用過(guò)程及廢棄后可能帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。
文檔編號(hào)D06M11/17GK103074759SQ20131001160
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者夏延致, 紀(jì)全, 徐冬梅, 姚田田, 譚利文, 馬曉梅, 全鳳玉 申請(qǐng)人:青島大學(xué)