本發(fā)明屬于織物阻燃劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，由于火災(zāi)頻發(fā)，人們對阻燃材料越來越關(guān)注，由紡織品引起的火災(zāi)也有上升趨勢。如何提高紡織品的阻燃性，降低紡織品燃燒危險性，減少紡織品燃燒時有毒，有害氣體的釋放以及人身財產(chǎn)的安全和損失，已引起全世界的廣泛關(guān)注和重視。
目前織物涂層阻燃體系仍有相當(dāng)大比例用鹵系阻燃劑，然而該類阻燃劑在整理時會釋放出大量的有害氣體，如hcl，hbr，鹵化氫氣體易吸收空氣中水分形成氫鹵酸，具有很強的腐蝕作用，易造成二次公害，產(chǎn)生大量煙霧，對加工設(shè)備有嚴(yán)重的腐蝕性。隨著環(huán)保法規(guī)要求越來越嚴(yán)，無鹵環(huán)保阻燃劑越來越多被研究和使用。目前被使用最多的為聚磷酸銨，聚磷酸銨產(chǎn)品是一種具有代表性的無鹵磷氮型阻燃劑，其具有低毒，環(huán)保，高效阻燃和低廉成本的優(yōu)點，因此，被廣泛應(yīng)用于阻燃劑中。很多學(xué)者在磷腈阻燃劑，硅系阻燃劑，磷酸酯類阻燃劑用于織物涂層阻燃上有一定的研究，但由于阻燃效果不理想，價格昂貴，僅為試驗階段，未能推廣。
目前很多阻燃織物生產(chǎn)廠家都是單純使用聚磷酸銨作為阻燃體系用于阻燃織物涂層上，可以達到自熄，但有續(xù)燃和滴落，且添加份數(shù)較高，能達到較好的阻燃效果要添加到24%以上，影響到性能和手感。也有嘗試把聚磷酸銨配合季戊四醇或多羥基化合物使用，阻燃效果有改善，但季戊四醇或多羥基化合物易溶于水，所制得的阻燃織物放置幾天就會出現(xiàn)發(fā)粘，無法使用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑及其制備方法。該本發(fā)明是該高效無鹵環(huán)保阻燃劑為混合物，先由改性聚磷酸銨、三嗪類成炭劑、磷氮協(xié)效劑按一定比例配混后，再用表面處理劑進行表面處理所得。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑，其特征在于，由以下質(zhì)量百分數(shù)的原料制成：改性聚磷酸銨30%~95%，三嗪類成炭劑5%~35%，磷氮協(xié)效劑1%~15%，表面處理劑0.5%~5%。
上述的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑，其特征在于，所述改性聚磷酸銨為胺類處理劑改性的聚磷酸銨。
上述的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑，其特征在于，所述聚磷酸銨為聚合度大于1000，水溶性小于0.5g/100ml水，粘度小于20mpa·s的結(jié)晶ii型聚磷酸銨。
上述的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑，其特征在于，所述胺類處理劑為乙胺、乙二胺、三乙胺、苯胺、苯二胺、乙醇胺、雙氰胺、三聚氰胺、環(huán)己胺、哌嗪、哌啶和吡啶中的一種或幾種。
上述的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑，其特征在于，所述三嗪類成炭劑為三聚氯氰和胺類物質(zhì)反應(yīng)生成的產(chǎn)物。
上述的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑，其特征在于，所述胺類物質(zhì)為氨水、乙胺、乙二胺、乙醇胺、三乙胺、叔丁胺、苯胺、苯二胺、n,n-二（甲氧基乙基）胺、雙氰胺、三聚氰胺、環(huán)己胺、哌嗪、哌啶、吡啶和嗎啉中的一種或幾種。
上述的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑，其特征在于，所述磷氮協(xié)效劑為水溶性小于1g/100ml水的磷酸鹽類物質(zhì)。
上述的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑，其特征在于，所述磷酸鹽類物質(zhì)為三聚氰胺磷酸鹽，三聚氰胺焦磷酸鹽，三聚氰胺聚磷酸鹽、焦磷酸哌嗪鹽、焦磷酸鋅和三聚氰胺焦磷酸哌嗪鹽中的一種或幾種。
上述的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑，其特征在于，所述表面處理劑為硅油類、硅烷類、氨基硅烷類和丙烯酸類中的一種或幾種。
上述的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑，其特征在于，所述氨基硅烷類為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-β（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-β（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、n-β（氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-β（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯胺基甲基三乙氧基硅烷、苯胺基甲基三甲氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和多氨基烷基三烷氧基硅烷中的一種或幾種。
另外，本發(fā)明還提供了一種制備上述的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
步驟一、配混工藝：先將槽型混合機清理干凈，然后分別把改性聚磷酸銨、三嗪類成炭劑和磷氮協(xié)效劑投入所述槽型混合機中，開啟攪拌，正轉(zhuǎn)20min，再反轉(zhuǎn)10min，出料得到混合料；
步驟二、表面處理工藝：將步驟一中所述混合料連續(xù)投入表面處理機中，設(shè)定表面處理機的工作溫度為40℃~135℃，開啟傳送帶稱，設(shè)定粉料下料頻率，再將表面處理劑通過固定加料器滴加到表面處理機內(nèi)部正在通過傳送帶傳送的所述混合物中，然后在出料前將所述混合物粉碎，再把粉碎后的混合物移出，再經(jīng)二維混合機混合均勻后，得到織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑。
上述的方法，其特征在于，步驟二中所述織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑的粒徑為d50=3μm~12μm，d98=10μm~30μm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
1、本發(fā)明選用胺類處理劑改性的高聚合度的結(jié)晶ii型聚磷酸銨，比傳統(tǒng)的聚磷酸銨具有更低的水溶性和粘度，在涂層膠中更好分散，更穩(wěn)定。
2、本發(fā)明選用三嗪類成炭劑與聚磷酸銨配合使用，使阻燃織物在被施火過程中，成碳快，不易滴落?？椢锶紵温渲寥松砘蚱渌锲?，會導(dǎo)致傷害或財產(chǎn)損失。
3、本發(fā)明選用的三嗪類成炭劑，水溶性極低，耐溫效果好，成碳性好，無析出發(fā)粘風(fēng)險。
4、本發(fā)明選用磷氮協(xié)效劑，與三嗪類成炭劑，聚磷酸銨配合之后，阻燃效果好，混合物添加16%~20%，所得阻燃織物離火即熄，基本無續(xù)燃，可以達到b1級別或更高阻燃要求。
5、本發(fā)明阻燃劑為表面處理產(chǎn)物，且粒徑控制在d50=3μm~12μm，d98=10μm~30μm，主要可以使與膠體相容性更好，分散性更優(yōu)，所得制品表面平滑無粗糙感，無白點。
下面通過實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的詳細說明。
具體實施方式
本發(fā)明實施例中所用到的測試儀器為：
1、殘留水分：瑞士梅特勒-托利多mj33快速水分測定儀進行測試；
2、白度測試：上海悅豐sbdy-1白度計進行測試。
3、粒徑測試：英國馬爾文ms2000激光粒度儀進行測試。
4、磷含量測試：天瑞儀器edx1800bs環(huán)保儀進行測試。
實施例1
本實施例制備涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑的方法包括以下步驟：
步驟一、配混工藝：先將200l的槽型混合機清理干凈，然后分別把44kg改性聚磷酸銨、5kg2-n-叔丁基-4-嗎啉代-1,3,5-三嗪和1kg磷酸三聚氰胺投入所述槽型混合機中，開啟攪拌，正轉(zhuǎn)20min，再反轉(zhuǎn)10min，出料得到混合料；所述改性聚磷酸銨為三聚氰胺改性的聚磷酸銨，所述聚磷酸銨為聚合度大于1000，水溶性小于0.5g/100ml水，粘度小于20mpa·s的結(jié)晶ii型聚磷酸銨；所述的2-n-叔丁基-4-嗎啉代-1,3,5-三嗪為三聚氯氰與氨水、叔丁胺和嗎啉反應(yīng)的產(chǎn)物；
步驟二、表面處理工藝：將步驟一中所述混合料置于表面處理機中，設(shè)定表面處理機的工作溫度為85℃，再把0.5kgγ-氨丙基三甲氧基硅烷通過固定加料器定量滴加到通過傳送帶正在傳送物料中，然后粉碎出料，再經(jīng)二維混合機混合均勻后，得到織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑。
對本實施例制備的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑進行理化性質(zhì)測試：外觀為白色粉末，水分0.1%，白度93%，粒徑d50=7.54μm，d98=23.68μm，水溶性＜0.5g/100ml水，磷含量為27.48%。
實施例2
本實施例制備涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑的方法包括以下步驟：
步驟一、配混工藝：先將200l的槽型混合機清理干凈，然后分別把45kg改性聚磷酸銨、4kg2-n-叔丁基-4-嗎啉代-1,3,5-三嗪和1kg焦磷酸三聚氰胺投入所述槽型混合機中，開啟攪拌，正轉(zhuǎn)20min，再反轉(zhuǎn)10min，出料得到混合料；所述改性聚磷酸銨為雙氰胺改性的聚磷酸銨，所述聚磷酸銨為聚合度大于1000，水溶性小于0.5g/100ml水，粘度小于20mpa·s的結(jié)晶ii型聚磷酸銨；所述的2-n-叔丁基-4-嗎啉代-1,3,5-三嗪為三聚氯氰與氨水、叔丁胺和嗎啉反應(yīng)的產(chǎn)物；
步驟二、表面處理工藝：將步驟一中所述混合料置于表面處理機中，設(shè)定表面處理機的工作溫度為80℃，再把0.5kg苯胺基甲基三乙氧基硅烷通過固定加料器定量滴加到通過傳送帶正在傳送物料中，然后粉碎出料，再經(jīng)二維混合機混合均勻后，得到織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑。
對本實施例制備的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑進行理化性質(zhì)測試：外觀為白色粉末，水分0.1%，白度93.5%，粒徑d50=7.36μm，d98=22.76μm，水溶性＜0.5g/100ml水，磷含量為27.93%。
實施例3
本實施例制備涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑的方法包括以下步驟：
步驟一、配混工藝：先將200l的槽型混合機清理干凈，然后分別把40kg改性聚磷酸銨、7.5kg2-n，n-二（羥乙基）-4，6-嗎啉代-1,3,5-三嗪和2.5kg聚磷酸三聚氰胺投入所述槽型混合機中，開啟攪拌，正轉(zhuǎn)20min，再反轉(zhuǎn)10min，出料得到混合料；所述改性聚磷酸銨為三聚氰胺改性的聚磷酸銨，所述聚磷酸銨為聚合度大于1000，水溶性小于0.5g/100ml水，粘度小于20mpa·s的結(jié)晶ii型聚磷酸銨；所述的2-n，n-二（羥乙基）-4，6-嗎啉代-1,3,5-三嗪為三聚氯氰與乙醇胺和嗎啉反應(yīng)的產(chǎn)物；
步驟二、表面處理工藝：將步驟一中所述混合料置于表面處理機中，設(shè)定表面處理機的工作溫度為65℃，再把0.75kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷通過固定加料器定量滴加到通過傳送帶正在傳送物料中，然后粉碎出料，再經(jīng)二維混合機混合均勻后，得到織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑。
對本實施例制備的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑進行理化性質(zhì)測試：外觀為白色粉末，水分0.15%，白度93.6%，粒徑d50=6.87μm，d98=22.59μm，水溶性＜0.5g/100ml水，磷含量為25.31%。
實施例4
本實施例制備涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑的方法包括以下步驟：
步驟一、配混工藝：先將200l的槽型混合機清理干凈，然后分別把42.5kg改性聚磷酸銨、6kg2-n，n-二（羥乙基）-4，6-嗎啉代-1,3,5-三嗪和1.5kg焦磷酸三聚氰胺投入所述槽型混合機中，開啟攪拌，正轉(zhuǎn)20min，再反轉(zhuǎn)10min，出料得到混合料；所述改性聚磷酸銨為雙氰胺改性的聚磷酸銨，所述聚磷酸銨為聚合度大于1000，水溶性小于0.5g/100ml水，粘度小于20mpa·s的結(jié)晶ii型聚磷酸銨；所述的2-n，n-二（羥乙基）-4，6-嗎啉代-1,3,5-三嗪為三聚氯氰與乙醇胺和嗎啉反應(yīng)的產(chǎn)物；
步驟二、表面處理工藝：將步驟一中所述混合料置于表面處理機中，設(shè)定表面處理機的工作溫度為90℃，再把0.75kg苯胺基甲基三甲氧基硅烷通過固定加料器定量滴加到通過傳送帶正在傳送物料中，然后粉碎出料，再經(jīng)二維混合機混合均勻后，得到織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑。
對本實施例制備的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑進行理化性質(zhì)測試：外觀為白色粉末，水分0.15%，白度93.4%，粒徑d50=7.87μm，d98=23.62μm，水溶性＜0.5g/100ml水，磷含量為25.95%。
對比例1
本實施例制備涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑的方法包括以下步驟：
步驟一、配混工藝：先將200l的槽型混合機清理干凈，然后分別把42.5kg改性聚磷酸銨和7.5kg2-n，n-二（羥乙基）-4，6-嗎啉代-1,3,5-三嗪投入所述槽型混合機中，開啟攪拌，正轉(zhuǎn)20min，再反轉(zhuǎn)10min，出料得到混合料；所述改性聚磷酸銨為三聚氰胺改性的聚磷酸銨，所述聚磷酸銨為聚合度大于1000，水溶性小于0.5g/100ml水，粘度小于20mpa·s的結(jié)晶ii型聚磷酸銨；所述的2-n，n-二（羥乙基）-4，6-嗎啉代-1,3,5-三嗪為三聚氯氰與乙醇胺和嗎啉反應(yīng)的產(chǎn)物；
步驟二、表面處理工藝：將步驟一中所述混合料置于表面處理機中，設(shè)定表面處理機的工作溫度為88℃，再把0.75kgγ-氨丙基三甲氧基硅烷通過固定加料器定量滴加到通過傳送帶正在傳送物料中，然后粉碎出料，再經(jīng)二維混合機混合均勻后，得到阻燃劑。
對本實施例制備的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑進行理化性質(zhì)測試：外觀為白色粉末，水分0.14%，白度93.3%，粒徑d50=7.77μm，d98=23.72μm，水溶性＜0.5g/100ml水，磷含量為25.94%。
對比例2
以聚合度大于1000，水溶性小于0.5g/100ml水，粘度小于20mpa·s的結(jié)晶ii型聚磷酸銨（簡稱app）作為阻燃劑，其中聚合度大于1000，水溶性小于0.5g/100ml水，粘度小于20mpa·s的結(jié)晶ii型聚磷酸銨的粒徑為d50=18.23μm；d98=36.27μm。
對比例3
將聚磷酸銨和季戊四醇按質(zhì)量比為5：1混合后作為阻燃劑。所述季戊四醇經(jīng)粗磨機處理后，季戊四醇的粒徑d50=39.31μm；d98=120.12μm。
實施例6
本實施例中，將實施例1~4制備的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑和對比例1~3的阻燃劑應(yīng)用到阻燃織物涂層材料中，材料配方如表1中所示。
表1實施例6中材料配方表
按上述配方，用電子稱分別稱量好pu膠和阻燃劑放入燒杯中，然后用高速分散劑分散，設(shè)定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間3~10分鐘。然后用刮刀把分散好的乳液涂覆在平鋪好的滌綸或尼龍布上，涂覆完一次后，把涂覆完的滌綸或尼龍布放入托盤，然后連托盤一起放入鼓風(fēng)干燥箱，設(shè)定160℃，干燥1~3分鐘，取出，放置干燥器中冷卻30分鐘后待測阻燃。阻燃測試方法按照gb/t5455-2014進行。將上述制備獲得的阻燃織物涂層進行阻燃測試，阻燃測試結(jié)果如表2中所示。
表2阻燃性能結(jié)果表
由表2中的結(jié)果可以看出，在阻燃織物涂層應(yīng)用中，實施例1~4制備的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑均可較好的通過標(biāo)準(zhǔn)測試，其中對比例1制備的無鹵阻燃劑是未加磷氮協(xié)效劑成分，阻燃略差，但仍可通過阻燃測試。同樣添加18%的阻燃劑，實施例1~4制備的織物涂層用高效無鹵環(huán)
保阻燃劑和對比例1制備的無鹵阻燃劑均可通過阻燃測試，單純的聚磷酸銨無法通過阻燃測試，聚磷酸銨與季戊四醇的配合物也無法通過阻燃測試，說明本發(fā)明制備的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑阻燃效率高。成炭劑的加入，增加了成炭性，使阻燃材料在施火過程中不易滴落，不會出現(xiàn)滴落引燃脫脂棉的現(xiàn)象。阻燃劑的粒徑對阻燃織物涂層的表觀有一定的影響，粒徑較粗的阻燃劑可導(dǎo)致外觀粗糙，白點等問題。經(jīng)驗證，粒徑在d50=3μm~12μm，d98=10μm~30μm，可保證阻燃織物涂層表觀光滑不粗糙。并且本發(fā)明制備的織物涂層用高效無鹵環(huán)保阻燃劑均采用低水溶性的物質(zhì)進行配混，避免阻燃織物在放置過程中出現(xiàn)析出發(fā)粘的問題。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制。凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改，變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。