CN105113231B - 表面具有膨胀型阻燃涂层的织物及其制备方法 - Google Patents

表面具有膨胀型阻燃涂层的织物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种表面具有膨胀型阻燃涂层的织物及其制备方法。在织物的两个表面覆有至少一层由聚电解质络合物层和聚磷酸铵层形成的组合涂层,组合涂层中聚电解质络合物层和聚磷酸铵层分别作为内层和外层。其制备方法包括:制备聚电解质络合物溶液和聚磷酸铵溶液。将织物在足量的聚电解质络合物溶液中充分浸泡,去离子水中清洗,真空干燥;然后在足量的聚磷酸铵溶液中充分浸泡,去离子水中清洗,真空干燥;重复上述步骤若干次,得到所述的表面具有膨胀型阻燃涂层的织物。本发明的制备方法简单易行且操作效率高,处理后的织物具有很好的阻燃性能;并且在提高纺织品的火灾安全性方面具有广阔的应用前景和实用价值。

Description

表面具有膨胀型阻燃涂层的织物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种织物及其制备方法,尤其是涉及一种表面具有膨胀型阻燃涂层的织物及其制备方法。
背景技术
棉和麻等纤维织物在人们日常生活中扮演着重要角色。然而,该类织物易于燃烧,且燃烧后火焰传播速度快,从而制约了其广泛应用。因此,对棉和麻等纤维织物进行阻燃处理具有一定的理论和实用价值。通常,对棉和麻等纤维织物进行阻燃处理往往采用浸轧-焙烘、溶胶-凝胶或接枝改性等方法,需要特殊的仪器设备或复杂的制备工艺。近年来,层层组装法由于操作简便、灵活且稳定性好,在织物阻燃处理中的应用引起了业内浓厚兴趣。然而,目前报道的基于层层组装法构建的膨胀型阻燃涂层,往往操作耗时,只有在组装层数较大的情况下才能显示较好的阻燃效果。目前报道的用于层层组装的组装单元往往分子尺寸较小,操作效率低,只有组装至20层左右时才能显示较好的阻燃效果。因此,如何采用简单且有效的方法快速制备膨胀型阻燃涂层是一个亟待解决的问题。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种表面具有膨胀型阻燃涂层的织物及其制备方法。本发明利用层层组装法构建膨胀型阻燃体系,是因为其阻燃效果好且环保。
为达到上述目的,本发明解决其技术问题采用的技术方案是:
一、一种表面具有膨胀型阻燃涂层的织物:
在织物的两个表面覆有至少一层由聚电解质络合物层和聚磷酸铵层形成的组合涂层,组合涂层中聚电解质络合物层和聚磷酸铵层分别作为内层和外层。
所述的织物为棉纤维或麻纤维织物。
所述的聚电解质络合物为多聚磷酸和聚乙烯亚胺的聚电解质络合物,聚电解质络合物中多聚磷酸和聚乙烯亚胺的质量比为4-0.25:1。
二、一种表面具有膨胀型阻燃涂层的织物的制备方法,包括以下步骤:
1)制备聚电解质络合物溶液和聚磷酸铵溶液;
2)将织物在足量的聚电解质络合物溶液中充分浸泡1~5min,去离子水中清洗2次,真空干燥;然后在足量的聚磷酸铵溶液中充分浸泡1~5min,去离子水中清洗2次,真空干燥;
3)重复步骤2)若干次,得到所述的表面具有膨胀型阻燃涂层的织物。
所述的聚电解质络合物溶液采用以下方式制备:常温下,伴随搅拌,将浓度为1.0-4.0wt%、pH值为5.0-10.0的多聚磷酸溶液逐滴滴加至浓度为1.0-4.0wt%的聚乙烯亚胺溶液中,采用盐酸或醋酸稀溶液将pH值调至5.0-10.0,得到总溶质浓度为0.5-2.0wt%的多聚磷酸和聚乙烯亚胺的聚电解质络合物溶液,聚电解质络合物中多聚磷酸和聚乙烯亚胺的质量比为4-0.25:1。
所述的聚磷酸铵溶液采用以下方式制备:常温下,伴随搅拌,将干燥的聚磷酸铵粉末分散于去离子水中,加入1mol/L的氢氧化钠溶液至透明黏流体,加入1mol/L的冰醋酸溶液至透明溶液,采用酸溶液或者碱溶液将pH值调至5.0-10.0,得到浓度为0.5-2.0wt%的聚磷酸铵溶液。
所述的酸溶液采用盐酸溶液或醋酸溶液,所述的碱溶液采用氢氧化钠溶液。
所述的氢氧化钠溶液的溶液质量和冰醋酸溶液的溶液质量相同,并5-20倍于聚磷酸铵质量。
所述的织物为棉纤维或麻纤维织物。
与背景技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的制备方法简单易行且操作效率高。本发明充分发挥了聚电解质络合物尺寸大的优势,快速构建了膨胀型阻燃涂层,处理后的织物具有很好的阻燃性能。本发明在提高纺织品的火灾安全性方面具有广阔的应用前景和实用价值。
附图说明
图1是未经阻燃处理的纯苎麻织物的热释放速率曲线。
图2是实施例1制备得到的表面含有膨胀型阻燃涂层的苎麻织物的热释放速率曲线。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的实施例如下:
实施例中采用的多聚磷酸、聚乙烯亚胺、盐酸、聚磷酸铵、氢氧化钠、棉织物和苎麻织物均为市购材料。其中,多聚磷酸,P2O5含量≥85%;聚乙烯亚胺为支化型,Mw=25000,Mn=10000;聚磷酸铵,聚合度>1000,磷含量:28.0-30.0wt%。
实施例1:
(1)常温下,在速度为1000r/min的磁力搅拌下,将100mL浓度为1.0wt%、pH值为10.0的多聚磷酸溶液逐滴滴加至100mL浓度为1.0wt%的聚乙烯亚胺溶液中,加去离子水,采用盐酸或醋酸溶液将pH值调至10.0,得到400mL浓度为0.5wt%的多聚磷酸和聚乙烯亚胺的聚电解质络合物溶液;
(2)常温下,在速度为500r/min的机械搅拌下,将4g干燥的聚磷酸铵粉末分散于200mL去离子水中,加入40g的1mol/L氢氧化钠溶液至透明黏流体,加入40g的1mol/L盐酸溶液至透明溶液,加去离子水,采用盐酸溶液或氢氧化钠溶液将pH值调至10.0,得到400mL浓度为1.0wt%的聚磷酸铵溶液;
(3)将苎麻织物(长度×宽度:400mm×90mm)在步骤(1)中形成的多聚磷酸和聚乙烯亚胺的聚电解质络合物溶液中浸泡1min,用500mL去离子水清洗2次,60℃下真空干燥;在步骤(2)中形成的聚磷酸铵溶液中浸泡1min,用500mL去离子水清洗2次,60℃下真空干燥;
(4)重复步骤(3)4次,得到所述的表面具有膨胀型阻燃涂层的织物,其质量净增量为15wt%。
阻燃性能测试结果见表1和图2。对比未经阻燃处理的纯苎麻织物(阻燃性能测试结果见表1和图1),可以看出,所述构建的膨胀型阻燃涂层显著降低了热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR),显示出良好的阻燃效果。
实施例2:
(1)常温下,在速度为1000r/min的磁力搅拌下,将200mL浓度为3.0wt%、pH值为7.0的多聚磷酸溶液逐滴滴加至50mL浓度为3.0wt%的聚乙烯亚胺溶液中,加去离子水,采用盐酸或醋酸溶液将pH值调至7.0,得到750mL浓度为1.0wt%的多聚磷酸和聚乙烯亚胺的聚电解质络合物溶液;
(2)常温下,在速度为500r/min的机械搅拌下,将3g干燥的聚磷酸铵粉末分散于200mL去离子水中,加入15g的1mol/L氢氧化钠溶液至透明黏流体,加入15g的1mol/L盐酸溶液至透明溶液,加去离子水,采用盐酸溶液或氢氧化钠溶液将pH值调至5.0,得到600mL浓度为0.5wt%的聚磷酸铵溶液;
(3)将苎麻织物(长度×宽度:400mm×90mm)在步骤(1)中形成的多聚磷酸和聚乙烯亚胺的聚电解质络合物溶液中浸泡2min,用750mL去离子水清洗2次,60℃下真空干燥;在步骤(2)中形成的聚磷酸铵溶液中浸泡2min,用600mL去离子水清洗2次,60℃下真空干燥;
(4)重复步骤(3)3次,得到所述的表面具有膨胀型阻燃涂层的织物,其质量净增量为14wt%。
阻燃性能测试结果见表1。
实施例3:
(1)常温下,在速度为1000r/min的磁力搅拌下,将50mL浓度为4.0wt%、pH值为5.0的多聚磷酸溶液逐滴滴加至200mL浓度为4.0wt%的聚乙烯亚胺溶液中,加去离子水,采用盐酸或醋酸溶液将pH值调至5.0,得到500mL浓度为2.0wt%的多聚磷酸和聚乙烯亚胺的聚电解质络合物溶液;
(2)常温下,在速度为500r/min的机械搅拌下,将10g干燥的聚磷酸铵粉末分散于50mL去离子水中,加入200g的1mol/L氢氧化钠溶液至透明黏流体,加入200g的1mol/L盐酸溶液至透明溶液,加去离子水,采用盐酸溶液和氢氧化钠溶液将pH值调至7.0,得到500mL浓度为2.0wt%的聚磷酸铵溶液;
(3)将苎麻织物(长度×宽度:400mm×90mm)在步骤(1)中形成的多聚磷酸和聚乙烯亚胺的聚电解质络合物溶液中浸泡5min,用500mL去离子水清洗2次,60℃下真空干燥;在步骤(2)中形成的聚磷酸铵溶液中浸泡5min,用500mL去离子水清洗2次,60℃下真空干燥。
(4)重复步骤(3)2次,得到所述的表面具有膨胀型阻燃涂层的织物,其质量净增量为17wt%。
阻燃性能测试结果见表1。
本发明各个实施例均进行了阻燃性能测试,所得表面含有膨胀型阻燃涂层的苎麻织物阻燃性能测试结果如表1所示,其中空白样为不含膨胀型阻燃涂层的纯苎麻织物。阻燃性能测试方法:微型量热仪(Govmark MCC-2,美国),氧气流速:20mL/min,氮气流速:80mL/min,样品先在100℃下恒温5min,然后以1℃/sec的速度升温至700℃。
表1
表1中:PHRR:热释放速率峰值,单位W/g;THR:总热释放量,单位kJ/g。
分析表1中数据可知,本发明的膨胀型阻燃涂层对苎麻织物起到了良好的阻燃作用,并且简单易行操作效率高,技术效果突出,在提高纺织品的火灾安全性方面具有广阔的应用前景和实用价值。
上述实施例仅用来解释本发明,而不是限制本发明的保护范围。在本发明的精神实质和权利要求保护范围内做出的任何等效变化或修饰,都视为在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种表面具有膨胀型阻燃涂层的织物,其特征在于:在织物的两个表面覆有至少一层由聚电解质络合物层和聚磷酸铵层形成的组合涂层,组合涂层中聚电解质络合物层和聚磷酸铵层分别作为内层和外层;所述的聚电解质络合物为多聚磷酸和聚乙烯亚胺的聚电解质络合物;
所述织物采用以下步骤制备而成:
1)制备聚电解质络合物溶液和聚磷酸铵溶液;
所述的聚电解质络合物溶液采用以下方式制备:常温下,伴随搅拌,将浓度为1.0-4.0wt %、pH值为5.0-10.0的多聚磷酸溶液逐滴滴加至浓度为1.0-4.0 wt %的聚乙烯亚胺溶液中,采用盐酸或醋酸稀溶液将pH值调至5.0-10.0,得到总溶质浓度为0.5-2.0 wt %的多聚磷酸和聚乙烯亚胺的聚电解质络合物溶液,聚电解质络合物中多聚磷酸和聚乙烯亚胺的质量比为4-0.25:1;
2)将织物在足量的聚电解质络合物溶液中充分浸泡1~5min,去离子水中清洗2次,真空干燥;然后在足量的聚磷酸铵溶液中充分浸泡1~5min,去离子水中清洗2次,真空干燥;
3)重复步骤2)若干次,得到所述的表面具有膨胀型阻燃涂层的织物。
2.根据权利要求1所述的一种表面具有膨胀型阻燃涂层的织物,其特征在于:所述的织物为棉纤维或麻纤维织物。
3.一种表面具有膨胀型阻燃涂层的织物的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)制备聚电解质络合物溶液和聚磷酸铵溶液;
所述的聚电解质络合物溶液采用以下方式制备:常温下,伴随搅拌,将浓度为1.0-4.0wt %、pH值为5.0-10.0的多聚磷酸溶液逐滴滴加至浓度为1.0-4.0 wt %的聚乙烯亚胺溶液中,采用盐酸或醋酸稀溶液将pH值调至5.0-10.0,得到总溶质浓度为0.5-2.0 wt %的多聚磷酸和聚乙烯亚胺的聚电解质络合物溶液,聚电解质络合物中多聚磷酸和聚乙烯亚胺的质量比为4-0.25:1;
2)将织物在足量的聚电解质络合物溶液中充分浸泡1~5min,去离子水中清洗2次,真空干燥;然后在足量的聚磷酸铵溶液中充分浸泡1~5min,去离子水中清洗2次,真空干燥;
3)重复步骤2)若干次,得到所述的表面具有膨胀型阻燃涂层的织物。
4.根据权利要求3所述的一种表面具有膨胀型阻燃涂层的织物的制备方法,其特征在于:所述的聚磷酸铵溶液采用以下方式制备:常温下,伴随搅拌,将干燥的聚磷酸铵粉末分散于去离子水中,加入1mol/L的氢氧化钠溶液至透明黏流体,加入1mol/L的冰醋酸溶液至透明溶液,采用酸溶液或者碱溶液将pH值调至5.0-10.0,得到浓度为0.5-2.0 wt %的聚磷酸铵溶液。
5.根据权利要求4所述的一种表面具有膨胀型阻燃涂层的织物的制备方法,其特征在于:所述的酸溶液采用盐酸溶液或醋酸溶液,所述的碱溶液采用氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求4所述的一种表面具有膨胀型阻燃涂层的织物的制备方法,其特征在于:所述的氢氧化钠溶液的溶液质量和冰醋酸溶液的溶液质量相同,并5-20倍于聚磷酸铵质量。
7.根据权利要求3所述的一种表面具有膨胀型阻燃涂层的织物的制备方法,其特征在于:所述的织物为棉纤维或麻纤维织物。
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