一种含磷、氮、硅的阻燃体系及其制备的阻燃棉织物制造技术

本发明专利技术公开了一种含磷、氮、硅的阻燃体系，该阻燃体系由聚阳离子溶胶、阴离子溶液组成；所述聚阳离子溶胶的制备方法为：将PEI溶解在去离子水中，在磁力搅拌制成PEI溶液，之后向PEI溶液中加入纳米SiO2，继续磁力搅拌均匀，采用CH3COOH调节体系的pH，配制成聚阳离子溶胶；所述阴离子溶液的制备方法为：将PA溶于去离子水中，并用氢氧化钠溶液调节其pH，制成阴离子溶液，将棉织物浸于上述阻燃体系中，可层层组装成阻燃棉织物。本发明专利技术含磷、氮、硅的阻燃体系在阻燃效果上具有一定的协同作用，具有较好的阻燃效果。

【技术实现步骤摘要】
一种含磷、氮、硅的阻燃体系及其制备的阻燃棉织物
本专利技术涉及棉织物阻燃
，尤其是涉及一种通过层层自组装在棉织物表面构建含磷、氮、硅阻燃涂层的方法。
技术介绍
棉织物不仅具有优良的吸湿透气性，染色性和生物相容性，而且手感柔软，因此棉织物倍广泛用于装饰行业和纺织行业。但是棉纤维的极限氧指数(LOI)只有18％，容易燃烧而引起火灾，危害人类的生命财产安全。据统计表明，在家庭里由纺织品或家具引的火灾造成人员死亡率比其他原因引起的火灾人员死亡率高。为了阻止火灾发生，除采取防火措施外，还可使用具有阻燃性能的纺织品，以延缓火灾的扩大，使人们有时间撤离或采取措施进行灭火。为此，纺织品燃烧性技术法规逐渐成为各国技术性贸易壁垒的一个重要组成部分。纺织品经过阻燃处理后，能不同程度地降低可燃性，在燃烧过程中可显著延缓其燃烧效率，并在离开火源后能迅速自熄，从而不易燃烧。棉织物的易燃性在很大程度上限制的棉织物的应用。因此，棉织物的阻燃整理极为重要。传统的棉用阻燃剂是含卤阻燃剂，但由于其在燃烧的过程中会产生有毒的气体而逐渐被磷系阻燃剂所取代。但是含磷阻燃剂在单独使用时，很难达到需要的阻燃效果。磷-氮-硅阻燃体系不含卤素，燃烧过程中不产生有毒气体和烟雾，与物质的相容性好，不容易迁移，且在燃烧的过程中能够发挥协同阻燃的效果。织物的整理多以传统的轧烘焙工艺为主，然而这种工艺也具有一定的局限性和缺点，例如，在焙烘过程中，由于温度过高，对设备有一定的要求，并且高温也会导致织物强力的降低。近年来，新型的加工技术，电子束辐射技术、层层自组装技术在纺织品的改性加工中得到了越来越多的应用。相对于轧烘焙工艺，层层自组装技术具有制备简单、厚度可控、可以组合控制不同的生物分子等优点。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术申请人提供了一种含磷、氮、硅的阻燃体系及其制备的阻燃棉织物。本专利技术含磷、氮、硅的阻燃体系在阻燃效果上具有一定的协同作用，反应条件温和，工艺简单，操作方便，绿色无污染。本专利技术的技术方案如下：一种含磷、氮、硅的阻燃体系，所述阻燃体系由聚阳离子溶胶、阴离子溶液组成；所述聚阳离子溶胶的制备方法为：将PEI(聚醚酰亚胺树脂)溶解在去离子水中，在磁力搅拌制成PEI溶液，之后向PEI溶液中加入纳米SiO2，继续磁力搅拌均匀，采用CH3COOH调节体系的pH，配制成聚阳离子溶胶；所述阴离子溶液的制备方法为：将PA(植酸)溶于去离子水中，并用氢氧化钠溶液调节其pH，制成阴离子溶液。所述聚阳离子溶胶中SiO2与PEI的质量比为1:2～10。所述聚阳离子溶胶的pH为5。所述阴离子溶液中PA的质量浓度为0.5～2wt％；所述阴离子溶液的pH为4～9。所述氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L。一种含有所述阻燃体系的阻燃棉织物，所述阻燃棉织物的制备方法为：(1)配制1wt％的SiO2-PEI聚阳离子溶胶，SiO2与PEI的质量比为1:2～10，用醋酸溶液调节pH为5；(2)配制0.5～2wt％的PA溶液，用4mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为4～9；(3)将煮练过的棉织物浸渍到步骤(1)中制备的溶胶中，10min后，将浸渍过溶胶的棉织物用去离子水漂洗3次，然后放在45℃的烘箱中烘干；(4)将步骤(3)中制备的棉织物浸渍在步骤(2)制备的溶液中，10min后，将浸渍过溶胶的棉织物用去离子水漂洗3次，然后放在45℃的烘箱中烘干，完成第一层的组装循环；(5)将步骤(4)中制备的棉织物浸渍到步骤(1)中制备的溶胶中，1min后，将浸渍过溶胶的棉织物用去离子水漂洗3次，然后放在45℃的烘箱中烘干；(6)将步骤(5)中制备的棉织物浸渍在步骤(2)制备的溶液中，1min后，将浸渍过溶胶的棉织物用去离子水漂洗3次，然后放在45℃的烘箱中烘干；(7)重复上述步骤(5)、(6)的操作，直到组装层数达到2～7层。本专利技术有益的技术效果在于：本专利技术采用的亲水型纳米二氧化硅尺寸小，比表面积大，表面带有负电荷，聚乙烯亚胺(PEI)是一种水溶性高分子聚合物，无色或淡黄色黏稠状液体，聚乙烯亚胺大分子链上有反应性很强的伯胺和仲胺，在水中以聚合阳离子存在，可以中和和吸附所有阴离子物质，还能螯化重金属离子；当纳米二氧化硅与PEI大分子混合时，纳米二氧化碳表面会吸附带有正电荷的PEI大分子，形成稳定的溶胶，由于二氧化硅的比表面积大，易于吸附在基材表面，故当织物浸渍到聚阳离子溶胶中时，可以增加聚阳离子组份在织物表面的吸附量，提高组装的效率。本专利技术采用的植酸(PA)是一种天然食品，无毒，安全性高，含磷量高(28％),可作为一种绿色的阻燃剂。本专利技术采用SiO2-PEI与PA通过层层自组装整理到棉织物上，在棉织物表面表面构建含磷、氮、硅的阻燃涂层，制备了阻燃棉织物。当整理的棉织物燃烧时，织物表面的整理剂会先于棉织物分解，发挥阻燃作用。与以往的组装体系相比，该体系的主要优点在于组装效率高(当组装层数达到7层时，增重率可达到27.7％)、交叉污染少、阻燃效率高(LOI可达33.7％)。同时，由于在组装的过程中聚阴阳离子会在织物表面反应形成致密的薄膜使得棉织物的空隙减少，透光率降低，UPF值升高。故自组装整理后的棉织物既具有优异的阻燃性能又具有一定的抗紫外性能。附图说明图1为实施例1、2、3中制备的阻燃棉织物的垂直燃烧图。图2为实施例2、4、5中制备的阻燃棉织物的垂直燃烧图。图3为实施例6、7、8中制备的阻燃棉织物的垂直燃烧图。图4为实施例8、9、10中制备的阻燃棉织物的垂直燃烧图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术进行具体描述。实施例1一种含有所述阻燃体系的阻燃棉织物，所述阻燃棉织物的制备方法为：(1)将PEI溶解在去离子水中，在磁力搅拌制成PEI溶液，之后向PEI溶液中加入纳米SiO2(SiO2:PEI质量比为1:2)，继续磁力搅拌均匀，采用CH3COOH调节体系的pH为5，配制成1wt％的SiO2-PEI聚阳离子溶胶；(2)将PA溶于去离子水中，并用4mol/L氢氧化钠溶液调节其pH为4，制成2wt％的PA溶液；(3)将煮练过的棉织物浸渍到步骤(1)中制备的溶胶中，10min后，将浸渍过溶胶的棉织物用去离子水漂洗3次，然后放在45℃的烘箱中烘干；(4)将步骤(3)中制备的棉织物浸渍在步骤(2)制备的溶液中，10min后，将浸渍过溶胶的棉织物用去离子水漂洗3次，然后放在45℃的烘箱中烘干，完成第一层的组装循环；(5)将步骤(4)中制备的棉织物浸渍到步骤(1)中制备的溶胶中，1min后，将浸渍过溶胶的棉织物用去离子水漂洗3次，然后放在45℃的烘箱中烘干；(6)将步骤(5)中制备的棉织物浸渍在步骤(2)制备的溶液中，1min后，将浸渍过溶胶的棉织物用去离子水漂洗3次，然后放在45℃的烘箱中烘干；(7)重复上述步骤(5)、(6)的操作，直到组装层数达到7层。实施例2(1)将PEI溶解在去离子水中，在磁力搅拌制成PEI溶液，之后向PEI溶液中加入纳米SiO2(SiO2:PEI质量比为1:6)，继续磁力搅拌均匀，采用CH3COOH调节体系的pH为5，配制成1wt％的SiO2-PEI聚阳离子溶胶；(2)将PA溶于去离子水中，并用4mol/L氢氧化钠溶液调节其pH为4，制成2wt％的PA溶液；(3)将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含磷、氮、硅的阻燃体系，其特征在于，所述阻燃体系由聚阳离子溶胶、阴离子溶液组成；所述聚阳离子溶胶的制备方法为：将PEI溶解在去离子水中，在磁力搅拌制成PEI溶液，之后向PEI溶液中加入纳米SiO2，继续磁力搅拌均匀，采用CH3COOH调节体系的pH，配制成聚阳离子溶胶；所述阴离子溶液的制备方法为：将PA溶于去离子水中，并用氢氧化钠溶液调节其pH，制成阴离子溶液。

【技术特征摘要】
1.一种含磷、氮、硅的阻燃体系，其特征在于，所述阻燃体系由聚阳离子溶胶、阴离子溶液组成；所述聚阳离子溶胶的制备方法为：将PEI溶解在去离子水中，在磁力搅拌制成PEI溶液，之后向PEI溶液中加入纳米SiO2，继续磁力搅拌均匀，采用CH3COOH调节体系的pH，配制成聚阳离子溶胶；所述阴离子溶液的制备方法为：将PA溶于去离子水中，并用氢氧化钠溶液调节其pH，制成阴离子溶液。2.根据权利要求1所述的阻燃体系，其特征在于，所述聚阳离子溶胶中SiO2与PEI的质量比为1:2～10。3.根据权利要求1所述的阻燃体系，其特征在于，所述聚阳离子溶胶的pH为5。4.根据权利要求1所述的阻燃体系，其特征在于，所述阴离子溶液中PA的质量浓度为0.5～2wt％；所述阴离子溶液的pH为4～9。5.根据权利要求1所述的阻燃体系，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L。6.一种含有权利要求1所述阻燃体系的阻燃棉织物，其特征在于，所述阻燃棉织物的制备方法为：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：任学宏，李杉杉，丁放，林兴焕，栗志广，刘颖，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32