本發(fā)明屬于紡織品阻燃整理，涉及一種反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、滌/棉混紡織物因其結(jié)合了棉的吸濕性和滌綸的尺寸穩(wěn)定性而廣泛應(yīng)用于服裝和家用紡織品，而出于安全考慮，在大部分領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)還需要對(duì)其進(jìn)行阻燃改性。

2、目前，針對(duì)于滌/棉混紡織物的阻燃改性通常采用的方法有：

3、第一種是將棉用阻燃劑和滌綸用阻燃劑混合一起后對(duì)織物進(jìn)行阻燃改性，如文獻(xiàn)1（滌棉織物耐久性阻燃整理工藝[j].印染,?2003,?29(2):?18-19.）中采用純棉耐久阻燃整理劑fk-103與滌綸耐久阻燃整理劑fk-106混合使用，再通過(guò)樹(shù)脂整理達(dá)到阻燃的效果。

4、第二種是將棉用阻燃劑和滌綸用阻燃劑通過(guò)兩步法進(jìn)行處理，如文獻(xiàn)2（滌棉45/55混紡織物阻燃整理[d].東華大學(xué),2006.）、文獻(xiàn)3（滌棉混紡織物的阻燃整理[j].印染,2006,?32(11):5.）均是采用棉用阻燃劑pyrovatex?cp?new、滌綸用阻燃劑dfr及其dfr-cp兩步法整理滌棉織物。

5、然而以上兩種方法均存在耐水洗性能不佳的問(wèn)題，這是因?yàn)槊抻米枞紕┖蜏炀]用阻燃劑都只是分別單獨(dú)作用于棉纖維和滌綸纖維上，而與另一種纖維無(wú)法較好的結(jié)合。

6、因此，有必要開(kāi)發(fā)一種對(duì)阻燃滌/棉混紡織物中兩種纖維組分均可起到較強(qiáng)結(jié)合作用的阻燃劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑及其制備方法和應(yīng)用。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑，結(jié)構(gòu)式如下：

4、。

5、本發(fā)明還提供制備如上所述的一種反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑的方法，包括以下步驟：

6、（1）將三氯氧磷與季戊四醇反應(yīng)，生成季戊四醇磷酰氯；

7、（2）將丙三醇和苯甲醇與季戊四醇磷酰氯反應(yīng)，生成一端丙三醇封端、另一端苯甲醇封端的中間產(chǎn)物；

8、（3）將中間產(chǎn)物與磷酸反應(yīng)，生成反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑。

9、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

10、如上所述的方法，步驟（1）~（3）中，三氯氧磷、季戊四醇、丙三醇、苯甲醇的摩爾比為2~2.2:1:1:1，磷酸與三氯氧磷的摩爾比為4~4.4:2。

11、如上所述的方法，步驟（1）中，反應(yīng)溫度為25~30℃，反應(yīng)時(shí)間為3~4h；步驟（2）中，反應(yīng)溫度為30~35℃，反應(yīng)時(shí)間為2~3h；步驟（3）中，反應(yīng)溫度為120~140℃，反應(yīng)時(shí)間為3~4h，溫度升高有助于促進(jìn)酯化反應(yīng)的進(jìn)行，但過(guò)高則浪費(fèi)。

12、如上所述的方法，具體過(guò)程如下：

13、（a）將三氯氧磷和季戊四醇溶于溶劑（二甲基亞砜）中，反應(yīng)，生成季戊四醇磷酰氯；

14、（b）向步驟（a）的反應(yīng)體系中加入丙三醇和苯甲醇，反應(yīng)，生成一端丙三醇封端、另一端苯甲醇封端的中間產(chǎn)物；

15、（c）向步驟（b）的反應(yīng)體系中加入磷酸，反應(yīng)，生成反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑，反應(yīng)結(jié)束后，通過(guò)減壓蒸餾進(jìn)行提純。

16、如上所述的方法，步驟（a）中，溶劑與三氯氧磷的質(zhì)量比為30~40:1。

17、本發(fā)明還提供如上所述的一種反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑的應(yīng)用，用于阻燃整理滌/棉混紡織物。

18、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

19、如上所述的應(yīng)用，具體過(guò)程為：將反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑、雙氰胺溶于水中得到阻燃整理液后，采用氨水調(diào)節(jié)阻燃整理液的ph值至7~8（目的是使反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑中的磷酸根變?yōu)榱姿徜@根），將滌/棉混紡織物在阻燃整理液中浸泡（在此過(guò)程中，雙氰胺作為催化劑，促進(jìn)磷酸銨根與棉纖維的羥基發(fā)生酯化接枝反應(yīng)）后，取出滌/棉混紡織物，依次進(jìn)行軋壓、預(yù)烘、焙烘（在此過(guò)程中，聚酯（即滌綸纖維的材質(zhì)）的分子鏈打開(kāi)，反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑可進(jìn)入滌綸纖維內(nèi)部并產(chǎn)生結(jié)合），得到耐久阻燃滌/棉混紡織物。

20、如上所述的應(yīng)用，阻燃整理液中，反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑的濃度為150~250g/l，反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑的濃度越高，越有助于提高滌/棉混紡織物的阻燃性能，但過(guò)高則浪費(fèi)，雙氰胺的濃度為40~60g/l；

21、滌/棉混紡織物中，滌綸的含量為20~80wt%；

22、滌/棉混紡織物與阻燃整理液的浴比為1:30~40；

23、浸泡溫度為55~65℃，浸泡時(shí)間為20~30min，如此有助于促進(jìn)雙氰胺的溶解，并促進(jìn)反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑向纖維內(nèi)部擴(kuò)散；

24、軋壓的軋余率為90~100%；

25、預(yù)烘溫度為60~70℃，預(yù)烘時(shí)間為2.5~3.5min；

26、焙烘溫度為160~170℃，焙烘時(shí)間為3~5min。

27、如上所述的應(yīng)用，耐久阻燃滌/棉混紡織物的極限氧指數(shù)≥31.2%，損毀長(zhǎng)度≤8.5cm，經(jīng)55次水洗后損毀長(zhǎng)度仍≤14.6cm，滿足b1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具有優(yōu)異的阻燃性能和耐水洗性能。

28、發(fā)明原理：

29、本發(fā)明的反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑的一端為反應(yīng)性含磷阻燃結(jié)構(gòu)，可轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿徜@根結(jié)構(gòu)，在雙氰胺的催化下與棉纖維的羥基發(fā)生共價(jià)鍵結(jié)合，反應(yīng)效率高，另一端為苯環(huán)結(jié)構(gòu)，與滌綸纖維具有較好的親和力，通過(guò)相似相溶原理結(jié)合，中間為環(huán)狀磷酸酯結(jié)構(gòu)，同樣與滌綸纖維都具有較好的親和力，通過(guò)相似相溶原理結(jié)合，其反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑的合成路線如圖1所示。反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑與棉纖維和滌綸纖維均具有較強(qiáng)的結(jié)合力，在水洗過(guò)程中，需同時(shí)斷開(kāi)與棉纖維的結(jié)合以及與滌綸纖維的結(jié)合，才能將阻燃劑從織物上洗脫，因此由其改性的滌/棉混紡織物具有優(yōu)異的耐水洗性能。

30、本發(fā)明的反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑分子鏈中，同時(shí)含有1個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)和1個(gè)環(huán)狀磷酸酯結(jié)構(gòu)，苯環(huán)結(jié)構(gòu)與滌綸纖維的結(jié)合力大于環(huán)狀磷酸酯結(jié)構(gòu)與滌綸纖維的結(jié)合力，一般而言，當(dāng)阻燃劑分子鏈中含有2個(gè)可與滌綸纖維結(jié)合的結(jié)構(gòu)時(shí)，為了提高阻燃劑與滌綸纖維的結(jié)合力，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)設(shè)計(jì)2個(gè)可與滌綸纖維結(jié)合的結(jié)構(gòu)均為苯環(huán)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明卻意外地發(fā)現(xiàn)，含有1個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)和1個(gè)環(huán)狀磷酸酯結(jié)構(gòu)的阻燃劑與滌綸纖維的結(jié)合牢度高于含有2個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)的阻燃劑與滌綸纖維的結(jié)合牢度，推測(cè)可能的原因是：在高溫焙烘的過(guò)程中，聚酯分子鏈和阻燃劑分子鏈均處于熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，兩種分子鏈均在找合適的結(jié)合位點(diǎn)以和另一種分子鏈結(jié)合，聚酯分子鏈中與苯環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)合位點(diǎn)數(shù)量是有限的，含有2個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)的阻燃劑分子鏈會(huì)相互競(jìng)爭(zhēng)，與這些結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，最終導(dǎo)致大多數(shù)阻燃劑分子鏈僅有1個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)與聚酯分子鏈結(jié)合，阻燃劑分子鏈與聚酯分子鏈的連接點(diǎn)數(shù)量為1，阻燃劑分子鏈懸掛在聚酯分子鏈上，二者無(wú)法形成嵌合結(jié)構(gòu)，當(dāng)阻燃劑分子鏈中含有1個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)和1個(gè)環(huán)狀磷酸酯結(jié)構(gòu)時(shí)，在苯環(huán)結(jié)構(gòu)尋找合適的結(jié)合位點(diǎn)與聚酯分子鏈結(jié)合時(shí)，環(huán)狀磷酸酯結(jié)構(gòu)也在尋找合適的結(jié)合位點(diǎn)與聚酯分子鏈結(jié)合，阻燃劑分子鏈與聚酯分子鏈的連接點(diǎn)數(shù)量為2，二者可形成嵌合結(jié)構(gòu)。因此，兩種不同結(jié)合力的結(jié)構(gòu)，可更好的在熱運(yùn)動(dòng)中與滌綸纖維的鏈段嵌合，因此可以提高與滌綸纖維的結(jié)合力。

31、本發(fā)明的反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑分子鏈中，反應(yīng)性含磷阻燃結(jié)構(gòu)與苯環(huán)結(jié)構(gòu)和環(huán)狀磷酸酯結(jié)構(gòu)之間存在一定的距離，滌/棉混紡織物中，滌綸組份和棉組份之間也存在一定的距離，這兩個(gè)距離相互匹配，當(dāng)阻燃劑的一端與棉纖維產(chǎn)生共價(jià)鍵結(jié)合后，另外一端的基團(tuán)在熱運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能夠?qū)ふ液线m距離與滌綸纖維進(jìn)行結(jié)合。

32、本發(fā)明的反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑具有良好的水溶性，應(yīng)用簡(jiǎn)便，與棉纖維的反應(yīng)效率高。

33、有益效果：

34、（1）本發(fā)明制備的反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑能與棉纖維產(chǎn)生牢固的共價(jià)鍵結(jié)合，同時(shí)也與滌綸纖維差生相似相溶的結(jié)合，從而使得反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑與滌/棉混紡織物具有較強(qiáng)的結(jié)合力，因此在水洗過(guò)程中，只有同時(shí)斷開(kāi)與棉纖維的結(jié)合以及與滌綸纖維的結(jié)合，才能將阻燃劑從織物上洗脫，也由此可知，本發(fā)明制備的耐久阻燃滌/棉混紡織物具有優(yōu)異的耐水洗性能。

35、（2）本發(fā)明制備的反應(yīng)型環(huán)狀磷酸酯阻燃劑具有良好的水溶性，應(yīng)用簡(jiǎn)便，且與棉纖維的反應(yīng)效率高。