一种阻燃改性苎麻织物的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种苎麻纤维及其织物阻燃整理技术领域，具体涉及一种阻燃改性苎 麻织物的制备方法。
【背景技术】
[0002] 作为一种天然纤维素纤维，苎麻具有众多优点，如价廉、质轻和环境友好等。苎麻 纤维的拉伸强度为850-900N/mm2,远远高于亚麻、黄麻等其他天然纤维，几乎与玻璃纤维相 当。作为复合材料增强体，目前苎麻纤维已被广泛研究用于聚乳酸、聚丙烯、环氧树脂、酚醛 树脂及苯并噁嗪树脂等体系中。然而，植物纤维的热稳定性差，易于燃烧，这些不足限制了 其实际应用。因此，有关苎麻纤维或织物的阻燃改性及其在增强复合材料方面的研究受到 了人们的关注。
[0003] 层层组装（layer-by-layer (LBL)assembly)是基于相反电荷聚电解质的物理吸附 作用，在固体表面交替沉积而成多层膜的一种技术。该方法简单、灵活且稳定性好，不仅适 应于聚电解质体系，甚至也适合于任何带电荷的物质，因此受到了越来越多的关注。LBL技 术的广泛适应性使其在许多领域有着潜在的应用价值。
[0004] 传统的卤锑系阻燃剂发烟量及毒性较大，已逐渐被低毒、低烟、高效的膨胀型阻燃 剂所替代。然而生产膨胀型阻燃剂的原料几乎全部来源于石化资源。随着石化资源的日益 枯竭，利用可再生原料合成制备新型化合物或生物制品的研究成为当今和未来工业发展趋 势。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对以上现有技术，提供一种阻燃改性苎麻织物的 制备方法，该方法以生物质资源双酚酸制备的聚双酚酸苯基磷酸酯为高效膨胀型阻燃剂， 通过层层自组装方法制备，工艺操作简单、灵活且稳定性好，能有效提高苎麻织物的阻燃性 能。
[0006] 本发明所采用的技术方案为：
[0007] -种阻燃改性苎麻织物的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0008] (1)将苎麻织物在偶联剂溶液中浸泡1~2h，取出后干燥；
[0009] (2)将苎麻织物在聚双酚酸苯基磷酸酯溶液中浸泡5~lOmin，然后使用去离子水 中清洗1~3次(每次Imin)，并干燥；
[0010] (3)将步骤(2)处理后的苎麻织物在聚乙烯亚胺(PEI)溶液中浸泡5~lOmin，然后 使用去离子水中清洗1~3次(每次Imin)，并干燥；
[0011] (4)步骤(2)和步骤(3)过程描述了一个包含聚双酚酸苯基磷酸酯和PEI完整双层 (BL)的组装循环，重复步骤(2)和步骤(3)的过程，直到达到所需层数(η)为止；
[0012] (5)将步骤(4)得到的苎麻织物干燥，得到目的阻燃改性苎麻织物。通过称量苎麻 织物在处理前后的质量计算阻燃涂层的含量。
[0013] 所述步骤⑴中偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种。
[0014] 所述步骤(1)中偶联剂溶液的浓度为0.5~lwt% (重量百分比）。
[0015] 所述步骤(2)中聚双酚酸苯基磷酸酯以生物质资源的双酚酸为原料制备的高效膨 胀型阻燃剂，该阻燃剂结构式具体如下：
[0017] 所述步骤（2)中聚双酚酸苯基磷酸酯溶液的浓度为0.5~2.(重量百分 比）。
[0018] 所述步骤(3)中聚乙烯亚胺溶液的浓度为1.0~2.(重量百分比）。
[0019]所述步骤(4)中所需层数为10~30层。
[0020] 所述步骤(1)、（5)中干燥具体是指:在60~80°C鼓风干燥器中干燥5~15min。
[0021] 所述步骤(2)、（3)中干燥具体是指:将苎麻织物放置于使用犯吹干的石英片上，然 后置于60~80°C鼓风干燥箱中干燥5-15min，再在干燥皿中放置7-10h。
[0022] 与现有技术相比，本发明具有以下显著优点和有益效果：
[0023] (1)采用聚双酚酸苯基磷酸酯高效膨胀型阻燃剂是以生物质资源的双酚酸化合物 为合成原料，双酚酸(DPA)是一种无毒的可再生生物质资源，它的化学结构与双酸A(BPA)类 似，却更加廉价，且具有易于化学改性的官能团；
[0024] (2)采用层层自组装阻燃整理的方法操作简单、灵活，且稳定性好，且成本较低；
[0025] (3)本发明方法制备的苎麻织物具有较高的耐热性能和残炭率，热释放速率峰值 (PHRR)和总热释放量(THR)明显降低，在垂直燃烧后的残炭相对比较完整，形成了连续且致 密保护型炭层结构，完整地保留了织物原有的正交平纹结构；
[0026] (4)本发明方法制备的苎麻织物适合应用于制造高性能耐高温、阻燃的绿色复合 材料。
【附图说明】
[0027] 图1所示的是本发明阻燃改性苎麻织物的制备示意图；
[0028] 图2为poly(DPA-PDCP)/PEI自组装改性苎麻织物的FT-IR谱图；
[0029]图3为苎麻织物燃烧后的表面形貌SEM图；
[0030] 图4为苎麻织物的TG谱图。
【具体实施方式】
[0031]以下结合实施例对本发明作进一步具体描述。应该指出，以下具体说明都是例示 性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有说明，本发明使用的所有科学和技术术语 具有与本发明所属技术领域人员通常理解的相同含义。
[0032] 实施例1:
[0033] 将苎麻织物在0.5wt%的KH550溶液中浸泡2h，取出后于60°C鼓风干燥器中干燥 15min。将KH550处理过的苎麻织物依次浸于质量分数为0.5 %的聚双酚酸苯基磷酸酯溶液 及质量分数为1 .〇%的PEI溶液中，每次浸泡5min，此为阻燃整理一个双层的苎麻织物。重复 该过程，直至在苎麻织物表面组装30个双层的阻燃涂层，其制备过程如图1所示。将所得苎 麻织物(KH550-0.5%-30BL)置于使用吣吹干的石英片上，然后置于60°C鼓风干燥箱中干燥 15min，再在干燥皿中放置1011。70°(3的鼓风干燥器中烘至恒重。通过称量苎麻织物在处理前 后的质量计算阻燃涂层的含量为0.87%。热失重分析仪对该样品分析结果表明，KH550-0.5%-30BL苎麻织物的残碳量为16.8%。用氧指数测试仪对该样品进行极限氧指数测定， LOI 达到22.78。
[0034] 实施例2:
[0035] 将苎麻织物在l.Owt%的KH550溶液中浸泡lh，取出后于70°C鼓风干燥器中干燥 lOmin。将KH550处理过的苎麻织物依次浸于质量分数为1.0%的聚双酚酸苯基磷酸酯溶液 及质量分数为1 .〇%的PEI溶液中，每次浸泡5min，此为阻燃整理一个双层的苎麻织物。重复 该过程，直至在苎麻织物表面组装30个双层的阻燃涂层，其制备过程如图1所示。将所得苎 麻织物(KH550-1.0%-30BL)置于使用吣吹干的石英片上，然后置于70°C鼓风干燥箱中干燥 10min，再在干燥皿中放置8h。通过称量苎麻织物在处理前后的质量计算阻燃涂层的含量为 1.73%。热失重分析仪对该样品分析结果表明，KH550-1.0%-30BL苎麻织物的残碳量为 25.1 %。用氧指数测试仪对该样品进行极限氧指数测定，LOI达到26.3。
[0036] 实施例3:
[0037] 将苎麻织物在l.Owt%的KH550溶液中浸泡lh，取出后于80°C鼓风干燥器中干燥 5min。将KH550处理过的苎麻织物依次浸于质量分数为2.0%的聚双酚酸苯基磷酸酯溶液及 质量分数为I. 〇 %的PEI溶液中，每次浸泡IOmin，此为阻燃整理一个双层的苎麻织物。重复 该过程，直至在苎麻织物表面组装30个双层的阻燃涂层，其制备过程如图1所示。将所得苎 麻织物(KH550-2.0%-30BL)置于使用吣吹干的石英片上，然后置于80°C鼓风干燥箱中干燥 5min，再在干燥皿中放置7h。通过称量苎麻织物在处理前后的质量计算阻燃涂层的含量为 3.14%。热失重分析仪对该样品分析结果表明，KH550-2.0%-30BL苎麻织物的残碳量为 31.3%。用氧指数测试仪对该样品进行极限氧指数测定，LOI达到31.6。
[0038] 实施例4: