含磷聚合物、制品及它们的制备方法_4

文档序号:9509388阅读:来源:国知局
90] 如上文简要提到的,本发明的含磷聚合物被认为特别适合用作赋予基材(例如纺 织材料)耐燃性的处理剂。如本文所用,术语"耐燃"是指燃烧缓慢或者在移除外部点火源 后自熄的材料。纺织材料的耐燃性可以通过任何合适的测试方法进行测量,例如描述于以 下文献中的那些:NationalFireProtectionAssociation(NFPA)701,标题为"Standard MethodsofFireTestsforFlamePropagationofTextilesandFilms";ASTM D6413,标题为"StandardTestMethodforFlameResistanceofTextiles(vertical test)";NFPA2112,标题为"StandardonFlameResistantGarmentsforProtection ofIndustrialPersonnelAgainstFlashFire";ASTMF1506,标题为"TheStandard PerformanceSpecificationforFlameResistantTextileMaterialsforWearing ApparelforUsebyElectricalWorkersExposedtoMomentaryElectricArcand RelatedThermalHazards";以及ASTMF1930,标题为"StandardTestMethodfor EvaluationofFlameResistantClothingforProtectionAgainstFlashFire SimulationsUsinganInstrumentedManikin',。
[0091] 因此,在另一实施方案中,本发明提供包含纺织材料和本发明的含磷聚合物的制 品。所述纺织材料具有至少一个表面,并且上述含磷聚合物位于该表面的至少一部分上。已 描述适用于本发明的这种实施方案的含磷聚合物,并且本文所述的每一种含磷聚合物均可 用于本发明的这种制品实施方案。
[0092] 本发明的制品可包含任何合适的量的含磷聚合物。在一种优选实施方案中,基于 未处理的纺织材料的重量,含磷聚合物在制品中的存在量为提供约0. 5%或更大(例如约 1 %或更大、约1. 5%或更大、约2%或更大、约2. 5%或更大、约3%或更大、约3. 5%或更大、 约4%或更大或者约4. 5%或更大)的元素磷。在另一种优选实施方案中,基于未处理的纺 织材料的重量,含磷聚合物在制品中的存在量为提供约5%或更小(例如约4. 5%或更小、 约4%或更小、约3. 5%或更小、约3%或更小、约2. 5%或更小、约2%或更小、约1. 5%或更 小或者约1 %或更小)的元素磷。优选地,基于未处理的纺织材料的重量,含磷聚合物在制 品中的存在量为提供约1 %至约4%、约1 %至约3%或者约1 %至约2. 5%的元素磷。
[0093]用于本发明的这种实施方案的纺织材料可以是任何合适的纺织材料。所述纺织材 料通常包括由一组或多组(plurality)的或者一种或多种类型的纱线形成的织物。所述纺 织材料可由单一组或类型的纱线形成(例如,所述织物可仅由包含纤维素纤维与合成纤维 (例如聚酰胺纤维)的混和物的纱线形成),或者所述纺织材料可由多组或不同类型的纱线 形成(例如,所述织物可由第一组的包含纤维素纤维和聚酰胺纤维的纱线和第二组的包含 固有耐燃纤维的纱线形成)。
[0094] 用于制造本发明的纺织材料的纱线可以是任何合适类型的纱线。优选地,所述纱 线是短纤纱(spunyarns)。在此类实施方案中,短纤纱可由单一类型的短纤维(staple fiber)制成(例如,仅由纤维素纤维形成的短纤纱,或仅由固有耐燃纤维形成的短纤纱), 或者所述短纤纱可由两种或更多种不同类型的短纤维的混和物制成(例如,由纤维素纤维 和热塑性合成短纤维(例如聚酰胺纤维)的混和物形成的短纤纱)。此类短纤纱可通过任 何合适的纺纱工艺形成,例如环锭纺纱(ringspinning)、喷气纺纱(air-jetspinning)或 自由端纺纱(open-endspinning)。在某些实施方案中,所述纱线使用环锭纺纱工艺纺成 (即,所述纱线是环锭纺成纱线)。
[0095] 本发明的纺织材料可具有任何合适的构造。换句话说,形成所述纺织材料的纱线 可以产生织物的任何合适的图案排列提供。优选地,所述纺织材料以机织构造提供,例如 平纹组织(plainweave)、方平组织(basketweave)、斜纹组织(twillweave)、锻纹组织 (satinweave)或棉锻组织(sateenweave)。合适的平纹组织包括但不限于通过在形成过 程中在纺织材料的经纱(warp)、炜纱(fill)或者经纱和炜纱两者中以规律间隔掺入额外 纱线或加强纱线制得的防撕裂组织。合适的斜纹组织包括经面和炜面斜纹组织,例如2/1、 3/1、3/2、4/1、1/2、1/3或者1/4斜纹组织。在本发明的某些实施方案中,例如当纺织材料由 两组或更多组或不同类型的纱线形成时,所述纱线以其中一种纱线主要布置在纺织材料的 一个表面上的图案排列来布置。换句话说,所述纺织材料的一个表面主要由一种纱线类型 形成。提供这种纺织材料的合适的图案排列或构造包括但不限于其中在所述织物的单一表 面上炜纱浮纱和经纱浮纱具有不同长度的缎纹组织、棉缎组织和斜纹组织。
[0096] 优选地,所述纺织材料包含纤维素纤维。如本文所用,术语"纤维素纤维"是指由 纤维素组成或衍生自纤维素的纤维。合适的纤维素纤维的实例包括棉、人造丝、亚麻、黄麻、 大麻、醋酸纤维素,以及它们的组合、混合物或混纺物。优选地,纤维素纤维包含棉纤维。
[0097] 在包含棉纤维的纺织材料的那些实施方案中,所述棉纤维可具有任何合适的品 种。通常,存在容易在北美获得并用于商业用途的两个品种的棉纤维:陆地棉(Upland variety,Gossypiumhirsutum)和皮马棉(Pimavariety,Gossypiumbarbadense) 〇 在本 发明中用作纤维素纤维的棉纤维可以是陆地棉和皮马棉中的任一种、或者二者的组合、混 合物或混纺物的棉纤维。通常,陆地棉的棉纤维(其占服装行业中使用的棉的大部分)具 有约0. 875英寸至约1. 3英寸的长度,而更不常见的皮马棉的棉纤维具有约1. 2英寸至约 1. 6英寸的长度。在一种优选实施方案中,至少一些用于纺织材料中的棉纤维是皮马棉,所 述皮马棉因其更大、更均匀的长度而是优选的。
[0098] 在其中纺织材料包含纤维素纤维的那些实施方案中,所述纤维素纤维可以任何合 适的量存在于制造所述纺织材料的纱线中。例如,在优选实施方案中,纤维素纤维可占用于 制造所述纺织材料的一组或一种类型纱线中所存在的纤维的约20重量%或更多(例如约 30重量%或更多)。在一种可能优选的实施方案中,纤维素纤维可占用于制造所述纺织材 料的纤维的约100重量%。在某些其它优选实施方案中,纱线可包含非纤维素纤维。在此 类优选实施方案中,纤维素纤维可占用于制造所述纺织材料的一组或一种类型纱线中所存 在的纤维的约20重量%至约100重量% (例如约30重量%至约90重量% )。所述纱线的 余量可由任何合适的非纤维素纤维或非纤维素纤维的组合构成,例如下文讨论的热塑性合 成纤维和固有耐燃纤维。
[0099] 在其中纺织材料包含纤维素纤维的那些实施方案中,所述纤维素纤维可以任何合 适的量存在于所述纺织材料中。例如,在某些实施方案中,纤维素纤维可占存在于所述纺 织材料中的纤维的约15重量%或更多、约20重量%或更多、约25重量%或更多、约30重 量%或更多或者约35重量%或更多。尽管包含纤维素纤维可改善纺织材料的舒适性(例 如改善手感和吸湿特性),但仅使用纤维素纤维会对纺织材料的耐久性有不利影响。因此, 理想的是与纤维素纤维组合使用其它纤维(例如合成纤维)以实现所需的耐久性水平。因 此,在此类实施方案中,纤维素纤维可占存在于纺织材料中的纤维的约95重量%或更少或 者约90重量%或更少。更具体地,在某些实施方案中,纤维素纤维可占存在于纺织材料中 的纤维的约15重量%至约95重量%、约20重量%至约95重量%、约25重量%至约95重 量%、约30重量%至约95重量%或者约30重量%至约90重量%。
[0100] 在本发明的某些实施方案中,纺织材料中的一种或多种纱线可包含热塑性合成纤 维。例如,纱线可包含纤维素纤维与热塑性合成纤维的混和物。这些热塑性合成纤维通常 包含在纺织材料中以提高其对例如工业洗涤条件的耐久性。特别地,热塑性合成纤维往往 对磨损及工业洗衣设施中采用的苛刻洗涤条件具有相当好的耐久性,并且在例如含纤维素 纤维的短纤纱中包含它们可提高该纱线对此类条件的耐久性。这种提高的纱线耐久性进而 导致提高的纺织材料耐久性。合适的热塑性合成纤维包括但不一定限于聚酯纤维(例如聚 (对苯二甲酸乙二醇酯)纤维、聚(对苯二甲酸丙二醇酯)纤维、聚(对苯二甲酸1,3_丙二 醇酯)纤维(P〇ly(trimethyleneterephthalate)fibers)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)纤 维及其混和物)、聚酰胺纤维(例如尼龙6纤维、尼龙6, 6纤维、尼龙4, 6纤维和尼龙12纤 维)、聚乙烯醇纤维,以及它们的组合、混合物或混纺物。
[0101] 在其中纺织材料包含热塑性合成纤维的那些实施方案中,所述热塑性合成纤维可 以任何合适的量存在于用于制造纺织材料的一组或一种类型纱线中。在某些优选实施方案 中,热塑性合成纤维占用于制造纺织材料的一组或一种类型纱线中存在的纤维的约65重 量%或更少、约60重量%或更少或者约50重量%或更少。在某些优选实施方案中,热塑性 合成纤维占用于制造纺织材料的一组或一种类型纱线中存在的纤维的约5重量%或更多 或者约10重量%或更多。因此,在某些优选实施方案中,热塑性合成纤维占用于制造纺织 材料的一组或一种类型纱线中存在的纤维的约〇重量%至约65重量% (例如约5重量% 至约65重量% )、约5重量%至约60重量%或者约10重量%至约50重量%。
[0102] 在一种优选实施方案中,所述纺织材料包含一组包含纤维素纤维与合成纤维(例 如合成短纤维)的混和物的纱线。在这个实施方案中,所述合成纤维可以是上述那些中的 任一种,特别优选聚酰胺纤维(例如聚酰胺短纤维)。在这种实施方案中,所述纤维素纤维 占纱线中存在的纤维的约30重量%至约90重量% (例如约40重量%至约90重量%、约 50重量%至约90重量%、约70重量%至约90重量%或者约75重量%至约90重量% ),并 且所述聚酰胺纤维占纱线中存在的纤维的约10重量%至约50重量% (例如约10重量% 至约40重量%、约10重量%至约35重量%、约10重量%至约30重量%或者约10重量% 至约25重量%)。
[0103] 在其中纺织材料包含热塑性合成纤维的那些实施方案中,所述热塑性合成纤维可 以任何合适的量存在于所述纺织材料中。例如,在某些实施方案中,热塑性合成纤维可占纺 织材料中存在的纤维的约1重量%或更多、约2. 5重量%或更多、约5重量%或更多、约7. 5 重量%或更多或者约10重量%或更多。热塑性合成纤维可占纺织材料中存在的纤维的约 40重量%或更少、约35重量%或更少、约30重量%或更少、约25重量%或更少、约20重 量%或更少或者约15重量%或更少。更具体而言,在某些实施方案中,热塑性合成纤维可 占纺织材料中存在的纤维的约1重量%至约40重量%、约2. 5重量%至约35重量%、约5 重量%至约30重量% (例如约5重量%至约25重量%、约5重量%至约20重量%或者约 5重量%至约15重量% )或者约7. 5重量%至约25重量% (例如约7. 5重量%至约20重 量%或者约7. 5重量%至约15重量% )。
[0104] 如上所述,本发明的纺织材料的某些实施方案含有包含固有耐燃纤维的纱线。如 本文所用,术语"固有耐燃纤维(inherentflameresistantfibers)"是指在无需附加 阻燃处理的情况下,因制备它们的材料的化学组成而表现出耐燃性的合成纤维。在此类实 施方案中,固有耐燃纤维可以是任何合适的固有耐燃纤维,例如聚噁二唑纤维、聚磺酰胺纤 维、聚(苯并咪唑)纤维、聚(亚苯基硫醚)纤维、间位芳纶纤维、对位芳纶纤维、聚吡啶并 二咪唑纤维、聚苄基噻唑纤维、聚苄基噁唑纤维、三聚氰胺-甲醛聚合物纤维、酚醛聚合物 纤维、氧化聚丙烯腈纤维、聚酰胺-酰亚胺纤维,以及它们的组合、混合物或混纺物。在某些 实施方案中,固有耐燃纤维优选选自聚噁二唑纤维、聚磺酰胺纤维、聚(苯并咪唑)纤维、聚 (亚苯基硫醚)纤维、间位芳纶纤维、对位芳纶纤维,以及它们的组合、混合物或混纺物。
[0105] 固有耐燃纤维可以任何合适的量存在于用于制造纺织材料的一组或一种类型纱 线中。例如,在某些实施方案中,固有耐燃纤维可占用于制造纺织材料的一组或一种类型纱 线中存在的纤维的约1〇〇重量%。在其中纺织材料包含含有纤维素纤维与固有耐燃纤维的 混和物的纱线的那些实施方案中,固有耐燃纤维可占纱线中存在的纤维的约5重量%或更 多、约10重量%或更多、约20重量%或更多、约30重量%或更多、约40重量%或更多或者 约50重量%或更多。因此,在此类实施方案中,固有耐燃纤维可占纱线中存在的纤维的约5 重量%至约95重量%或约10重量%至约65重量%。更优选地,在此类实施方案中,固有 耐燃纤维可占纱线中存在的纤维的约20重量%至约50重量%。
[0106] 固有耐燃纤维可以任何合适的量存在于所述纺织材料中。通常,纺织材料中包含 的固有耐燃纤维的量取决于最终纺织材料的所需性质。在某些实施方案中,固有耐燃纤维 可占纺织材料中存在的纤维的约20重量%或更多、约25重量%或更多、约30重量%或更 多、约35重量%或更多、约40重量%
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