一种耐磨的有机-无机多元协效阻燃面料及其制备方法与流程

本发明涉及面料，具体为一种耐磨的有机-无机多元协效阻燃面料及其制备方法。

背景技术：

1、随着生活水平和安全意识的提高，人们不再仅仅满足于面料的舒适性能，对具有防护功能的纺织面料有着更高的需求。其中阻燃面料得到广泛的开发，在石油化工、电力、消防、煤矿、炼油等行业有着广泛的使用。市场上大多阻燃面料多采用浸渍法、涂层法、有机溶剂法等对面料进行阻燃处理，整理后的面料大都存在一定的毒性且不耐洗，随着穿着后洗涤次数的增加，阻燃效果大都越来越差。而在日常生活中，人们穿着的衣物不断进行摩擦，长时间使用容易磨损和变形，阻燃面料较普通面料的成本较高，提高其耐磨性能可以延长使用寿命，节约成本。

2、中国专利cn110004554b公开了一种高柔软阻燃面料，包含混合原液芳纶、阻燃粘胶纤维、导电纤维、铜氨纤维、柔软剂、耐光剂，其中阻燃粘胶纤维包含强力粘胶纤维、高湿模量粘胶纤维、硼酸锌和十溴二苯乙烷，该面料具有舒适柔软、阻燃性高效持久的特点，但是该面料中添加的十溴二苯乙烷为卤素阻燃剂，燃烧时会产生大量的有毒物质，对人体产生伤害，也不符合绿色环保的理念。

3、中国专利申请cn112760998a公开了一种耐磨防皱面料，通过在基布层上涂布耐磨防皱涂料提高面料的耐磨防皱性能，该面料不易发生折皱，具有优良的耐磨性能。但以上耐磨面料的阻燃性能较差，功效较为单一。

4、因此，研发出一种绿色环保，且具有优良耐磨性能的阻燃面料具有很好的应用前景。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐磨的有机-无机多元协效阻燃面料及其制备方法，解决了普通面料阻燃效果差、耐磨效果差的问题。

2、为了实现上述目的，本发明公开了一种耐磨的有机-无机多元协效阻燃面料的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将纳米氢氧化铝分散到去离子水中，分散均匀后，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加热搅拌，发生反应，反应完成后，抽滤，使用去离子水洗涤，在真空干燥箱中干燥，真空干燥的温度为50℃，真空干燥的时间为12-15h，得到乙烯基改性氢氧化铝；

4、(2)将去离子水、乙醇和二十二-13-烯酸混合均匀，得到混合液，再加入硼酸锌，加热搅拌，发生反应，反应完成后，抽滤，使用无水乙醇洗涤，在干燥箱中干燥，干燥的温度为85-95℃，干燥的时间为2-3h，得到改性硼酸锌；

5、(3)将无水乙醇、乙烯基改性氢氧化铝、改性硼酸锌、2-(二乙基膦基)氧乙基丙烯酸酯和引发剂混合均匀，加热搅拌，发生反应，反应完成后，冷却，离心，离心的速度为6000-7000r/m，离心的时间为6-8min，使用甲苯洗涤，真空干燥，真空干燥的温度为50-60℃，真空干燥的时间为12-15h，得到有机-无机多元协效阻燃剂；

6、(4)将去离子水、有机-无机多元协效阻燃剂、柔软剂和分散剂混合均匀，得到阻燃整理液；

7、(5)将芳纶纤维、涤纶纤维和聚丙烯腈纤维混纺，得到混纺纱线，再经过大圆机织造，得到耐磨的面料；

8、将耐磨的面料浸入阻燃整理液中，进行浸泡处理，浸泡处理后，烘干，清洗，烘干，得到耐磨的有机-无机多元协效阻燃面料。

9、优选地，所述步骤(1)中纳米氢氧化铝、去离子水和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为100:400-550:8-15。

10、优选地，所述步骤(1)中反应的温度为75-85℃，反应的时间为4-6h。

11、优选地，所述步骤(2)中混合液和硼酸锌的质量比为9500-12000:100，混合液中去离子水、乙醇和二十二-13-烯酸的质量比为1:2:0.1。

12、优选地，所述步骤(2)中反应的温度为80-85℃，反应的时间为24-30h。

13、优选地，所述步骤(3)中无水乙醇、乙烯基改性氢氧化铝、改性硼酸锌、2-(二乙基膦基)氧乙基丙烯酸酯和引发剂的质量比为3200-5600:100:65-95:55-85:6-10。

14、优选地，所述步骤(3)中反应的温度为75-80℃，反应的时间为15-18h。

15、优选地，所述步骤(3)中引发剂为过氧化二苯甲酰。

16、优选地，所述步骤(4)中去离子水、有机-无机多元协效阻燃剂、柔软剂和分散剂的质量比为100:8-15:1-3:0.1-0.5。

17、优选地，所述步骤(4)中柔软剂为聚二甲基硅氧烷。

18、优选地，所述步骤(4)中分散剂为乙烯基双硬脂酰胺。

19、优选地，所述步骤(5)中芳纶纤维、涤纶纤维和聚丙烯腈纤维的质量比为100:52-80:7-15。

20、优选地，所述步骤(5)中混纺纱线的英制支数为48-55s。

21、优选地，所述步骤(5)中在耐磨的面料织造过程中，使用混纺纱线作为经纱和纬纱，其中经纱密度为130-145根/英寸，纬纱密度为52-85根/英寸。

22、优选地，所述步骤(5)中耐磨的有机-无机多元协效阻燃面料的制备方法具体包括以下步骤：将耐磨的面料浸入阻燃整理液中，其中耐磨的面料和阻燃整理液的质量比为100:550-700，进行浸泡处理，浸泡处理的温度为50-60℃，浸泡处理的时间为3-4h，再进行烘干处理，烘干处理的温度为75-80℃，烘干处理的时间为1-2h，烘干后，得到整理后的耐磨的面料，将整理后的耐磨的面料和去离子水按照1:1的质量比混合，进行超声清洗，清洗的功率为500w，清洗的时间为30-40min，清洗后，在75-80℃烘干30-60min，得到耐磨的有机-无机多元协效阻燃面料。

23、优选地，所述的耐磨的有机-无机多元协效阻燃面料的制备方法制备得到的耐磨的有机-无机多元协效阻燃面料。

24、本发明中使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对纳米氢氧化铝进行改性，在纳米氢氧化铝表面引入烯基，得到乙烯基改性氢氧化铝，使用二十二-13-烯酸对硼酸锌进行改性，二十二-13-烯酸上的羧基和硼酸锌上的羟基发生化学键合，通过共价键连接，得到改性硼酸锌，引入了烯基和烷基长链，乙烯基改性氢氧化铝、改性硼酸锌和2-(二乙基膦基)氧乙基丙烯酸酯在引发剂的作用下，发生聚合反应，将氢氧化铝、硼酸锌和有机阻燃剂通过化学键合的方式连接，得到有机-无机多元协效阻燃剂，将芳纶纤维、涤纶纤维和聚丙烯腈纤维混纺，得到混纺纱线，在大圆机上对混纺性纤维进行织造，得到耐磨的面料，将去离子水、有机-无机多元协效阻燃剂、柔软剂和分散剂混合均匀，得到阻燃整理液，再将耐磨的面料浸入阻燃整理液中，进行浸泡处理，得到耐磨的有机-无机多元协效阻燃面料。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

26、本发明中纳米氢氧化铝是一种填料型的阻燃剂，纳米氢氧化铝具有优良的耐磨性能，能够有效提高面料的耐磨性能，纳米氢氧化铝在受热过程中分解，从而吸收大量的热量，能够有效抑制基体的燃烧，同时受热分解过程中生成的水受热变为水蒸气，稀释了燃烧过程中的氧气浓度，减缓了燃烧反应的进行，纳米氢氧化铝在改性过程中引入了硅元素，能够在基体表面形成硅炭层，有效提高了基体表面炭层的密度；硼酸锌作为一种无机添加型阻燃剂，具有价格低廉、低毒性和阻燃抑烟的特点，在基体燃烧过程中，能够在基体表面生成玻璃态的无机层，促进成炭，减少挥发性可燃物的逸出，降低材料的热释放速率；有机阻燃剂2-(二乙基膦基)氧乙基丙烯酸酯中的磷元素在燃烧过程中会生成含磷酸性物质，促进基体表面成炭，形成的炭层更加致密，防止热量的传导，阻止燃烧反应的继续，在燃烧过程中产生的po·自由基，能够捕获火焰中的·oh和h·自由基，中断燃烧链式反应，降低燃烧释放的热量；硼酸锌在基体燃烧时，生成氧化硼覆盖在基体表面，但对其抑烟效果一般，而纳米氢氧化铝的高填充效果使其具有高效抑烟作用，分解产生的氧化物具有更高的稳定性，二者协同作用，在基体燃烧时，发挥覆盖作用的同时，具有优良的抑烟效果。有机阻燃剂具有很好的阻燃效果，无机阻燃剂具有价格低廉、热稳定性好且具有持久阻燃效果，多种阻燃剂间协同作用，得到的耐磨的面料具有优良的阻燃功效。

27、本发明中使用的芳纶纤维具有超高强度、化学结构稳定、燃烧无熔滴，涤纶纤维具有很好的强度和韧性，不易损坏，且弹性好、耐热性好，聚丙烯腈纤维弹性好、保暖效果好，且阻燃效果优良，混纺织造后得到的面料耐磨性能优良，而对纳米氢氧化铝和硼酸锌进行改性，有效避免了无机阻燃剂的团聚，通过浸泡处理，均匀的分散在耐磨的面料中，提高面料的耐磨性能和阻燃性能，添加有机-无机多元协效阻燃剂作为阻燃剂，面料在多次洗涤后，仍保持着优良的阻燃性能，功效性持久。