本发明涉及阻燃剂技术领域，且特别涉及一种用于织物的阻燃材料、其制备方法及涂覆工艺。
背景技术：
传统的物理共混阻燃改性是通过机械搅拌将添加型阻燃剂分散于聚合物基材中，赋予基材阻燃性能，特点是阻燃剂与基材及基材中的其他组分不发生化学反应，加工工艺简单，应用普遍。
但是，通常需要较大的添加量才能得到良好的阻燃效果，而且与聚合物的兼容性较差，阻燃剂有可能在外界环境的影响下逐渐迁移到制品表面挥发丧失掉，还有可能在外界条件的影响下发生某些难以预料的化学反应，比如光降解等等，这样就会影响到材料的阻燃性能，还可能导致材料的力学性能急剧恶化。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于织物的阻燃材料，旨在改善阻燃材料对织物的阻燃效果。
本发明的另一目的在于提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其方法简便易行，且得到的阻燃材料与基材的相容性好，且力学性优良。
本发明的第三目的在于提供一种用于织物的阻燃材料的涂覆工艺，其涂覆过程简便易行，形成的涂层结构与织物基材的兼容性好，在用量较少的情况下就达到很好地阻燃效果。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出了一种用于织物的阻燃材料，其由多种原料制备而得，多种原料包括磷系阻燃剂5-10份、有机硅氧烷4-7份、三聚氰氨氰尿酸盐5-10份、聚氨酯50-80份和甲苯20-30份；
磷系阻燃剂为含羟基的磷系阻燃剂。
本发明还提出一种用于织物的阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
将甲苯、磷系阻燃剂、有机硅氧烷和聚氨酯混合后，在70-100℃的温度条件下进行一次聚合得到聚氨酯预聚体；
将聚氨酯预聚体与三聚氰氨氰尿酸盐混合后在40-60℃的温度条件下进行二次聚合。
一种用于织物的阻燃材料的涂覆工艺，涂覆工艺包括以下步骤：
将基布进行防水处理后，将阻燃材料涂覆于织物上，在100-140℃的温度条件下烘干；
优选地，阻燃材料涂层的厚度为0.5-2mm，对阻燃材料涂层进行烘干的温度为110-130℃；
阻燃材料由上述用于织物的阻燃材料的制备方法制备而得。
本发明实施例提供一种用于织物的阻燃材料的有益效果是：其原料包括磷系阻燃剂、有机硅氧烷、三聚氰氨氰尿酸盐、聚氨酯份和甲苯，通过调控磷系阻燃剂、有机硅氧烷和三聚氰氨氰尿酸盐三者的配比，使最终得到的含有p、n、si的三种阻燃元素的聚氨酯阻燃材料的阻燃性能达到最佳，同时具有很好的抗紫外耐老化的性能。本发明还提供了一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其以上述原料的配方为反应原料，通过调控聚合的步骤，使得到的含有p、n、si的三种阻燃元素的聚氨酯阻燃材料的阻燃性能达到最佳，适合于推广应用。本发明还提供了一种用于织物的阻燃材料的涂覆工艺，其以上述制备方法制备而得的阻燃材料对织物进行涂覆，形成的涂层和织物的相容性好，力学性能和阻燃性能均十分优异。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的一种用于织物的阻燃材料、其制备方法及涂覆工艺进行具体说明。
本发明实施例提供的一种用于织物的阻燃材料，其由多种原料制备而得，多种原料包括磷系阻燃剂5-10份、有机硅氧烷4-7份、三聚氰氨氰尿酸盐5-10份、聚氨酯50-80份和甲苯20-30份；磷系阻燃剂为含羟基的磷系阻燃剂。
需要说明的是，本发明实施例通过将磷系阻燃剂、有机硅氧烷和三聚氰氨氰尿酸盐作为功能性单体和聚氨酯进行聚合得到含有p、n、si的三种阻燃元素的聚氨酯材料，通过调控磷系阻燃剂、有机硅氧烷和三聚氰氨氰尿酸盐的配比使最终得到的聚氨酯阻燃材料的阻燃性能最佳。这三种功能性材料的用量高于或低于上述比例均会导致阻燃性能显著降低的情况。
具体地，聚氨酯为基本材料，其比较适合于应用于织物形成功能性涂层结构。发明人为提升涂层的阻燃性能和力学性能对聚氨酯进行了改性，以甲苯为溶剂，通过将p、n、si的三种阻燃元素接枝在聚氨酯链段上得到的阻燃材料应用于织物后具有很好的阻燃性能和力学性能。
为了进一步保证最终阻燃材料应用于织物后的阻燃性能，发明人通过不断探索优化了配方。优选地，多种原料包括磷系阻燃剂5-10份、有机硅氧烷5-6份、三聚氰氨氰尿酸盐5-10份、聚氨酯55-75份和甲苯22-28份；更优选地，磷系阻燃剂为6-9份、有机硅氧烷为5-6份、三聚氰氨氰尿酸盐为6-8份、聚氨酯为60-70份和甲苯为23-26份。
在一些实施例中，多种原料还包括znx整链剂0.2-1.2份，优选为0.5-1份。发明人发现，znx整链剂的加入对于提升阻燃材料的阻燃性能具有较为显著的作用，这可能是由于znx整链剂在聚合过程中能够减少支链的程度有关。而且发明人发现，znx整链剂的用量也是至关重要的，其用量过多或过少都不利于阻燃性能的提升，这可能是由于其用量的多少影响阻燃材料与织物之间的形容性有关。
本发明实施例还提供了一种用于织物的阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、将甲苯、磷系阻燃剂、有机硅氧烷和聚氨酯混合后，在70-100℃的温度条件下进行一次聚合得到聚氨酯预聚体。
需要说明的是，将磷系阻燃剂、有机硅氧烷和聚氨酯在甲苯中进行聚合，先将p、si两种阻燃元素接枝在聚氨酯上形成聚氨酯预聚体，然后再与含n的单体进行聚合。发明人发现，在这种聚合的顺序上对最终产品的阻燃性能影响最为显著，若将聚合顺序颠倒则不能得到阻燃性能优良的阻燃材料。
具体地，一次聚合的时间为3-10h，优选为4-6h。在一次聚合过程中聚合温度和聚合时间的调控以保证含有p、si两种阻燃元素的单体与聚氨酯反应充分，聚合温度不宜过低，聚合时间以5h左右为宜。
s2、将聚氨酯预聚体与三聚氰氨氰尿酸盐混合后在40-60℃的温度条件下进行二次聚合。
需要说明的是，在得到聚氨酯预聚体后还需要将其与含n的单体进行聚合，得到含有p、n、si的三种阻燃元素的聚氨酯材料。在二次聚合过程中聚合温度略低于一次聚合的温度，聚合时间相对也少于一次聚合的时间。发明人发现，在二次聚合时聚合温度过高很容易出现团聚现象，使得最终得到的阻燃材料的性能受到很大影响。
具体地，二次聚合的时间为2-5h，优选为3-4h。由于在二次聚合时很容易发生团聚现象，不仅是聚合温度需要精确调控，聚合时间过长也很容易发生团聚现象，聚合时间以3-4h为宜。
在一些实施例中，用于织物的阻燃材料的制备方法还包括在二次聚合中加入znx整链剂，发明人发现znx整链剂的加入能够很大程度上提升阻燃材料的性能，这可能是由于其能够减少支链的程度，但是，发明人发现znx整链剂还对于阻燃材料应用于织物后的阻燃寿命有重要影响，可以经过长时间使用后仍能够保持很好的阻燃性能。
具体地，在二次聚合过程中包括以下步骤：将聚氨酯预聚体与三聚氰氨氰尿酸盐混合后在40-50℃的温度条件下反应1-2h得到二次预聚混合液；将二次预聚混合液与znx整链剂混合后在50-60℃的温度条件下反应2-3h。
需要指出的是，二次聚合过程中最好分步进行为宜，以加入znx整链剂为界。在加入znx整链剂之前，控制温度不宜过高，且聚合时间也较短，在加入znx整链剂后提升聚合温度，提升聚合速率。
本发明实施例还提供了一种用于织物的阻燃材料的涂覆工艺，涂覆工艺包括以下步骤：将基布进行防水处理后，将阻燃材料涂覆于织物上，在100-140℃的温度条件下烘干；阻燃材料由上述用于织物的阻燃材料的制备方法制备而得。
需要指出的是，采用较为常规的涂覆工艺在织物上形成涂层，本发明实施例中制备而得的阻燃材料应用于织物后和织物的相容性很好，经过长时间使用后阻燃性能仍十分优异，且还能够保持很好的力学性能。
优选地，阻燃材料涂层的厚度为0.5-2mm，涂层的厚度不宜过厚，否则容易导致涂层与基材的相容性差，降低基材布料的使用寿命，涂层的厚度过薄也会容易产生阻燃性能不持久的问题。
此外，对阻燃材料涂层进行烘干的温度为110-130℃，烘干的温度需要控制在一定范围内，烘干温度过低容易产生涂层的粘附力不够，烘干的温度过高容易破快阻燃材料的内部结构，导致阻燃性能受到影响。
具体地，防水处理包括：将基布浸入防水剂溶液中，浸泡5-20秒后进行滚压；然后在160-200℃的温度条件下烘干。防水处理主要是采用防水剂溶液在布料表面形成涂层，增强织物的防水性能。防水剂溶液的浓度可以为7％左右，防水剂的种类可以为常见的用于织物的防水剂，如tx-15(以氟素树脂制成，为市购试剂)。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其由多种原料制备而得，多种原料包括磷系阻燃剂5份、有机硅氧烷4份、三聚氰氨氰尿酸盐5份、聚氨酯50份和甲苯20份；磷系阻燃剂为含羟基的磷系阻燃剂。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，包括以下步骤：
将甲苯、磷系阻燃剂、有机硅氧烷和聚氨酯混合后，在70℃的温度条件下进行一次聚合10h得到聚氨酯预聚体；
将聚氨酯预聚体与三聚氰氨氰尿酸盐混合后在40℃的温度条件下进行二次聚合5h。
实施例2
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其由多种原料制备而得，多种原料包括磷系阻燃剂10份、有机硅氧烷7份、三聚氰氨氰尿酸盐10份、聚氨酯80份和甲苯30份；磷系阻燃剂为含羟基的磷系阻燃剂。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，包括以下步骤：
将甲苯、磷系阻燃剂、有机硅氧烷和聚氨酯混合后，在100℃的温度条件下进行一次聚合3h得到聚氨酯预聚体；
将聚氨酯预聚体与三聚氰氨氰尿酸盐混合后在60℃的温度条件下进行二次聚合2h。
实施例3
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其由多种原料制备而得，多种原料包括磷系阻燃剂5份、有机硅氧烷5份、三聚氰氨氰尿酸盐5份、聚氨酯55份和甲苯22份；磷系阻燃剂为含羟基的磷系阻燃剂。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，包括以下步骤：
将甲苯、磷系阻燃剂、有机硅氧烷和聚氨酯混合后，在80℃的温度条件下进行一次聚合4h得到聚氨酯预聚体；
将聚氨酯预聚体与三聚氰氨氰尿酸盐混合后在60℃的温度条件下进行二次聚合3h。
实施例4
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其由多种原料制备而得，多种原料包括磷系阻燃剂10份、有机硅氧烷6份、三聚氰氨氰尿酸盐10份、聚氨酯75份和甲苯28份；磷系阻燃剂为含羟基的磷系阻燃剂。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，包括以下步骤：
将甲苯、磷系阻燃剂、有机硅氧烷和聚氨酯混合后，在90℃的温度条件下进行一次聚合6h得到聚氨酯预聚体；
将聚氨酯预聚体与三聚氰氨氰尿酸盐混合后在50℃的温度条件下进行二次聚合4h。
实施例5
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其由多种原料制备而得，多种原料包括磷系阻燃剂6份、有机硅氧烷5份、三聚氰氨氰尿酸盐6份、聚氨酯60份和甲苯23份；磷系阻燃剂为含羟基的磷系阻燃剂。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，包括以下步骤：
将甲苯、磷系阻燃剂、有机硅氧烷和聚氨酯混合后，在90℃的温度条件下进行一次聚合6h得到聚氨酯预聚体；
将聚氨酯预聚体与三聚氰氨氰尿酸盐混合后在50℃的温度条件下进行二次聚合4h。
实施例6
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其由多种原料制备而得，多种原料包括磷系阻燃剂9份、有机硅氧烷6份、三聚氰氨氰尿酸盐8份、聚氨酯70份和甲苯26份；磷系阻燃剂为含羟基的磷系阻燃剂。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，包括以下步骤：
将甲苯、磷系阻燃剂、有机硅氧烷和聚氨酯混合后，在90℃的温度条件下进行一次聚合6h得到聚氨酯预聚体；
将聚氨酯预聚体与三聚氰氨氰尿酸盐混合后在50℃的温度条件下进行二次聚合4h。
实施例7
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其由多种原料制备而得，多种原料包括磷系阻燃剂9份、有机硅氧烷6份、三聚氰氨氰尿酸盐8份、聚氨酯70份、甲苯26份和znx整链剂0.2份；磷系阻燃剂为含羟基的磷系阻燃剂。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，包括以下步骤：
将甲苯、磷系阻燃剂、有机硅氧烷和聚氨酯混合后，在90℃的温度条件下进行一次聚合6h得到聚氨酯预聚体；
将聚氨酯预聚体、znx整链剂、三聚氰氨氰尿酸盐混合后在50℃的温度条件下进行二次聚合4h。
实施例8
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其与实施例7大致相同，不同之处在于，本实施例中的多种原料的配方中znx整链剂为1.2份。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，具体操作步骤与实施例7相同。
实施例9
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其与实施例7大致相同，不同之处在于，本实施例中的多种原料的配方中znx整链剂为0.5份。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，具体操作步骤与实施例7相同。
实施例10
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其与实施例7大致相同，不同之处在于，本实施例中的多种原料的配方中znx整链剂为1份。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，具体操作步骤与实施例7相同。
实施例11
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其与实施例7大致相同，不同之处在于，本实施例中的多种原料的配方中znx整链剂为0.8份。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，具体操作步骤与实施例7相同。
实施例12
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其配方与实施例11相同。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，包括以下步骤：
将甲苯、磷系阻燃剂、有机硅氧烷和聚氨酯混合后，在90℃的温度条件下进行一次聚合6h得到聚氨酯预聚体；
将聚氨酯预聚体与三聚氰氨氰尿酸盐混合后在40℃的温度条件下反应1h得到二次预聚混合液；
将上述二次预聚混合液与znx整链剂混合后在50℃的温度条件下反应3h。
实施例13
本实施例提供一种用于织物的阻燃材料，其配方与实施例11相同。
本实施例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，包括以下步骤：
将甲苯、磷系阻燃剂、有机硅氧烷和聚氨酯混合后，在90℃的温度条件下进行一次聚合6h得到聚氨酯预聚体；
将聚氨酯预聚体与三聚氰氨氰尿酸盐混合后在50℃的温度条件下反应2h得到二次预聚混合液；
将上述二次预聚混合液与znx整链剂混合后在60℃的温度条件下反应2h。
对比例1
本对比例提供一种用于织物的阻燃材料，其由多种原料制备而得，多种原料的组分和配比与实施例6相同。
本对比例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，包括以下步骤：
将甲苯、磷系阻燃剂、有机硅氧烷、三聚氰氨氰尿酸盐和聚氨酯混合后，在90℃的温度条件下进行聚合6h。
对比例2
本对比例提供一种用于织物的阻燃材料，其由多种原料制备而得，多种原料的组分和配比与实施例6相同。
本对比例还提供一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其遵循上述阻燃材料配方中的组分和用量，包括以下步骤：
将甲苯、磷系阻燃剂、三聚氰氨氰尿酸盐和聚氨酯混合后，在90℃的温度条件下进行聚合6h得到聚氨酯预聚体；
将聚氨酯预聚体与有机硅氧烷混合后在50℃的温度条件下进行二次聚合4h。
需要指出的是，本发明实施例和对比例中提及的磷系阻燃剂为具有两个羟基的磷系阻燃剂，为市购试剂。
试验例1
将实施例1-13及对比例1-2中制备得到的阻燃材料应用于织物中，测试处理后织物的阻燃性能。
具体处理过程：(1)防水处理：将基布浸入防水剂溶液中，浸泡20秒后进行滚压；然后在180℃的温度条件下烘干。(2)将实施例或对比例中制备的阻燃材料涂覆于织物上，在120℃的温度条件下烘干。
需要说明的是，在本试验例中关于参数的选择只给出了部分测试结构，没有对所有测试结构一一列出，至列出了关键参数涂层厚度对应的多组检测结果。如两个烘干的温度等可以在本发明提及的范围内进行即可，其影响并不大。
采用常规的测试方法，对实施例1-13和对比例1-2中得到的阻燃材料应用于织物后的阻燃性能和力学性能进行测定，结果见表1。
表1织物的性能测试结果
由表1可知，本发明实施例制备的阻燃材料应用于织物后具有不错的阻燃性能和力学性能。其中，znx整链剂的加入能够明显增加阻燃性能，且若在二次聚合中加入znx整链剂前后分步进行，分步调控温度和聚合时间能够进一步提升阻燃性能。
由实施例和对比例可知，本发明实施例提供的制备方法中分步聚合的步骤以及聚合的顺序都对最终的阻燃性能影响显著。
综上所述，本发明提供的一种用于织物的阻燃材料，其原料包括磷系阻燃剂、有机硅氧烷、三聚氰氨氰尿酸盐、聚氨酯份和甲苯，通过调控磷系阻燃剂、有机硅氧烷和三聚氰氨氰尿酸盐三者的配比，使最终得到的含有p、n、si的三种阻燃元素的聚氨酯阻燃材料的阻燃性能达到最佳，同时具有很好的抗紫外耐老化的性能。
本发明还提供了一种用于织物的阻燃材料的制备方法，其以上述原料的配方为反应原料，通过调控聚合的步骤，使得到的含有p、n、si的三种阻燃元素的聚氨酯阻燃材料的阻燃性能达到最佳，适合于推广应用。
本发明还提供了一种用于织物的阻燃材料的涂覆工艺，其以上述制备方法制备而得的阻燃材料对织物进行涂覆，形成的涂层和织物的相容性好，力学性能和阻燃性能均十分优异。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。