一种织物阻燃剂及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种织物阻燃剂及其制备方法和应用，该阻燃剂具有如下化学结构式：结构式中：n＝10～100；R1为H，C1‑6饱和脂肪烃和C2‑6不饱和烃基中的一种；R2为H，C1‑6饱和脂肪烃和C2‑6不饱和烃基中的一种。本发明阻燃剂能够在阻燃的同时兼具杀菌与抗黄变功能，实现多功能化，本发明制备所用生物质材料易得，天然可再生，不是石化原料，在成本上具有明显的优势，也具有十分重要的环保和循环经济意义。

权利要求

1.一种织物阻燃剂，其特征在于所述阻燃剂具有如下化学结构式：结构式中：n＝10-100；

R1为H，C1-6饱和脂肪烃和C2-6不饱和烃基中的一种；

R2为H，C1-6饱和脂肪烃和C2-6不饱和烃基中的一种。

2.一种权利要求1所述的织物阻燃剂的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：(1)在有机溶剂中，在有机碱的存在下，使 与R2NHNHR1反应生成(2)在有机溶剂中，使 与 在

还原剂的存在下反应生成

其中步骤(1)和(2)中的R1为H，C1-6饱和脂肪烃和C2-6不饱和烃基中的一种，R2为H，C1-6饱和脂肪烃和C2-6不饱和烃基中的一种；n＝10-100；

步骤(1)中，所述的有机溶剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，1,2－二氯乙烷，四氢呋喃、乙醚、甲苯和丙酮中的一种或几种，所述的有机碱为三乙胺，吡啶，二异丙基乙基胺，4－二甲氨基吡啶，N－甲基吗啡啉中的一种或几种，所述 和R2NHNHR1的摩尔比为

2 1

1：1～1：10，有机碱与RNHNHR的摩尔比为1：1～1：10，反应温度为20℃～160℃，反应时间为

0.5～20小时；

步骤(2)中，所述的有机溶剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，1,2－二氯乙烷，四氢呋喃、乙醚、甲苯和丙酮中的一种或几种， 与的摩尔比为1：1～1：10，反应温度为0℃～80℃,反应时间为0.5～20小时。

3.根据权利要求2所述的一种织物阻燃剂的制备方法，其特征在于步骤(1)和步骤(2)反应后均减压蒸馏除去有机溶剂。

4.一种权利要求1所述的阻燃剂在织物上的应用。

5.根据权利要求4所述的一种阻燃剂在织物上的应用，其特征在于阻燃剂用量为170-

230克/升整理液，所述整理液的pH值为7-8。

说明书

一种织物阻燃剂及其制备方法和应用

【技术领域】

[0001] 本发明涉及一种织物阻燃剂及其制备方法和应用，尤其涉及一种生物基抗菌、抗黄变的含N、P类聚合物织物阻燃剂及其制备方法和应用，属于纺织品功能整理技术领域。【背景技术】

[0002] 高分子材料具有很多优越性能,广泛应用于纺织、电子、机械、化工、航空航天等领域。随着人们对火灾防范意识的提高以及减灾防灾理念的增强,人们对材料的阻燃要求也愈来愈高,使阻燃剂的研制、生产及推广应用得以迅速发展,阻燃剂的品种日趋增多、产量急剧上升。

[0003] 阻燃纺织品的制备通常有两种方式，一种是添加型，即将阻燃剂与纺丝原液混合，使得纺出的织物具有阻燃性能。另一种是后整理型，即对织物进行阻燃整理。目前的织物阻燃剂可分为无机阻燃剂、卤素阻燃剂、磷系阻燃剂、氮-磷系阻燃剂，又称膨胀型阻燃剂。

[0004] 卤系阻燃剂的主要危害在于：废弃燃烧时，会释放大量浓烟和二恶英、苯呋喃等腐蚀性有毒气体，这些烟雾和气体具有很大的毒性，可能诱发各种疾病，并具有强致癌性，对环境的污染较大。卤系阻燃剂目前已逐渐被限制使用。无机系阻燃剂具有安全性好、无毒、对环境影响小、应用面广且原料丰富等优点，在市场上所占份额日益增加。但无机系阻燃剂尤其是铝化合物阻燃剂在聚合物中不能起到较好的作用，必须经过大量的填充，才能起到阻燃效果，从而影响了材料的性能。磷系阻燃剂的热稳定性较好，不易挥发，毒性低，对环境影响小，但是红磷阻燃剂在受热时，会产生一定量的有毒气体，使所得的制品颜色较深。许多膨胀阻燃体系中不含卤素,阻燃剂的分类料或制品受热燃烧时,仅放出少量的烟,且无卤化氢等毒气放出。用于高分子材料的膨胀型阻燃剂将成为目前阻燃剂最为活跃的研究领域之一，是以氮、磷为阻燃元素的一大类阻燃剂，它可以通过氮磷元素之间的协同作用，避免使用锑作为协效剂，也可以避免卤素元素的使用，是一类环境友好型的阻燃材料，是当今阻燃剂研发的重点。

[0005] 另一方面，目前国内的织物处理剂大多只能完成洗涤、柔软、低菌、低黄变、阻燃等某一项功能，存在功能单一、效率低、成本高、耗时长，废物排放量大，环境污染严重等问题，这与国家提出建设资源节约型、环境友好型社会不相符合。考虑到膨胀型阻燃剂多为含氮的磷酸酯类物质，另外，一些低黄变的物质也是一些含氮类化合物，一些具有杀菌的物质也是一些含铵类化合物。因此如果一些具有低黄变与杀菌作用的含氮基团引入阻燃剂可实现阻燃剂的多功能化。这样的化可大大降低织物处理的成本，降低环境污染的程度。

[0006] 目前人类物质文明的发展，是以消耗地球上不可再生资源为支撑。地球上的不可再生资源数量有限、形成的周期漫长且其正以越来越快的速度消失。另外，过度使用不可再生资源已给全球带来诸如能源危机、环境污染及气候变迁等系列问题。寻找新资源并实现其高效与洁净的利用技术已经成为了当前政府与学术界非常迫切的任务与目标。众所周知，地球上的生物质资源数量非常庞大且能够不断再生，其主要组成元素C,H,O也是现代化学工业中转化或使用最为频繁的三种元素。如能将生物质资源高效转化为生物燃料或者是可被化学工业利用的起始原料，生物质资源将在人类资源结构中扮演更为重要的角色。因此，从生物质出发制备各种化学品已成为生物质资源高效利用的重要手段，世界各国都将发展生物质化工技术作为其重要的战略部署并投入大量的人力与物力进行研发。【发明内容】

[0007] 本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种原料易得、成本低的，具有可再生的生物基实现兼具杀菌与低黄变的膨胀型织物阻燃剂。

[0008] 本发明的另一目的是为了提供该阻燃剂的制备方法。

[0009] 本发明的第三个目的是提供一种该阻燃剂的应用

[0010] 本发明采用以下方案：

[0011] 一种织物阻燃剂，其特征在于所述阻燃剂具有如下化学结构式：

[0012]

[0013] 结构式中：n＝10～100；

[0014] R1为H，C1-6饱和脂肪烃和C2-6不饱和烃基中的一种；

[0015] R2为H，C1-6饱和脂肪烃和C2-6不饱和烃基中的一种。

[0016] 一种上述的织物阻燃剂的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：

[0017] (1)在有机溶剂中， 与R2NHNHR1反应生成

[0018] (2)在有机溶剂中，使 与 在还原剂的存在下反应生成

[0019] 其中步骤(1)和(2)中的R1为H，C1-6饱和脂肪烃和C2-6不饱和烃基中的一种，R2为H，C1-6饱和脂肪烃和C2-6不饱和烃基中的一种；n＝10～100。

[0020] 本发明制备方法的步骤(1)中，有机溶剂为有机溶剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，1,2－二氯乙烷，四氢呋喃、乙醚、甲苯和丙酮中的一种或几种，所述
和R2NHNHR1的摩尔比为1：1～1：10，有机碱与R2NHNHR1的摩尔比为1：1～1：10，反应温度为20℃～160℃反应时间为0.5～20小时。

[0021] 本发明制备方法的步骤(2)中，有机溶剂为有机溶剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，1,2－二氯乙烷，四氢呋喃、乙醚、甲苯和丙酮中的一种或几种，
与 的摩尔比为1：1～1：10，反应温度为0～80℃,反应时间为0.5
～20小时。

[0022] 本发明在步骤(1)和步骤(2)反应后均可增加减压蒸馏除去有机溶剂的步骤。

[0023] 一种上述阻燃剂在织物上的应用，尤其是在织物在杀菌，低黄变与阻燃方面的应用。

[0024] 上述阻燃剂在织物上的应用，具体阻燃剂用量为170-230克/升整理液，优选200克/升整理液，所述整理液的pH值为7-8。

[0025] 综上所述，本发明的有益效果：

[0026] 本发明阻燃剂能够在阻燃的同时兼具杀菌与抗黄变功能，实现多功能化，本发明制备所用生物质材料易得，天然可再生，不是石化原料，在成本上具有明显的优势，也具有十分重要的环保和循环经济意义。【具体实施方式】

[0027] 本发明阻燃剂为含N，P类聚合物织物阻燃剂，其制备合成路线如下：

[0028]

[0029] 本发明所述的第一步反应是一个放热反应：将 加到含有有机溶剂和R2NHNHR1的混合溶液中，然后在20℃～120℃,优选40-80℃下继续保温0.5-20小时，优选为5-10小时，然后减压蒸馏除去有机溶剂得到 其中
有机溶剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，1,2－二氯乙烷，四氢呋喃、乙醚、甲苯和丙酮中的一种或几种，优选乙醇。

[0030] 在所述步骤(2)中， 与于反应温度0℃～80℃，优选20-50℃下混合于有机溶剂中，有机溶
剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，1,2－二氯乙烷，四氢呋喃、乙醚、甲苯和丙酮中的一种或几种，优选乙醇、二氯甲烷中的一种或两种，搅拌0.5-20小时，优选4-15小时。然后减压蒸馏有机溶剂得到

[0031] 下面结合具体实施例对本发明作进一步描述：

[0032] 实施例1：

[0033] (1)在装有搅拌器，温度计和滴液漏斗的2升四口圆底烧瓶中，室温下加到含有有机溶剂和NH2NH2.H2O溶液中，然后在20～160℃,优选为78℃反应温度下继续保温8小时，然后减压蒸馏除去有机溶剂得到 有机
溶剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，1,2－二氯乙烷，四氢呋喃、乙醚、甲苯和丙酮中的一种或几种,优选乙醇。

[0034] 在所述步骤(2)中， 与于20℃下混合于有机溶剂中，0℃～80℃，优选在60℃下搅拌10小时。然后减压蒸馏有机溶剂得到 有机溶剂为甲醇，乙醇，二
氯甲烷，1,2－二氯乙烷，四氢呋喃、乙醚、甲苯和丙酮中的一种或几种,优选乙醇。

[0035] 所得聚合物其物理常数为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ5.3-5.1(m,2H),5.07(s,8H),432-4.18(m,2H),2.67(dr,4H).红外光谱(KBr压片)：3350，2946，1658，1430，918，824cm-1。
元素分析计算值:C,29.47；H,4.95；N,12.50；实测值:C,29.36；H,4.83；N,12.37。

[0036] 实施例2：

[0037] (1)在装有搅拌器，温度计和滴液漏斗的2升四口圆底烧瓶中，将室温下加到含有有机溶剂和MeNHNHMe溶液中，然后在20～160℃，优选为78℃反应温度下继续保温8小时，然后减压蒸馏除去有机溶剂得到
其中有机溶剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，1,2－二氯乙烷，四氢呋喃、乙醚、甲苯和丙酮中的一种或几种,优选乙醇。

[0038] 在所述步骤(2)中，将 与于20℃于20℃下混合于有机溶剂中，0℃～80℃，优选在60℃下搅拌10小时，然后减压蒸馏有机溶剂得到 有机溶剂为甲
醇，乙醇，二氯甲烷，1,2－二氯乙烷，四氢呋喃、乙醚、甲苯和丙酮中的一种或几种,优选乙醇。

[0039] 所得聚合物物理常数为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ5.3-5.1(m,2H),5.07(s,8H),432-4.18(m,2H),3.01(s,6H),2.85(s,6H),2.67(dr,4H),。红外光谱(KBr压片)：3527，
2919，1665，1428，928，806cm-1。元素分析计算值:C,35.79；H,5.81；N,11.13；实测值:C,
35.64；H,5.76；N,11.28。

[0040] 实施例3：

[0041] (1)在装有搅拌器，温度计和滴液漏斗的2升四口圆底烧瓶中，将室温下加到含有有机溶剂和PhNHNHPh溶液中，然后在20～160℃，优选为78℃反应温度下继续保温8小时，然后减压蒸馏除去有机溶剂得到 其中
有机溶剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，1,2－二氯乙烷，四氢呋喃、乙醚、甲苯和丙酮中的一种或几种,优选乙醇。

[0042] 在所述步骤(2)中，将 与 于20℃下混合于有机溶剂中，0℃～80℃，优选在60℃下搅拌10小时，然后减压蒸馏有机溶剂得到 有机溶剂为甲醇，乙醇，
二氯甲烷，1,2－二氯乙烷，四氢呋喃、乙醚、甲苯和丙酮中的一种或几种,优选乙醇。

[0043] 所得聚合物其物理常数为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.35-16(8,21H),：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ5.3-5.1(m,2H),5.07(s,8H),432-4.18(m,2H),2.67(dr,4H)。红外光谱(KBr压片)：3541，2926，1670，1430，915，823cm-1。元素分析计算值:C,55.93；H,4.96；N,7.45；实测值:C,56.12；H,4.69；N,7.62。

[0044] 取实施例1-3所得的阻燃剂，按200克/升的用量配成整理液，在搅拌条件下用工业液碱(30％)调节整理液的pH值至7-8。然后将经过精炼漂白的尼龙针织物(100cm)在上述整理液中二浸二轧，带液率90％，110℃预烘2分钟，170℃烘焙2分钟，得到具有阻燃性能的棉布I-III。手感柔软。阻燃织物的各项性能如表1-3所示：

[0045] 表1：织物的阻燃整理前后的阻燃性能的变化

[0046]

[0047] 表2：织物的阻燃整理前后的抑菌性能的变化

[0048]

[0049] 表3：织物的阻燃整理前后的抗黄变性能的变化

[0050]

[0051] 由表1-3可以看出，本发明阻燃剂成功且显著地改善了棉织物的阻燃性能，抑菌性能和抗黄变性能，使三种功效集于一次整理工序，简化了工序，大大节约了生产周期和成本。