一种阻燃复合服装面料及其生产方法
阅读说明：本技术 一种阻燃复合服装面料及其生产方法 (Flame-retardant composite garment fabric and production method thereof ) 是由 袁飞 曹桢 竺近珠 郭雪松 施展 于 2021-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种阻燃复合服装面料及其生产方法,涉及服装面料技术领域,由以下百分比重量组份的原料制成：活性碳纤维10-15％、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维12-15％、聚苯并咪唑纤维15-20％、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维15-20％、复合阻燃剂5-7％、阻燃腈纶5-7％、聚酯树脂2-5％、过氧化二异丙苯3-5％、羟丙基二淀粉磷酸酯3-5％、纳米级砭石细粉5-15％、海藻酸钠5-6％复合柔软剂5-7％甘油辛酸酯3-5％石墨烯颗粒7-10％通过复合制备了阻燃剂和柔软剂,能够相对于传统制备和用料来说,在具有阻燃性能的同时,通过复合材料,使面料兼顾保暖、柔软的性能,并具有极高的抗拉强度,增加防护性,让面料相对于现有阻燃面料具有更好的舒适性、安全性和更大的适用范围。(The invention discloses a flame-retardant composite garment fabric and a production method thereof, which relate to the technical field of garment fabrics and are prepared from the following raw materials in percentage by weight: 10-15% of active carbon fiber, 12-15% of polybutylene terephthalate fiber, 15-20% of polybenzimidazole fiber, 15-20% of polyisophthaloyl metaphenylene diamine fiber, 5-7% of composite flame retardant, 5-7% of flame retardant acrylic fiber, 2-5% of polyester resin, 3-5% of dicumyl peroxide, 3-5% of hydroxypropyl distarch phosphate, 5-15% of nano stone needle fine powder, 5-6% of sodium alginate, 5-7% of composite softener, 3-5% of glyceryl caprylate and 7-10% of graphene particles, and the flame retardant and the softener are prepared by compounding, compared with the traditional preparation and materials, the flame retardant, heat and softness performances of the fabric are considered simultaneously through the composite material while the fabric has the flame retardant performance, and the fabric has extremely high tensile strength, the protective property is increased, and compared with the existing flame-retardant fabric, the fabric has better comfort and safety and wider application range.)
技术领域
本发明属于服装面料技术领域，具体涉及一种阻燃复合服装面料及其生产方法。
背景技术
目前服装是由服装款式、服装色彩和服装面料三要素组成的，其中服装面料是最基本的要素，随着随着物质生活水平的提高，传统的服装因为大多为机织布，强度较低，容易撕破且阻燃效果较差，为了使服装可以适应冶金、消防等特种行业的使用需求，需要用到阻燃面料，阻燃面料是通过后处理添加复合阻燃剂等操作制备实现的，成型后虽然可以作为特种行业的防护服，但是因为面料本身不如普通面料柔软，难以普及甚至应用到生活中，作为服装面料使用，使得阻燃面料受用范围并不大，
根据中国专利文献，公布号为CN112813560A，所提供的一种阻燃抗菌高性能服装面料及其制备方法，其具备了优异的抗菌效果和抗拉强度，多次水洗后无明显褶皱出现，产品美观性好，公开里利用柔软剂进行制备生产，其中利用了对聚酰胺纤维和竹纤维的改进提升抗菌性及阻燃性，但是相对与阻燃纤维，阻燃性能并不足够。
根据中国专利文献，公布号为CN108660757A，所提供的一种用于纺织品阻燃剂，其利用织物在燃烧过程中在织物表面形成双层的保护结构，从而使阻燃剂具有较好的阻燃性能，公开了利用阻燃剂应用于面料制备，但是其原料制备，更多解决的是阻燃剂燃烧过程中所产生毒害气体的问题，不能很好提升和增加面料的性能。需要对阻燃面料和其制备方式进行改进和开发，使其能够具有服装使用的阻燃性能的同时，兼顾保暖、柔软、防静电、高强度等效果，而且因为兼顾了阻燃面料的部分性能，还能够具有防毒、抗拒、防辐射等多种附加功能，使面料制成的服装具有更多的附加性能，满足且符合更多的使用需求，当具有阻燃性能的面料能够投入生活服装上使用制备时，生活中，青少年的服装将可以全部或者局部采用此种面料，因为青少年好动，且容易出现冲动和过失，面料所带来的阻燃性能和其他防护性能，能够为青少年的生活提供一定程度的隐患保护，并且此类面料还可以投入于户外运动服装上，提供服装强度，并能够降低户外野炊所带来的因过失灼烧衣服的情况。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种阻燃复合服装面料及其生产方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种阻燃复合服装面料。
该阻燃复合服装面料由以下百分比重量组份的原料制成：
活性碳纤维10-15％、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维12-15％、聚苯并咪唑纤维15-20％、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维15-20％、复合阻燃剂5-7％、阻燃腈纶5-7％、聚酯树脂2-5％、过氧化二异丙苯3-5％、羟丙基二淀粉磷酸酯3-5％、纳米级砭石细粉5-15％、海藻酸钠5-6％、复合柔软剂5-7％、甘油辛酸酯3-5％和石墨烯颗粒7-10％。
其中，所述复合阻燃剂由以下重量百分比原料组成：
磷酸间苯二酚酯15-20％、苯乙酸10-15％、氧化铝2-4％、磷酸二氢铵20-25％、丙烯酰胺3-5％、氯化铵2-4％、乙烯基三甲氧基硅烷2-4％、失水山梨醇脂肪酸酯5-10％、硼酸5-7％、氢氧化镁10-12％和纯净水22-30％。
其中，所述复合柔软剂由以下重量百分比原料组成：
二甲基二硅氧烷10-15％、戊二醛6-8％、氯化镁10-15％、三乙醇胺油酸皂10-15％、丙烯酸10-15％、羟基硅油15-20％、三乙醇胺酯基季铵盐10-15％、咪唑啉季铵盐10-15％、双十八烷基二甲基氯化铵8-10％、二牛油烷基二甲基氯化铵3-5％和异丙醇3-5％。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种阻燃复合服装面料的生产方法。
阻燃复合服装面料的生产，包括以下步骤：
步骤一：分别取活性碳纤维与聚苯并咪唑纤维分类，制备成功能纤维复合料；取聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维进行分类，制备成抗燃纤维复合料；
步骤二：将纳米级砭石细粉、海藻酸钠、甘油辛酸酯与功能纤维复合料混合，获得混合料一；
步骤三：将阻燃腈纶、聚酯树脂、过氧化二异丙苯、羟丙基二淀粉磷酸酯和石墨烯颗粒与抗燃纤维复合料混合，获得混合料二；
步骤四：将混合料一和混合料二进行混合，在混合过程中，将一半的复合柔软剂和一半的复合阻燃剂，混合后，放入熔融纺丝机中，在190-200℃下进行纺丝，得纺丝成品；
步骤五：进行加捻-并条-粗纱-细纱步骤，随后进行印染，并在印染过程中，将另一半的复合柔软剂和一半的复合阻燃剂，投入其中，并在投入后进行搅拌同时利用声波震荡，持续5-15min；
步骤六：将处理后的成品取出清洗脱水并放入干燥箱内干燥，络筒、并纱、倍捻、整经、织布，最终生产面料，并对面料整理定型，完成制备。
进一步的，用于上述步骤二中，功能纤维复合料的混合步骤：在80-100°环境下，每搅拌混合20min降低温度至60-70℃，静置5min，重新加热到80-100℃，搅拌20min，直至搅拌总时长达到60min。
进一步的，用于上述步骤三中，抗燃纤维复合料的混合步骤：在70-85℃环境下，每搅拌混合20min降低温度至55-65℃，静置5min，重新加热到70-85℃，搅拌20min，直至搅拌总时长达到60min。
进一步的，用于上述步骤二、步骤三和步骤四中，混合步骤为：将纤维材料放入带孔容器中，浸泡在剩余材料内，并保持持续的旋转，搅拌30-50min，静置6-12h。
其中，本发明所采用的原料阐述如下：
活性碳纤维：是经过活化的含碳纤维，将某种含碳纤维经过高温活化，使其表面产生纳米级的孔径，增加比表面积，从而改变其物化特性，含碳纤维高温活化后，纤维表面布满微孔(即氢、氧原子挥发前所占位置)，其孔径为一根头发丝的十万分之一，把这些微孔的内表面展开。
聚对苯二甲酸丁二醇酯：以其良好的成型加工性能和较高的性能价格比成为工程塑料的后起之秀，具有优良的综合性能，配合树脂的改性方法有：无机材料填充改性，阻燃改性、共混改性、化学扩链和液晶改性等。
聚苯并咪唑纤维：抗张强度为39.7～43.2cN/dtex的物质，一种合成纤维，突出性能是在火焰及高温下仍有良好的尺寸稳定性，在空气中不燃，在氧气中燃烧缓慢。可耐强酸、强碱、有机溶剂，是唯一兼有耐高温、耐化学品腐蚀及良好纺织性能的合成纤维。吸湿率15％，高于棉花，手感好，织物穿着舒适。
聚间苯二甲酰间苯二胺纤维：芳香族聚酰胺纤维中的一个大品种，具有优良的耐高温性和难燃性，和天然棉花相同，作为耐高温纤维材料，得到迅速发展。
阻燃腈纶：又称变性腈纶、改性腈纶，其纤维本身具有阻燃性，可织成纯纺或与棉、毛、黏胶、抗静电纤维等混纺织成风格多样的阻燃腈纶面料。这种阻燃面料质地柔软而富有弹性,手感蓬松而有具有毛感，同时其保暖性好，适合冬装、春秋工服使用。
聚酯树脂：可分为饱和聚酯和不饱和聚酯。合成聚酯树脂时，若通过化学改性引入一些其它结构，可使聚酯树脂具有原本不具备的性能，达到改善和突出某种性能目的，来达到特殊的应用性能要求，使用较多的是环氧、丙烯酸、有机硅改性聚酯树脂。
过氧化二异丙苯：无色透明菱形结晶。溶于苯、异丙苯、乙醚，微溶于冷乙醇，不溶于水。可作为单体聚合的引发剂，高分子材料的硫化剂、交联剂、固化剂、阻燃添加剂等，可作为硫化剂和交联剂，用于制作聚乙烯树脂与交泡沫材料，也可用于电缆绝缘材料。
羟丙基二淀粉磷酸酯：白色粉末，无臭，无味，不溶于水。可作为增稠剂。
海藻酸钠：是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，其分子由β-D-甘露糖醛酸(β-D-mannuronic，M)和α-L-古洛糖醛酸(α-L-guluronic，G)按(1→4)键连接而成，是一种天然多糖，具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性。
甘油辛酸酯：可用于乳液、表面活性剂产品、水醇体系的产品，有抗菌、保湿、加脂等功效，挑战性试验中可以看到，和一个杀真菌成分复配后所有相关的微生物被迅速有效地破坏。
石墨烯颗粒：石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是为止导热系数最高的碳材料，在非极性溶剂中表现出良好的溶解性，具有超疏水性和超亲油性，科学家在2015年的研究中表示约4125K，有其他研究表明熔点可能在5000K左右，羧基离子的植入可使石墨烯材料表面具有活性功能团，从而大幅度提高材料的细胞和生物反应活性。
乙烯基三甲氧基硅烷：一种有机物，是一种无色透明的液体，具有酯的气味，主要用作硅酮的中间体，还可用于乙烯－醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、乙烯－丙烯酸乙酯共聚物的交联剂。
失水山梨醇脂肪酸酯：具有与各类表面活性剂混用的性能和乳化作用，制造工艺技术成熟，可应用于食品、医药、化妆品、纺织行业等的油溶性液状或蜡状的一系列化合物。
戊二醛：一种有机化合物，呈带有刺激性气味的无色透明油状液体，常用作杀菌剂、食品工业加工助剂、消毒剂、鞣革剂、木材防腐剂、药物和高分子合成原料等。
氯化镁：一种无机物，呈无色片状晶体，微溶于丙酮，溶于水、乙醇、甲醇、吡啶。在湿空气中潮解并发烟，在氢气的气流中白热时则升华。
三乙醇胺油酸皂：一种由油酸与三乙醇胺酰胺化而成的非离子表面活性剂，一般用作整理剂、复合柔软剂，用作金属清洗剂，可起短期防锈作用。
咪唑啉季铵盐：阳离子表面活性剂中仅次于长碳链季铵盐占第二位的盐，它的功能与前者相似，但工艺路线比较简易,其起始原料大多采用动物油脂中制得的脂肪酸，与长碳链季铵盐不同，咪唑啉季铵盐中最常用的负离子是甲基硫酸盐负离子。
异丙醇：正丙醇的同分异构体，别名二甲基甲醇、2-丙醇，行业中也作IPA。是无色透明液体，易燃，有似乙醇和丙酮混合物的气味。溶于水，也溶于醇、醚、苯、氯仿等多数有机溶剂。异丙醇是重要的化工产品和原料。主要用于制药、化妆品、塑料、香料、涂料等。
本发明相比现有技术具有以下优点：通过复合制备了阻燃剂和柔软剂，能够相对于传统制备和用料来说，在具有阻燃性能的同时，通过复合材料，使面料兼顾保暖、柔软的性能，并具有极高的抗拉强度，增加防护性，同时，因为阻燃纤维料，本身具有防毒、抗辐射的功能，在面料生产后，还能提供有效的安全防护性能，让面料制成服装后，具有相对于现有阻燃面料具有更好的舒适性、安全性和更大的适用范围。
附图说明
图1为阻燃复合服装面料的生产步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
根本本发明实施例，提供了一种阻燃复合服装面料。
实施例一：
一种阻燃复合服装面料，该阻燃复合服装面料由以下百分比重量组份的原料制成：
活性碳纤维10％、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维12％、聚苯并咪唑纤维15％、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维15％、复合阻燃剂5％、阻燃腈纶5％、聚酯树脂2％、过氧化二异丙苯3％、羟丙基二淀粉磷酸酯3％、纳米级砭石细粉5％、海藻酸钠5％、复合柔软剂5％、甘油辛酸酯3％和石墨烯颗粒7％。
其中，所述复合阻燃剂由以下重量百分比原料组成：
磷酸间苯二酚酯15％、苯乙酸10％、氧化铝2％、磷酸二氢铵20％、丙烯酰胺3％、氯化铵2％、乙烯基三甲氧基硅烷2％、失水山梨醇脂肪酸酯5％、硼酸5％、氢氧化镁10％和纯净水22％。
其中，所述复合柔软剂由以下重量百分比原料组成：
二甲基二硅氧烷10％、戊二醛6％、氯化镁10％、三乙醇胺油酸皂10％、丙烯酸10％、羟基硅油15％、三乙醇胺酯基季铵盐10％、咪唑啉季铵盐10％、双十八烷基二甲基氯化铵8％、二牛油烷基二甲基氯化铵3％和异丙醇3％。
实施例二：
一种阻燃复合服装面料，该阻燃复合服装面料由以下百分比重量组份的原料制成：
活性碳纤维12.5％、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维13.5％、聚苯并咪唑纤维17.5％、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维17.5％、复合阻燃剂6％、阻燃腈纶6％、聚酯树脂3.5％、过氧化二异丙苯4％、羟丙基二淀粉磷酸酯4％、纳米级砭石细粉10％、海藻酸钠5.5％、复合柔软剂6％、甘油辛酸酯4％和石墨烯颗粒8.5％。
其中，所述复合阻燃剂由以下重量百分比原料组成：
磷酸间苯二酚酯17.5％、苯乙酸12.5％、氧化铝.％、磷酸二氢铵22.5％、丙烯酰胺4％、氯化铵3％、乙烯基三甲氧基硅烷3％、失水山梨醇脂肪酸酯7.5％、硼酸6％、氢氧化镁11％和纯净水26％。
其中，所述复合柔软剂由以下重量百分比原料组成：
二甲基二硅氧烷12.5％、戊二醛7％、氯化镁12.5％、三乙醇胺油酸皂12.5％、丙烯酸12.5％、羟基硅油17.5％、三乙醇胺酯基季铵盐12.5％、咪唑啉季铵盐12.5％、双十八烷基二甲基氯化铵9％、二牛油烷基二甲基氯化铵44％和异丙醇4％。
实施例三：
一种阻燃复合服装面料，该阻燃复合服装面料由以下百分比重量组份的原料制成：
活性碳纤维15％、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维15％、聚苯并咪唑纤维20％、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维20％、复合阻燃剂7％、阻燃腈纶7％、聚酯树脂5％、过氧化二异丙苯5％、羟丙基二淀粉磷酸酯5％、纳米级砭石细粉15％、海藻酸钠6％、复合柔软剂7％、甘油辛酸酯5％和石墨烯颗粒10％。
其中，所述复合阻燃剂由以下重量百分比原料组成：
磷酸间苯二酚酯20％、苯乙酸15％、氧化铝4％、磷酸二氢铵25％、丙烯酰胺5％、氯化铵4％、乙烯基三甲氧基硅烷4％、失水山梨醇脂肪酸酯10％、硼酸7％、氢氧化镁12％和纯净水30％。
其中，所述复合柔软剂由以下重量百分比原料组成：
二甲基二硅氧烷15％、戊二醛8％、氯化镁15％、三乙醇胺油酸皂15％、丙烯酸15％、羟基硅油20％、三乙醇胺酯基季铵盐15％、咪唑啉季铵盐15％、双十八烷基二甲基氯化铵10％、二牛油烷基二甲基氯化铵5％和异丙醇5％。
根据本发明的实施例，还提供了一种阻燃复合服装面料的生产方法。
如图1所示，
该阻燃复合服装面料的生产，包括以下步骤：
步骤S101：分别取活性碳纤维与聚苯并咪唑纤维分类，制备成功能纤维复合料；取聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维进行分类，制备成抗燃纤维复合料；
步骤S103：将纳米级砭石细粉、海藻酸钠、甘油辛酸酯与功能纤维复合料混合，获得混合料一；
步骤S105：将阻燃腈纶、聚酯树脂、过氧化二异丙苯、羟丙基二淀粉磷酸酯和石墨烯颗粒与抗燃纤维复合料混合，获得混合料二；
步骤S107：将混合料一和混合料二进行混合，在混合过程中，将一半的复合柔软剂和一半的复合阻燃剂，混合后，放入熔融纺丝机中，在190-200℃下进行纺丝，得纺丝成品；
步骤S109：进行加捻-并条-粗纱-细纱步骤，随后进行印染，并在印染过程中，将另一半的复合柔软剂和一半的复合阻燃剂，投入其中，并在投入后进行搅拌同时利用声波震荡，持续5-15min；
步骤S1011：将处理后的成品取出清洗脱水并放入干燥箱内干燥，络筒、并纱、倍捻、整经、织布，最终生产面料，并对面料整理定型，完成制备。
其中，用于上述步骤S103中，功能纤维复合料的混合步骤：在80-100°环境下，每搅拌混合20min降低温度至60-70℃，静置5min，重新加热到80-100℃，搅拌20min，直至搅拌总时长达到60min。
其中，用于上述步骤S105中，抗燃纤维复合料的混合步骤：在70-85℃环境下，每搅拌混合20min降低温度至55-65℃，静置5min，重新加热到70-85℃，搅拌20min，直至搅拌总时长达到60min。
其中，用于上述步骤S103、步骤S105和步骤S107中，混合步骤为：将纤维材料放入带孔容器中，浸泡在剩余材料内，并保持持续的旋转，搅拌30-50min，静置6-12h。
对比例1：
对比例1与实施例1的区别在于使用三元共聚硅油代替复合柔软剂，使用主机阻燃剂代替复合阻燃剂。
对以上实施例1-3和对比例1的面料进行性能测试，结果如表1。
抑菌性能测试：参照《GB15979-1995，一次性使用卫生用品卫生标准》；
氧指数测试：参照GB/T5454-1997规定的纺织品燃烧性能试验氧指数法；
保暖率测试：
参照标准：GB/T11048-2008。
试验仪器：采用SFJJ-606PC织物保温性试验仪；
弯曲长度测量：
参照标准：GB/T18318-2001。
试验仪器：LLY-01型电子硬挺度仪。
拉伸性能测试：
参照GB3916-1997。
采用YG061-1500单纱强力测试仪。
表1
结果表明，由表1可知实施例1-3制备的阻燃复合服装面料相比于对比例1制备的面料，有更好阻燃性、抗菌性、抗拉强度、保暖性和更好的弯曲柔软性保暖性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：三维多层仿形机织物实现纬向垂纱的方法及装置