阻燃纤维处理液及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 阻燃纤维处理液及其制备方法和应用 (Flame-retardant fiber treatment fluid and preparation method and application thereof ) 是由 许文君 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种阻燃纤维处理液,由如下重量份的成分组成：杂化硅氧烷预聚物100份,光引发剂0.5-3份,流平剂0.1-0.5份,第一溶剂200-500份,所述杂化硅氧烷预聚物由有机硅单体、烷氧基金属盐、蒸馏水和第二溶剂反应得到。并提供了阻燃纤维处理液的制备方法和应用。本发明提供的阻燃纤维处理液,通过有机硅单体、烷氧基金属盐在特定的水含量下缩聚,得到杂化有机硅树脂,将这种树脂对涤纶、丙纶等纤维表面处理并UV固化后,纤维表面可以形成特定厚度的杂化有机硅层,达到有效阻燃。且纤维经过杂化有机硅层包覆后,可提高其力学性能。(The invention provides a flame-retardant fiber treatment fluid which comprises the following components in parts by weight: 100 parts of hybrid siloxane prepolymer, 0.5-3 parts of photoinitiator, 0.1-0.5 part of flatting agent and 500 parts of first solvent, wherein the hybrid siloxane prepolymer is obtained by reacting organosilicon monomer, alkoxy metal salt, distilled water and second solvent. And provides a preparation method and application of the flame-retardant fiber treatment fluid. According to the flame-retardant fiber treatment solution provided by the invention, the organic silicon monomer and the alkoxy metal salt are subjected to polycondensation under a specific water content to obtain the hybrid organic silicon resin, and after the resin is used for carrying out surface treatment on fibers such as terylene and polypropylene fibers and carrying out UV curing, a hybrid organic silicon layer with a specific thickness can be formed on the surfaces of the fibers, so that effective flame retardance is achieved. And the mechanical property of the fiber can be improved after the fiber is coated by the hybrid organic silicon layer.)
技术领域：
本发明涉及阻燃剂技术领域，尤其涉及一种阻燃纤维处理液及其制备方法和应用。
背景技术：
涤纶、丙纶等纤维具有质地轻、耐磨性好等优点，在人们的生活中有着比较广泛的应用。但其极易燃烧，大大限制了其应用范围，因此，对涤纶、丙纶等纤维进行阻燃处理具有重要意义。目前的处理方法一般是将阻燃剂作为共聚单体加入到聚合物中，往往工艺复杂，或者是直接对纤维进行表面阻燃后处理，这种方法是将纤维在阻燃处理液中浸泡，然后通过涂布等方式整理到织物表面，但现有的纤维处理液配制工艺复杂，阻燃剂容易析出、脱落，阻燃效果不理想。
发明内容
：本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种能够解决上述问题的阻燃纤维处理液及其制备方法和应用。
实现本发明目的的技术方案是：一种阻燃纤维处理液，由如下重量份的成分组成：杂化硅氧烷预聚物100份，光引发剂0.5-3份，流平剂0.1-0.5份，第一溶剂200-500份，所述第一溶剂的含水率小于0.05％，所述杂化硅氧烷预聚物由有机硅单体、烷氧基金属盐、蒸馏水和第二溶剂预聚得到，所述第二溶剂的含水率小于0.05％，且所述杂化硅氧烷预聚物中有机硅、烷氧基金属盐、蒸馏水和第二溶剂的重量比为100：2-30：1-5：100。
作为优选，所述光引发剂是α-羟基酮类、苯乙酮类、苯偶酰类、酰基磷氧化物、重氮盐、烷基硫鎓盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚引发剂中的一种或多种组合。
作为优选，所述流平剂是有机硅类、丙烯酸酯类、氟素类流平剂中的一种或多种组合。
作为优选，所述第一溶剂是酮类、酯类、苯类、醚类中的一种或多种组合。
作为优选，所述第二溶剂是酮类、酯类、苯类、醚类中的一种或多种组合。
作为优选，所述有机硅单体为2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三丙氧基硅烷中的一种或多种组合。
作为优选，所述烷氧基金属盐为异丙醇铝、异丙醇钛、乙醇铝、乙醇钛和正丁醇铝中的一种或多种组合。
本发明还提供了一种阻燃纤维处理液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)氮气保护下，将定量的将有机硅单体、烷氧基金属盐、蒸馏水和第二溶剂加入反应器，60-100℃反应2-3小时，得到杂化硅氧烷预聚物；
(2)将上述步骤中得到的杂化硅氧烷预聚物与光引发剂、流平剂、第一溶剂按指定比例混合，充分搅拌反应0.5-2小时，反应时使用波长500nm以上的黄光灯照射，反应完成后密封避光储存。
本发明还提供了阻燃纤维处理液的应用，可用作涤纶纤维、氨纶纤维和丙纶纤维的阻燃处理。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种阻燃纤维处理液及其制备方法和应用，通过有机硅单体、烷氧基金属盐在特定的水含量(通过控制蒸馏水的量和溶剂含水量)下缩聚，得到杂化有机硅树脂。通过控制有机硅单体、烷氧基金属盐、水的特定比例，得到主链包含-Si-O-M-O-Si-、-Si-O-Si-、-Si-OH、-M-OH的4种主要结构的树脂，将这种树脂对涤纶、丙纶等纤维表面处理并UV固化后，纤维表面可以形成特定厚度的杂化有机硅层，杂化有机硅层本身是耐热、不燃的，进一步受热后-Si-OH、-M-OH会进一步缩聚生成H2O，达到有效阻燃。且纤维经过杂化有机硅层包覆后，其断裂强度、阻燃、耐磨、等均有不同程度提高，使纤维获得了优异的阻燃性、力学性能，需要的添加量少，阻燃效果好，成本低，易于推广，市场前景十分可观。
具体实施方式
：
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
一种阻燃纤维处理液，由如下重量份的成分组成：杂化硅氧烷预聚物100份，α-羟基酮类光引发剂0.6份，有机硅类流平剂0.45份，第一溶剂(酮类溶剂)200份。所述杂化硅氧烷预聚物由2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、异丙醇铝、蒸馏水和第二溶剂(酮类溶剂)预聚得到，且所述杂化硅氧烷预聚物中2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、异丙醇铝、蒸馏水和酮类溶剂的重量比为100：2：5：100。
因为体系中的水含量需要控制在一定范围内，所以溶剂含水率还是需要控制，第一溶剂和第二溶剂中的中的含水率需小于0.05％，尤其第二溶剂的含水量更需严格控制，另外加的蒸馏水的量需要控制在一定范围内，以控制杂化有机硅适当水解成-Si-OH、-M-OH。
实施例2
一种阻燃纤维处理液，由如下重量份的成分组成：杂化硅氧烷预聚物100份，苯乙酮类光引发剂2份，丙烯酸酯类流平剂0.3份，第一溶剂(酯类溶剂)260份，所述杂化硅氧烷预聚物由2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷、烷氧基金属盐、蒸馏水和第二溶剂预聚得到，且所述杂化硅氧烷预聚物中有机硅、异丙醇钛、蒸馏水和第二溶剂(酯类溶剂)的重量比为100：14：2.5：100。
其他条件同实施例1。
实施例3
一种阻燃纤维处理液，由如下重量份的成分组成：杂化硅氧烷预聚物100份，苯偶酰类光引发剂2.5份，氟素类流平剂0.25份，第一溶剂(苯类溶剂)300份，所述杂化硅氧烷预聚物由2-(3,4-环氧基环己基)乙基三丙氧基硅烷、乙醇铝、蒸馏水和第二溶剂(酮类溶剂)预聚得到，且所述杂化硅氧烷预聚物中2-(3,4-环氧基环己基)乙基三丙氧基硅烷、乙醇铝、蒸馏水和第二溶剂(酮类溶剂)的重量比为100：20：3：100。
其他条件同实施例1。
实施例4
一种阻燃纤维处理液，由如下重量份的成分组成：杂化硅氧烷预聚物100份，磺酰氧基酮光引发剂2.5份，丙烯酸酯类流平剂0.3份，第一溶剂(醚类溶剂)300份，所述杂化硅氧烷预聚物由2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷、正丁醇铝、蒸馏水和第二溶剂(酯类溶剂)预聚得到，且所述杂化硅氧烷预聚物中有机硅、烷氧基金属盐、蒸馏水和第二溶剂的重量比为100：15：3：100。
其他条件同实施例1。
上述各实施例的阻燃纤维处理液的制备方法，包括如下步骤：
(1)氮气保护下，将定量的将有机硅单体、烷氧基金属盐、蒸馏水和第二溶剂加入反应器，60-100℃反应2-3小时，得到杂化硅氧烷预聚物；
(2)将上述步骤中得到的杂化硅氧烷预聚物与光引发剂、流平剂、第一溶剂按指定比例混合，充分搅拌反应0.5-2小时，反应时使用波长500nm以上的黄光灯照射，反应完成后密封避光储存。
上述步骤(2)中，反应过程中有紫外线照射会造成提前凝胶，因此不能用日光灯或太阳光照射，而选用波长500nm以上的黄光灯。
本发明还提供了阻燃纤维处理液的应用，可用作涤纶纤维、氨纶纤维和丙纶纤维的阻燃处理。
处理液制备完成后，将涤纶纤维浸渍其中，干燥，UV光照固化，在纤维表面形成10-100μm的杂化有机硅层，然后通过氧指数来测试本发明的阻燃性能，普通涤纶的极限氧指数是21，实施例1-4的氧指数分别为28.5、29、31、30，具有良好的阻燃性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。