阅读说明：本技术 一种天然阻燃整理剂的制备方法 (preparation method of natural flame-retardant finishing agent ) 是由 许磊 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种天然阻燃整理剂的制备方法,包括以下步骤：(1)将纳米复合材料纳米凹凸棒土和纳米SiO<Sub>2</Sub>用浓度为HCl溶液进行处理制备酸化纳米复合材料；(2)将酸化纳米复合材料用硅烷偶联剂进行修饰得到改性纳米复合材料；(3)将羧甲基壳聚糖与改性纳米复合材料进行反应,制得羧甲基壳聚糖改性的纳米复合材料溶液；(4)向步骤(3)的反应溶液中加入磷酸氢二铵、聚乙二醇、十二烷基二苯醚二磺酸钠、封闭型水性异氰酸酯交联剂、聚乙烯醇、椰油酰单乙醇胺,制得天然阻燃整理剂。该整理剂对面料进行整理后使得面料具有良好的阻燃性能和机械强度,因此,该整理剂在阻燃面料的制备领域具有重要的应用价值。(the invention provides a preparation method of a natural flame-retardant finishing agent, which comprises the following steps: (1) mixing nano-composite material nano-attapulgite and nano-SiO 2 Treating with HCl solution to prepare acidified nanometer composite material; (2) compounding acidified nano powdermodifying the composite material by using a silane coupling agent to obtain a modified nano composite material; (3) reacting carboxymethyl chitosan with the modified nano composite material to prepare carboxymethyl chitosan modified nano composite material solution; (4) and (4) adding diammonium hydrogen phosphate, polyethylene glycol, sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate, a closed water-based isocyanate crosslinking agent, polyvinyl alcohol and cocoyl monoethanolamine into the reaction solution obtained in the step (3) to obtain the natural flame-retardant finishing agent. After the finishing agent finishes the fabric, the fabric has good flame retardant property and mechanical strength, so that the finishing agent has important application value in the field of preparation of flame retardant fabrics.)

一种天然阻燃整理剂的制备方法

技术领域

本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种天然阻燃整理剂的制备方法。

背景技术

天然纤维物品具有优良的透水性、透气性、舒适性、良好的生物降解性等，使得它们广泛地应用于日常生活的各个方面。然而，这些产品在燃烧时的最低需氧量均较小，遇到火星或在较高的温度下极易发生着火的风险，并且火势蔓延较快，进而对人们的生命及财产造成严重的危害。因此，将天然纤维原料经过阻燃处理，阻止氧气和热量传输，赋予其阻燃性能，对于防止着火的发生起到重要的作用。

现有的阻燃剂主要包含卤系、磷系、氮系、硫系、硅系，以及氢氧化物等，使用最为广泛的阻燃剂是卤系阻燃剂。虽然其阻燃性能优异，然而用其阻燃整理的材料在高温条件下会放出卤化氢等对环境和人体有害的物质，会对环境造成第二次污染。含氮阻燃剂在实际使用的过程中一般和其它类型的复配阻燃剂使用。磷系阻燃剂的制备过程相对复杂，并且价格昂贵。

因此绿色环保的高性能阻燃剂成为本领域研究的主要方向，纳米材料已广泛应用于多个领域的研究，其具有稳定性好、绿色环保等优点，然而其附着力较差，从而导致其阻燃性能较差。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种天然阻燃整理剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种天然阻燃整理剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）在搅拌的条件下将纳米复合材料以10-20%的质量比加入浓度为1-10%的HCl溶液中，在30-40℃的温度下搅拌反应5-10h，通过抽滤获得沉淀物，并将其用去离子水洗涤直至洗至中性；将处理后的纳米复合材料在60℃的温度下进行真空干燥，并将干燥后的纳米复合材料进行研磨、过筛得到酸化纳米复合材料；

（2）在搅拌的条件下将步骤（1）制得的酸化纳米复合材料以10-20%的质量比加入到无水乙醇中，持续搅拌5-10min后，加入终浓度为5-10%的硅烷偶联剂，在搅拌的条件下将温度缓慢升至50-70℃，保持此温度反应5-8h后，待反应体系降至室温后采用抽滤并用无水乙醇洗涤2-3次，将收集的纳米复合材料进行真空干燥、研磨、过筛得到改性纳米复合材料；

（3）将羧甲基壳聚糖溶于水溶液中配制成质量分数20-40%，然后在搅拌的条件下加入步骤（2）制得的改性纳米复合材料，在搅拌的条件下将温度缓慢升至70-90℃，保持此温度继续反应3-6h，即制得羧甲基壳聚糖改性的纳米复合材料溶液；

（4）向50-80份步骤（3）的反应溶液中加入磷酸氢二铵10-20份、聚乙二醇5-10份、十二烷基二苯醚二磺酸钠4-8份、封闭型水性异氰酸酯交联剂6-12份、聚乙烯醇3-6份、椰油酰单乙醇胺2-5份，在40-60℃的温度下继续搅拌反应3-5h，制得天然阻燃整理剂；

所述的纳米复合材料为质量比为（1-5）：（1-3）的纳米凹凸棒土和纳米SiO₂。

进一步的，所述步骤（1）、（2）的过筛目数为50-100目。

进一步的，所述步骤（2）中的硅烷偶联剂为KH550、KH572或DL602。

优选的，所述步骤（4）中各原料的重量份为：步骤（3）的反应溶液65份、磷酸氢二铵15份、聚乙二醇8份、十二烷基二苯醚二磺酸钠6份、封闭型水性异氰酸酯交联剂9份、聚乙烯醇4.5份、椰油酰单乙醇胺3.5份。

进一步的，所述纳米凹凸棒土的粒径为10-25nm，纳米SiO₂的粒径为40-80nm。

本发明所述的制备方法制得的天然阻燃整理剂。

本发明所述的整理剂对纺织面料进行整理的方法，包括以下步骤：

（1）将整理剂用去离子水稀释5-10倍；

（2）将面料以1：10-20的浴比浸入整理剂中进行三浸三轧处理，处理温度为40-60℃，处理时间为60-90min，轧余率为70-90%，然后置于80℃烘干，再于120摄氏度烘焙1-2min。

有益效果：本发明提供了一种天然阻燃整理剂的制备方法，该整理剂以纳米凹凸棒土和纳米SiO₂作为纳米复合材料，首先该材料使用酸化处理暴露出表面的羟基基团，然后在材料表面修饰硅烷偶联剂使得材料表面的羟基和硅烷偶联剂的硅醇基发生反应，再利用硅烷偶联剂另一端的活性基团与壳聚糖进行反应，从而制得壳聚糖改性的纳米复合材料，纳米复合材料不仅具有良好的阻燃特性，同时，通过壳聚糖能够提高与面料的附着力，进一步提高材料在面料表面结合的牢固性，再与其他功能助剂进行复配，赋予了面料良好的阻燃性能和机械强度。该整理剂对棉麻面料进行处理后的极限氧指数LOI高达52，燃烧速率低至2.8mm/s，经该整理剂处理后提高了面料的断裂强力，其断裂强力高达453.8N，面料的断裂伸长率虽然有下降的趋势，然而其下降幅度较低，对面料整体的机械性能不会产生较大的影响。因此，本发明制得的整理剂在阻燃面料的制备领域具有重要的使用价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1

一种天然阻燃整理剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）在搅拌的条件下将纳米复合材料以15%的质量比加入浓度为5%的HCl溶液中，在35℃的温度下搅拌反应8h，通过抽滤获得沉淀物，并将其用去离子水洗涤直至洗至中性；将处理后的纳米复合材料在60℃的温度下进行真空干燥，并将干燥后的纳米复合材料进行研磨、过筛得到酸化纳米复合材料；

（2）在搅拌的条件下将步骤（1）制得的酸化纳米复合材料以15%的质量比加入到无水乙醇中，持续搅拌5-10min后，加入终浓度为8%的硅烷偶联剂，在搅拌的条件下将温度缓慢升至60℃，保持此温度反应6.5h后，待反应体系降至室温后采用抽滤并用无水乙醇洗涤2-3次，将收集的纳米复合材料进行真空干燥、研磨、过筛得到改性纳米复合材料；

（3）将羧甲基壳聚糖溶于水溶液中配制成质量分数30%，然后在搅拌的条件下加入步骤（2）制得的改性纳米复合材料，在搅拌的条件下将温度缓慢升至80℃，保持此温度继续反应4.5h，即制得羧甲基壳聚糖改性的纳米复合材料溶液；

（4）向65份步骤（3）的反应溶液中加入磷酸氢二铵15份、聚乙二醇8份、十二烷基二苯醚二磺酸钠6份、封闭型水性异氰酸酯交联剂9份、聚乙烯醇4.5份、椰油酰单乙醇胺3.5份，在50℃的温度下继续搅拌反应4h，制得天然阻燃整理剂；

所述的纳米复合材料为质量比为1：1的纳米凹凸棒土和纳米SiO₂。

所述步骤（1）、（2）的过筛目数为80目。

所述步骤（2）中的硅烷偶联剂为KH550。

所述纳米凹凸棒土的粒径为10-20nm，纳米SiO₂的粒径为50-60nm。

本发明所述的整理剂对纺织面料进行整理的方法，包括以下步骤：

（1）将整理剂用去离子水稀释8倍；

（2）将面料以1：15的浴比浸入整理剂中进行三浸三轧处理，处理温度为50℃，处理时间为75min，轧余率为80%，然后置于80℃烘干，再于120摄氏度烘焙1-2min。

实施例2

一种天然阻燃整理剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）在搅拌的条件下将纳米复合材料以10%的质量比加入浓度为1%的HCl溶液中，在30℃的温度下搅拌反应5h，通过抽滤获得沉淀物，并将其用去离子水洗涤直至洗至中性；将处理后的纳米复合材料在60℃的温度下进行真空干燥，并将干燥后的纳米复合材料进行研磨、过筛得到酸化纳米复合材料；

（2）在搅拌的条件下将步骤（1）制得的酸化纳米复合材料以10%的质量比加入到无水乙醇中，持续搅拌5-10min后，加入终浓度为5%的硅烷偶联剂，在搅拌的条件下将温度缓慢升至50℃，保持此温度反应5h后，待反应体系降至室温后采用抽滤并用无水乙醇洗涤2-3次，将收集的纳米复合材料进行真空干燥、研磨、过筛得到改性纳米复合材料；

（3）将羧甲基壳聚糖溶于水溶液中配制成质量分数20%，然后在搅拌的条件下加入步骤（2）制得的改性纳米复合材料，在搅拌的条件下将温度缓慢升至70℃，保持此温度继续反应3h，即制得羧甲基壳聚糖改性的纳米复合材料溶液；

（4）向50份步骤（3）的反应溶液中加入磷酸氢二铵10份、聚乙二醇5份、十二烷基二苯醚二磺酸钠4份、封闭型水性异氰酸酯交联剂6份、聚乙烯醇3份、椰油酰单乙醇胺2份，在40℃的温度下继续搅拌反应3h，制得天然阻燃整理剂；

所述的纳米复合材料为质量比为1：2的纳米凹凸棒土和纳米SiO₂。

所述步骤（1）、（2）的过筛目数为50目。

所述步骤（2）中的硅烷偶联剂为KH572。

所述纳米凹凸棒土的粒径为15-25nm，纳米SiO₂的粒径为40-50nm。

本发明所述的整理剂对纺织面料进行整理的方法，包括以下步骤：

（1）将整理剂用去离子水稀释5倍；

（2）将面料以1：10的浴比浸入整理剂中进行三浸三轧处理，处理温度为40℃，处理时间为60min，轧余率为70%，然后置于80℃烘干，再于120摄氏度烘焙1-2min。

实施例3

一种天然阻燃整理剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）在搅拌的条件下将纳米复合材料以12%的质量比加入浓度为3%的HCl溶液中，在33℃的温度下搅拌反应6h，通过抽滤获得沉淀物，并将其用去离子水洗涤直至洗至中性；将处理后的纳米复合材料在60℃的温度下进行真空干燥，并将干燥后的纳米复合材料进行研磨、过筛得到酸化纳米复合材料；

（2）在搅拌的条件下将步骤（1）制得的酸化纳米复合材料以12%的质量比加入到无水乙醇中，持续搅拌5-10min后，加入终浓度为6%的硅烷偶联剂，在搅拌的条件下将温度缓慢升至55℃，保持此温度反应6h后，待反应体系降至室温后采用抽滤并用无水乙醇洗涤2-3次，将收集的纳米复合材料进行真空干燥、研磨、过筛得到改性纳米复合材料；

（3）将羧甲基壳聚糖溶于水溶液中配制成质量分数25%，然后在搅拌的条件下加入步骤（2）制得的改性纳米复合材料，在搅拌的条件下将温度缓慢升至75℃，保持此温度继续反应4h，即制得羧甲基壳聚糖改性的纳米复合材料溶液；

（4）向50-80份步骤（3）的反应溶液中加入磷酸氢二铵12份、聚乙二醇6份、十二烷基二苯醚二磺酸钠5份、封闭型水性异氰酸酯交联剂7份、聚乙烯醇4份、椰油酰单乙醇胺3份，在45℃的温度下继续搅拌反应3.5h，制得天然阻燃整理剂；

所述的纳米复合材料为质量比为2：1的纳米凹凸棒土和纳米SiO₂。

所述步骤（1）、（2）的过筛目数为60目。

所述步骤（2）中的硅烷偶联剂为DL602。

所述纳米凹凸棒土的粒径为10-15nm，纳米SiO₂的粒径为50-60nm。

本发明所述的整理剂对纺织面料进行整理的方法，包括以下步骤：

（1）将整理剂用去离子水稀释6倍；

（2）将面料以1：12的浴比浸入整理剂中进行三浸三轧处理，处理温度为45℃，处理时间为70min，轧余率为75%，然后置于80℃烘干，再于120摄氏度烘焙1-2min。

实施例4

一种天然阻燃整理剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）在搅拌的条件下将纳米复合材料以20%的质量比加入浓度为10%的HCl溶液中，在40℃的温度下搅拌反应10h，通过抽滤获得沉淀物，并将其用去离子水洗涤直至洗至中性；将处理后的纳米复合材料在60℃的温度下进行真空干燥，并将干燥后的纳米复合材料进行研磨、过筛得到酸化纳米复合材料；

（2）在搅拌的条件下将步骤（1）制得的酸化纳米复合材料以20%的质量比加入到无水乙醇中，持续搅拌5-10min后，加入终浓度为10%的硅烷偶联剂，在搅拌的条件下将温度缓慢升至70℃，保持此温度反应8h后，待反应体系降至室温后采用抽滤并用无水乙醇洗涤2-3次，将收集的纳米复合材料进行真空干燥、研磨、过筛得到改性纳米复合材料；

（3）将羧甲基壳聚糖溶于水溶液中配制成质量分数40%，然后在搅拌的条件下加入步骤（2）制得的改性纳米复合材料，在搅拌的条件下将温度缓慢升至90℃，保持此温度继续反应6h，即制得羧甲基壳聚糖改性的纳米复合材料溶液；

（4）向80份步骤（3）的反应溶液中加入磷酸氢二铵20份、聚乙二醇10份、十二烷基二苯醚二磺酸钠8份、封闭型水性异氰酸酯交联剂12份、聚乙烯醇6份、椰油酰单乙醇胺5份，在40-60℃的温度下继续搅拌反应5h，制得天然阻燃整理剂；

所述的纳米复合材料为质量比为4：1的纳米凹凸棒土和纳米SiO₂。

所述步骤（1）、（2）的过筛目数为100目。

所述步骤（2）中的硅烷偶联剂为KH550。

所述纳米凹凸棒土的粒径为2025nm，纳米SiO₂的粒径为70-80nm。

本发明所述的整理剂对纺织面料进行整理的方法，包括以下步骤：

（1）将整理剂用去离子水稀释10倍；

（2）将面料以1：20的浴比浸入整理剂中进行三浸三轧处理，处理温度为60℃，处理时间为90min，轧余率为90%，然后置于80℃烘干，再于120摄氏度烘焙1-2min。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于，对比例1的整理剂中未添加步骤（1）-（3）制得的羧甲基壳聚糖改性的纳米复合材料溶液。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于，对比例2的整理剂去掉了步骤（3）的过程。

将实施例1-4以及对比例1-2制得的整理剂对棉麻面料进行整理后的面料特性如表1所示，从表1中得出，本发明所制得的整理剂对面料具有良好的阻燃性能，其极限氧指数LOI高达52，燃烧速率低至2.8mm/s，经该整理剂处理后提高了面料的断裂强力，其断裂强力高达453.8N，面料的断裂伸长率虽然有下降的趋势，然而其下降幅度较低，对面料整体的机械性能不会产生较大的影响。因此，本发明制得的整理剂在阻燃面料的制备领域具有重要的使用价值。

表1

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