[发明专利]一锅法制备超疏水阻燃纺织物的方法

说明书

本发明公开了一锅法制备超疏水阻燃纺织物的方法。该方法先采用氧等离子体电晕对对纺织物处理；在25‑50℃下，将有机溶剂、正硅酸乙酯、端羟基聚二甲基硅氧烷和聚磷酸铵混合，得混合液，加入纺织物，搅拌，使聚磷酸铵通过氢键作用沉积在纺织物的表面；调节混合液的pH值为8‑9；持续搅拌，正硅酸乙酯与端羟基聚二甲基硅氧烷发生脱水缩合反应，生成的聚硅氧烷‑二氧化硅杂化物与聚磷酸铵形成具有微纳结构的复合涂层，包覆在纺织物表面；漂洗，烘干，得到纺织物具有优异超疏水性能和阻燃性能；本发明采用简便的一锅法，工艺简单、条件温和，且原料来源广泛、价格低廉，有利于进行大规模工业生产。

技术领域

本发明涉及超疏水及阻燃材料领域，具体涉及一种一锅法制备超疏水阻燃纺织物的方法。

背景技术

日常生活中大量使用的纺织物都是易燃物，且目前世界上许多火灾都是由纺织品着火蔓延而引起的，已对人类生命财产安全造成了巨大的损害。因此很有必要对这些纺织物进行阻燃处理。

目前，比较方便、有效的纺织物阻燃处理方法是表面改性法。常见的表面改性方法有浸渍法、化学接枝法、层层组装法及溶胶凝胶法。Zhang等采用氨基化碳纳米管和聚磷酸铵为原料，通过层层组装技术在苎麻表面构造出一种性能优异的阻燃涂层，但是组装次数高达20次(Construction of flame retardant nanocoating on ramie fabric vialayer‐by‐layer assembly of carbon nanotube and ammonium polyphosphate[J].Nanoscale,2013,5(7):3013‐3021.)。这些用表面改性法处理得到的阻燃材料多数是亲水的，具有不耐污、不防水的缺点，且经过水浸或水洗后会出现阻燃剂流失及阻燃效果下降等问题。常用的方法是采用聚氨酯等胶黏剂来减少阻燃剂的损失，然而这些胶黏剂一般不具有阻燃作用，与阻燃剂也没有协效作用，无法进一步提高材料的阻燃性能。已有研究表明提高阻燃材料的疏水性可有效减少水浸或水洗引起的阻燃剂损失。有机硅作为一种低表面能的物质，具有绿色环保、耐高温及难燃等优点，不仅常作为聚合物阻燃剂用于耐火隔热等领域，也广泛应用于制备疏水涂层、提高材料的疏水性能。此外，有研究表明，在燃烧时，有机硅的物理阻隔效应与磷氮阻燃剂的膨胀效应具有协效作用，复配后可进一步提高材料的阻燃性能。

目前关于超疏水阻燃涂层的研究仍较少。在此之前，Chen等通过层层组装技术，用膨胀型阻燃剂和含氟聚倍半硅氧烷制备了一种兼具阻燃和超疏水自愈合能力的棉织物(Intumescent flame‐retardant and self‐healing superhydrophobic coatings oncotton fabric[J].ACS Nano,2015,9(4):4070‐4076.)。这种方法所制备的纺织物虽然性能优异，但原料含氟聚倍半硅氧烷的制备成本过高，且层层组装法存在操作繁琐、耗时长的问题，限制了实际的生产和应用。Xue等利用浸轧技术将聚磷酸铵和含氟丙烯酸酯涂覆到棉织物表面，制备出一种超疏水阻燃棉织物(Fabrication of superhydrophobic cottontextiles with flame retardancy[J].Cellulose,2016,23(2):1471‐1480.)。该法有利于连续化生产，但后续固化温度高达170℃，能耗较大。Zhang等将蒙脱土、聚磷酸铵与乙烯基三甲氧基硅烷和棉织物加入水中，通过自组装技术和溶胶凝胶反应，制备出一种具有疏水及阻燃效果的棉织物(Flame retardant and hydrophobic coatings on cotton fabricsvia sol‐gel and self‐assembly techniques[J].Journal of ColloidInterfaceScience,2017,505:892‐899.)。该方法操作简单、成本低廉，但是不能在织物表面构造出具有低表面能微纳结构的复合涂层，表面接触角只有120°，因此无法实现超疏水性能。因此，发展一种简便易行、经济高效的方法来制备性能优异的超疏水阻燃纺织物显得尤为重要。

发明内容