【《阻燃水性聚氨酯在纺织领域的应用探究》2000字】

阻燃水性聚氨酯在纺织领域的应用探究涂层整理是当今纺织工业中的一个主要部分，在全球纺织整理剂中，涂层剂占据了25%以上，利用涂料整理能够提高产品的质量，从而提高产品的附加值。在纺织涂层整理剂中，阻燃水性聚氨酯得到了广泛的应用。1.１织物涂层剂织物涂饰整理剂，简称涂层剂，是一种能在织物表面均匀涂覆而成的聚合物。在织物整理中，采用涂层剂进行整理后，可以使面料具有独特的造型、手感和多种特殊性能，使产品的附加值大大提高。近几年，涂层产品的市场规模不断扩大，应用数量也在不断增加，产量也在逐年上升。目前，全球30%的纺织品都是经过涂层整理的，而涂层剂的消耗量则是占纺织助剂总量的50%。所以，目前国内外对涂层材料的研究越来越多。1.2水性聚氨酯织物涂层剂目前主要发展的是水性聚氨酯涂层剂。其具有优良的涂层柔韧性、手感柔软、强度高、耐磨、耐溶剂、耐低温，可形成耐水性和透水性优良的多孔膜，但其成本相对较高。近年来，推出了一种新型水性聚氨酯涂层材料，不仅防水透气，而且具有温度控制功能，即使环境温度变化或人体发热出汗，也能让使用者感到舒适。1.3阻燃水性聚氨酯织物涂层剂的研究进展根据阻燃水性聚氨酯不同分类，阻燃水性聚氨酯织物涂层剂也可分为共混复配型和反应型两类。（1）共混复配型阻燃水性聚氨酯织物涂层剂共混复配型阻燃水性聚氨酯织物涂层剂主要是通过添加与水性聚氨酯相关的添加剂和使用特殊的制备工艺，得到稳定的阻燃水性聚氨酯乳液。Thomas.L等[38]制备了膨胀型阻燃水性聚氨酯涂层，聚氨酯本身用作碳源，聚磷酸铵用作酸源，三聚氰胺用作气体源，形成主要用于涂层织物的膨胀体系。由于聚氨酯本身形成碳，因此不需要额外的碳源，添加的固体量明显减少，从而可获得透明的阻燃涂层。此外，固体添加量减少，涂层织物的单位面积增重减少，也降低了涂层对其他性能的影响，如纺织品的手感等。（2）反应型阻燃水性聚氨酯织物涂层剂反应型阻燃水性聚氨酯是将阻燃剂作为原料或者扩链剂，通过化学反应将其引入到水性聚氨酯分子链中，从而使制得的聚氨酯材料本身拥有阻燃能力。反应型阻燃水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法主要有两类：共聚合法和预聚合-扩链法[39]。Funda、Celebi[40]等以甲醛、季戊四醇、苯基二氯化膦和醋酸为原料合成出一种含磷化合物（磷苯二羟基），然后将其接入到水性聚氨酯分子链中，从而制备出含磷阻燃水性聚氨酯涂料。将这种涂料整理到织物上，通过燃烧测试等对织物的阻燃性进行测试。实验测试表明，织物燃烧的残炭量随着磷含量的增加而增加。再用锥形量热仪测试这种新型改性聚氨酯乳胶膜的燃烧性能，结果发现，聚氨酯膜的热释放速率、总释放热、有效燃烧热、生烟速率等性能参数均显著下降，这说明改性后的聚氨酯膜阻燃性提高。刘红呐[41]以N,N-双（2-羟乙基）磷酸二乙酯（DEPA）、三羟甲基丙烷、全氟己基乙醇（S104）为原料制备出一种同时具有阻燃、防污功能的织物整理剂（DPUF），然后以二浸二轧的方式整理到织物上。通过红外光谱（FT‐IR）和X‐射线光电子能谱仪（XPS）对DPUF主组分的结构进行表征，对空白棉织物和整理后棉织物分别进行了锥形量热测试，并对测试后织物进行拍照（如图4-1所示），空白织物燃烧后留下的炭层较少，而经阻燃整理后的织物燃烧后留下了较为完整的炭层，这说明其阻燃性能明显提高了。对其进行LOI测试后结果表明，经DPUF整理后的棉织物，其LOI值从17.4%提高到了21.2%，显著提高了棉织物的阻燃性能。图4-1棉织物经锥形量热测试后照片：（a）空白织物（b）整理后织物[41]尹东旭[42]以一种新型有机磷阻燃中间体10-（2,5-二羟基苯基）-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO-BQ）与异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚醚二元醇N210为原料，反应制备出环境友好型阻燃水性聚氨酯，并将其应用到涤纶织物的涂层整理。将所制得的FR-PU乳液涂于两种不同厚度的聚酯纤维上，通过纵向燃烧法对两种纤维的阻燃效果进行了测定，结果表明：经阻燃处理后的纤维阻燃效果可达B1级，经水洗30遍后，其阻燃效果仍可达到国家B2标准，具有较好的耐水洗性和抗熔滴能力。通过热重分析以及锥形量热仪对其热稳定性进行分析，结果表明经阻燃整理后的织物的引燃时间大大延长，初始分解温度提前，热释放速率下降，这表明织物的阻燃性能大大提升。形貌表征（如图4-2、图4-3）显示阻燃前的涤纶织物燃烧后生成的残炭表面是连续均匀的，光滑且致密，而经过阻燃整理后织物燃烧后的残炭有许多小孔洞，隔热隔氧，织物的热稳定性得到了较大的提高。图4-2薄织物阻燃前后燃烧残炭的SEM图[42]图4-3厚织物阻燃前后燃烧残炭的SEM图[42]Zhu[43]等以聚醚二醇（PPG）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）为原料一种水性聚氨酯，然后往其分子链中引入OP550和蒽醌型发色基团DV26，最终合成了一种带有颜色的彩色阻燃水性聚氨酯（DOWPU），并将其应用到涤纶织物上（织物涂层制备流程如图4-4）。对其进行性能测试，结果表明当DV26含量为2%，OP550含量为10%时，DOWPU的热释放速率峰值降低至410.8kW/m2，LOI值达到29.7%，点燃时间增加了3s。另外，对其进行垂直燃烧测