梳状硅/磷/氮协效阻燃抗菌复合功能助剂的制备及其在纤维素织物的应用

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棉织物由于其良好的手感和吸湿透气性而被广泛的应用于服装、家居等各个领域,而黏胶织物也具有穿着舒适、易于染色、可纺性好而和棉织物等各种纺织纤维混纺,从而使得到的织物同时具有棉织物和黏胶织物的双重优点。但同时由于纤维素纤维的易燃性和吸湿性,使得织物在实际使用过程中容易发生火灾和滋生细菌。因此,对于织物的阻燃和抗菌研究显得尤为重要。本文成功合成了一种梳状硅/磷/氮协效阻燃抗菌复合功能助剂,可以通过交联剂成功接枝到纤维素织物上。研究内容如下:(1)以二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、亚磷酸二甲酯、多聚甲醛为原料,成功合成了一种硅/磷/氮阻燃抗菌整理剂,通过傅里叶变换红外、1H NMR和31P NMR对整理剂的结构进行了表征,同时通过热重分析整理剂的热稳定性能。(2)将合成的阻燃抗菌整理剂通过轧-烘-焙工艺整理到棉织物上,并进行单因素实验得到最佳整理工艺。通过极限氧指数、垂直燃烧测试、扫描电镜、能量色谱X射线衍射、热重和锥形量热法分别对整理后棉织物的可燃性、热稳定性能以及燃烧行为进行了分析;还通过扫描电镜(SEM)对棉织物整理前后的残炭形貌进行了分析;同时能量色谱X射线衍射(EDX)对整理后棉织物燃烧前后的元素含量进行分析;对整理后织物的抗菌性能和拉伸断裂强力也做了分析。最终结论如下:整理剂用量为300 g/L,PBTCA用量为100 g/L,整理温度为30°C,整理时间为30 min,两浸两轧(轧余率为80%)后,在70°C下预烘5 min,130°C焙烘120 s为最佳整理工艺;经过整理的棉织物的极限氧指数可以达到28.2%,且没有阴燃和续燃现象;在空气和氮气氛围下整理后棉织物的失重温度早于纯棉织物,残炭率分别为12.8%和42.7%;锥形量热测试中点燃时间大于纯棉织物,最大热释放速率和有效燃烧热也明显小于纯棉织物;经过整理的棉织物对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均在95%以上;工艺最优化下整理的棉织物经纬向强力分别下降了2.8%和18.7%。(3)通过轧-烘-焙工艺将阻燃抗菌整理剂应用棉/黏混纺织物,并通过单因素实验得到最佳整理工艺。结论如下:整理剂用量为500 g/L,PBTCA用量为150g/L,整理温度为50°C,整理时间为40 min,两浸两轧(轧余率为80%)后,在70°C下预烘5 min,130°C焙烘150 s。并通过极限氧指数、垂直燃烧测试、热重测试和锥形量热仪对整理后织物的阻燃性、热稳定性和燃烧行为进行分析。即整理后的棉/黏混纺织物的极限氧指数可达到30.2%,且阴燃时间和续燃时间皆为0 s,在氮气和空气氛围下整理后织物先于棉/黏混纺织物,残炭率分别为40.2%和12.2%,明显大于未整理织物;通过锥形量热测试可知整理后织物点燃时间大于棉/黏混纺织物,最大热释放速率和有效燃烧热小于棉/黏混纺织物。经过整理的棉/黏混纺织物对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均在95%以上;工艺最优化下的棉/黏混纺织物拉伸强力几乎没有下降。
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