Page 182 - 《精细化工》2020年第4期

·816· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

Key words: phosphorus-nitrogen flame retardant; formaldehyde-free; cotton fabrics; flame retardant
finishing; dyeing and finishing auxiliaries

棉织物作为一种天然面料，因其优异的生物降 VEGA3 扫描电子显微镜，捷克泰思肯公司；Advance
解性、透气性、柔软舒适性而被广泛应用于服装、 Ⅲ型核磁共振波谱仪，德国 Bruker 公司。
[1]
床上用品、窗帘和地毯等 。但棉纤维的极限氧指 1.2 合成
[2]
数仅为 18%，属于易燃纤维 。从全球范围看，大 向 250 mL 三口烧瓶中依次加入亚磷酸二甲酯
约 20%的火灾是由纺织品燃烧引起的，这大大限制 23.56 g（0.21 mol），二氧六环 25.00 g（0.28 mol），
了棉织物的使用 [3-4] 。 丙烯酰胺 14.20 g（0.20 mol）。通入 N 2 以除去反应
目前，广泛应用于棉织物阻燃的商品化磷-氮阻 装置内的空气，升温至 40 ℃。缓慢滴加甲醇钠-甲
燃剂主要为 N-羟甲基磷酰基丙酰胺（CP） [5-6] 。其 醇溶液 4.32 g（甲醇钠 0.024 mol），滴加结束后升温
具有固相阻隔、气相稀释和吸热降温等阻燃协同效 至 80 ℃并保温反应 4 h。反应结束后冷却结晶，过
[7]
应 ，效率高、毒性低。整理后的织物表现出优异 滤得 22.80 g 白色固体即为中间体二甲氧基膦酰基
的阻燃性。但整理后的织物受 N-羟甲基的水解及多 丙酰胺，产率 63%。反应路线如下所示。
羟甲基三聚氰胺类交联剂的影响，含有大量的游离
甲醛 [8-9] 。甲醛作为一类致癌物，严重危害着人们的
身体健康。均三嗪结构含有丰富的氮元素，在燃烧

时可释放氨气、氮气等不燃性气体，稀释空气中的 将中间体（19.91 g，0.11 mol），二氧六环（50.00 g，
氧气，同时具有优异的炭化能力和热稳定性 [10-11] 。整
理后的织物在使用过程中无甲醛释放 [12-13] ，因此， 0.57 mol），三乙胺（15.20 g，0.15 mol）依次加入到
250 mL 三口烧瓶中，升温至 50 ℃。将三聚氯氰
三嗪类无甲醛磷-氮阻燃剂在棉织物阻燃方面有很
（9.23 g，0.05 mol）溶解于二氧六环（70.00 g）中，
大的应用潜能。
并用恒压滴液漏斗缓慢加入到三口烧瓶中。滴加结
本文拟以亚磷酸二甲酯、丙烯酰胺及三聚氯氰
束后保温反应 4 h。反应结束后抽滤，收集液体，减
为原料，经加成、取代反应合成磷-氮型无甲醛阻燃
压蒸馏，得 19.24 g 黄色油状液体即为阻燃剂，产率
剂，采用轧烘焙工艺将其应用于棉织物阻燃整理中，
81.3%。反应路线如下所示。
对阻燃剂的结构进行了表征。考察了阻燃棉织物结
构、表面形态及元素组成，并对阻燃棉织物进行阻
燃和热稳定性能测试。以期为三嗪类化合物在棉织
物阻燃整理中的应用提供理论基础。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器
经退煮漂处理后纯棉布，14.75 tex×14.75 tex，
2
138 g/m ，潍坊齐荣纺织有限公司；亚磷酸二甲酯（质
量分数 98%）、甲醇钠-甲醇溶液（甲醇钠质量分数
30%），上海麦克林生化有限公司；丙烯酰胺（化学

纯）、三乙胺（分析纯），上海国药化学试剂有限公 1.3 阻燃棉织物的制备
司；三聚氯氰（化学纯），上海阿拉丁生化科技有限 整理处方：阻燃剂 400 g/L，渗透剂 JFC 2 g/L。
公司；1,4-二氧六环（分析纯），天津北联精细化学 整理工艺：浸轧（室温浸泡 20 min，二浸二轧，
品有限公司；渗透剂 JFC（主要成分脂肪醇聚氧乙 轧余率 100%）→预烘（80 ℃，3 min）→焙烘（160 ℃，
烯醚），河南忠信化工有限公司。 4 min）→水洗→烘干
Nicolet iS50 傅里叶变换红外光谱仪，美国 1.4 表征及性能测试
Nicolet 公司 ； LFY-606B 数显氧指数测定仪、 FTIR：采用衰减全反射法对样品进行测试，波
31
1
–1
LFY-601A 垂直法阻燃性能测试仪，山东省纺织科学 数范围：4000~500 cm 。 HNMR 和 PNMR 测试：
研究院；TG209F3 热重分析仪，德国 NETZSCH 公 以 DMSO-d 6 为溶剂进行测试。LOI 测试：根据 GB/T
司；FTT0007 锥形量热仪，英国 FTT 公司；TESCAN 5454—1997《纺织品燃烧性能试验 氧指数法》测试。