織物阻燃劑合成實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)二、織物阻燃整理劑的合成及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆张鹚岣视王ゼ岸掖蓟柞Ｂ鹊暮铣煞椒?，及兩種中間體合成硼酸雙甘基雙二乙醇基磷酰氯的合成方法。文獻(xiàn)綜述 近年來，由于城市建筑更為密集，人口密度增大，各種建筑材料、裝飾材料用量急劇增大，火災(zāi)引起的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失呈上升趨勢(shì)?；馂?zāi)已成為最經(jīng)常、最普遍地威脅公共和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一。此外，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，火災(zāi)中的傷亡事故，有80%左右是由于火災(zāi)前期材料熱解時(shí)產(chǎn)生的有毒氣體和煙霧使人窒息無法逃生所造成的。因此，在提高材料阻燃性的同時(shí)，應(yīng)盡量減少熱裂解或燃燒生成的有毒氣體和煙量。研究清潔、高效、與材料相容性好的無鹵阻燃劑成為阻燃材料發(fā)展的重中之重。隨著

2、各類民用和產(chǎn)業(yè)用紡織品的消費(fèi)量迅速增加，特別是各種室內(nèi)裝飾、艙內(nèi)裝飾織物和床上用品的需求量日益增加，由紡織品引起的火災(zāi)也不斷增加。本世紀(jì)60年代日本、歐美等發(fā)達(dá)國家對(duì)紡織品的阻燃整理提出了要求，并制定了各類紡織品的阻燃標(biāo)準(zhǔn)，我國也制定了相應(yīng)的阻燃標(biāo)準(zhǔn)、明確提出了阻燃制品的測(cè)試方法和技術(shù)指標(biāo)，對(duì)紡織阻燃的質(zhì)量控制提供了保證。在應(yīng)用方面，從紡織品的種類和適用場(chǎng)所限制非阻燃織物。 四、阻燃機(jī)理1覆蓋層理論：阻燃劑在高溫下能形成玻璃狀或穩(wěn)定泡沫覆蓋層，具有隔熱、隔氧、阻止可燃?xì)怏w向外逸出，起到阻燃作用。2不燃?xì)怏w理論：阻燃劑受熱分解出不燃?xì)怏w，將纖維素分解出來的可燃?xì)怏w濃度沖淡到燃燒下限以下。3吸熱理

3、論：阻燃劑在高溫下，發(fā)生吸熱反應(yīng)，降低溫度阻止燃燒蔓延。此外，織物整理后能將熱量迅速傳出，致使纖維素達(dá)不到著火燃燒的溫度。4化學(xué)反應(yīng)論(催化脫水論)：阻燃劑在高溫下，作為路易斯酸與纖維素發(fā)生反應(yīng)，使纖維催化脫水炭化，減少可燃?xì)怏w的產(chǎn)生。 五、阻燃整理方法1浸軋焙烘法：阻燃整理工藝中應(yīng)用最廣的一種工藝。工藝流程為浸軋-預(yù)烘-焙烘-后處理。浸軋液一般由阻燃劑、催化劑、樹脂、潤濕劑和柔軟劑組成，配制成水溶液或乳液進(jìn)行整理。2浸漬-烘燥法：又稱吸盡法。是將織物在阻燃液中浸漬一定時(shí)間后，再干燥焙烘使阻燃液被纖維聚合體吸收。3有機(jī)溶劑法：該法是使用非水溶性的阻燃劑，其優(yōu)點(diǎn)是阻燃整理時(shí)的能耗低。但在實(shí)際操作

4、中，要注意溶劑的毒性和燃燒性。4涂布法：將阻燃劑混入樹脂內(nèi)，靠樹脂的粘合作用使阻燃劑固著在織物上。根據(jù)機(jī)械設(shè)備的不同分為刮刀涂布法和澆鑄涂布法。 我國紡織品阻燃的發(fā)展趨勢(shì) 1.加強(qiáng)阻燃纖維的開發(fā)和研究目前，以對(duì)織物進(jìn)行后整理而獲得具有阻燃性持久及賦予高性能、多功能等特點(diǎn)的阻燃紡織品及其加工工藝是阻燃纖維發(fā)展的方向和趨勢(shì)。但目前我國生產(chǎn)和使用最多的是阻燃整理織物，包括純棉、純滌綸、純毛、滌棉和各種混紡的耐久性阻燃織物和純棉、粘膠、純滌綸非耐久性洗滌阻燃織物，阻燃纖維織物的生產(chǎn)和使用量很少，年產(chǎn)量只有100噸左右。隨著人民生活與環(huán)境條件的不斷改善，人們對(duì)阻燃紡織品性能要求越來越高，應(yīng)投入力量和資金

5、加大阻燃纖維的開發(fā)。 2.加強(qiáng)阻燃紡織品多功能化的研究目前多數(shù)阻燃纖維或織物僅具有阻燃功能，不能滿足某些部門的特殊要求，如阻燃拒水、阻燃拒油、阻燃抗靜電，發(fā)展阻燃多功能產(chǎn)品勢(shì)在必行。如在生產(chǎn)方法上采用多種形式相結(jié)合，對(duì)阻燃纖維織物進(jìn)行防水、拒油整理；采用阻燃纖維紗與導(dǎo)電纖維交織以生產(chǎn)抗靜電的阻燃纖維；利用阻燃纖維與高性能纖維進(jìn)行混紡交織生產(chǎn)耐高溫織物；采用阻燃纖維與棉粘膠等纖維混紡以改善最終產(chǎn)品舒適性并降低成本等。 3.開發(fā)新型低毒低煙、無污染的阻燃劑生產(chǎn)阻燃聚丙烯纖維所選用的阻燃劑，是將溴系轉(zhuǎn)向磷氮體系阻燃劑及膨脹型阻燃劑，利用其與聚合物相容性好、用量少，熱穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，生產(chǎn)低煙、低毒無腐

6、蝕且無滴落的阻燃聚丙烯纖維。生產(chǎn)阻燃腈綸所選用的阻燃劑將從鹵系轉(zhuǎn)向磷氮體系阻燃劑，纖維除具有阻燃特性外，還兼具抗靜電功能，這種具有雙抗功能的腈綸發(fā)煙低、毒性小，后序加工性能及使用性能良好。阻燃聚酰胺的發(fā)展方向是尋求持久高效、防滴落、毒性低、煙塵小，以及各項(xiàng)物理性能指標(biāo)影響小的阻燃新品種，將從目前的溴系轉(zhuǎn)向磷系進(jìn)而向氮系發(fā)展。阻燃聚酯的生產(chǎn)是向具有高附加值的纖維系列方向發(fā)展，選用的阻燃劑將由溴系轉(zhuǎn)向磷系化合物并增加其它復(fù)合功能，如抗靜電、低起球、抗菌易染色等。合成一種具酸源、炭源和氣源三位一體的膨脹型阻燃劑是當(dāng)今阻燃研究的一個(gè)熱點(diǎn)。此外，提高膨脹型阻燃劑的熱穩(wěn)定性，滿足聚合物高溫加工的需要，也是

7、膨脹型阻燃劑今后的發(fā)展方向。1實(shí)驗(yàn)原理中間體的合成原理中間體的水解原理目標(biāo)產(chǎn)物的合成原理乙二胺三聚氰胺乙醇胺苯胺實(shí)驗(yàn)過程（一）合成方法雙三羥甲基丙烷雙硫代磷酰氯(中間體)的合成（1） 組裝儀器，查看是否能正常使用。（2） 向裝有溫度計(jì)、冷凝回流裝置、攪拌器的四口燒瓶中加入一定量三氯硫磷（計(jì)算好三氯硫磷和雙三羥一定配比）。（3） 打開攪拌棒，打開冷凝回流裝置（防止三氯硫磷揮發(fā)），控溫在5055左右。（4） 按照一定比例，向四口瓶中分批加入研磨好的雙三羥甲基丙烷（粉末狀），加入完畢約4060min ，待其完全溶解。（5） 開始緩慢升溫至7275恒溫。反應(yīng)約5h左右（從加入雙三羥甲基丙烷開始計(jì)時(shí)），

8、此期間進(jìn)行減壓抽濾約3.5h，產(chǎn)生的HCl氣體用NaOH水溶液吸收，揮發(fā)的三氯硫磷經(jīng)冷凝管回流。（6） 反應(yīng)5h后，停止反應(yīng)，開始減壓蒸餾約11.5h（油浴控溫7276左右，真空度為0.090.095MPa），得到乳白色中間體（雙三羥甲基丙烷雙硫代磷酰氯），經(jīng)干燥后得到乳白色固體，測(cè)量其產(chǎn)率。烷基硫磷酸酯鹽的合成（1） 取少量中間體35g于四口瓶中，分批23次加入二氧六環(huán)進(jìn)行溶解，每次加入46ml，反復(fù)進(jìn)行蒸餾（去除多余的三氯硫磷等雜質(zhì)），控溫7276條件下11.5h。（2） 加入一定量蒸餾水（過量）進(jìn)行水解1h。（3） 水解后的產(chǎn)物按照1:2摩爾比分批加入中和試劑三聚氰胺，在8288反應(yīng)約4

9、h，（4） 進(jìn)行抽濾，得到紫色固態(tài)產(chǎn)物，再經(jīng)高溫干燥（100以上），得到白色固態(tài)粉末，即為目標(biāo)產(chǎn)物（烷基硫磷酸酯鹽）。實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉電源和冷卻水。實(shí)驗(yàn)裝置圖65抽真空 1.鐵架臺(tái) 2.控溫溫度計(jì) 3.攪拌槳 4.攪拌馬達(dá)5.三口燒瓶6.電熱套 圖一 硼酸甘油酯合成反應(yīng)裝置圖回收尾氣 1.鐵架臺(tái) 2.攪拌馬達(dá) 3.溫度計(jì) 4.冷凝管5.滴定管 6.攪拌漿 7.恒溫油浴鍋 8.四口燒瓶 圖二 合成裝置圖1加熱套 2四口燒瓶 3電動(dòng)攪拌器 4直型型冷凝管5錐形瓶 6抽慮瓶 7真空泵 8溫度計(jì) 圖三 二氧六環(huán)減壓蒸餾裝置 （二）阻燃整理工藝1、主要實(shí)驗(yàn)材料、化學(xué)品和儀器腈綸織物，產(chǎn)物，燒杯，玻璃棒，

10、均勻軋車，熱定型機(jī)。2、實(shí)驗(yàn)配方及工藝流程實(shí)驗(yàn)配方：產(chǎn)物用量 25%浴比 1：50工藝流程：浸軋預(yù)烘（80，3min）焙烘（160，3min或5min）3實(shí)驗(yàn)步驟按實(shí)驗(yàn)配方用蒸餾水配制整理液，將準(zhǔn)備好的純棉織物在放有整理液的燒杯中浸泡，待浸泡3分鐘后，放到均勻軋車上浸軋，要求帶液率為80-90。數(shù)據(jù)記錄表格序 號(hào)干 重(g)濕 重(g)帶液率(%)原布6.3011.3079.37坯布6.9011.9072.46將上述的純棉織物放到預(yù)先升溫到80攝氏度的烘箱中預(yù)烘5分鐘，然后放到預(yù)先升溫到160攝氏度的熱定型機(jī)中焙烘5分鐘。整理后的試樣留作測(cè)定織物的阻燃性能的測(cè)定。（三）織物性能的測(cè)定1、主要實(shí)

11、驗(yàn)材料和儀器 防皺整理前后純棉織物；YG541D型全自動(dòng)數(shù)字型織物阻燃性能儀2、操作步驟 2、操作步驟首先將整理織物固定在垂直燃燒架上，打開電源和煤氣通氣閥，點(diǎn)火通過調(diào)節(jié)出氣旋鈕調(diào)節(jié)火焰高度，調(diào)好后按啟動(dòng)鍵穩(wěn)定燃燒30s后，裝置自動(dòng)接觸織物并燃燒12s。燃燒結(jié)束后，關(guān)閉通氣閥門，關(guān)閉電源。 3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄火焰燃燒高度（）火焰燃燒底部寬度（）火焰燃燒中部最大寬度（）坯布30原布30 思考題1、阻燃劑的阻燃劑機(jī)理是什么？ 阻燃劑是通過若干機(jī)理發(fā)揮其阻燃作用的，如吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、不燃?xì)怏w的窒息作用等。多數(shù)阻燃劑是通過若干機(jī)理共同作用達(dá)到阻燃目的。 （1）、 吸熱作用 任何燃燒在較短

12、的時(shí)間所放出的熱量是有限的，如果能在較短的時(shí)間吸收火源所放出的一部分熱量，那么火焰溫度就會(huì)降低，輻射到燃燒表面和作用于將已經(jīng)氣化的可燃分子裂解成自由基的熱量就會(huì)減少，燃燒反應(yīng)就會(huì)得到一定程度的抑制。在高溫條件下，阻燃劑發(fā)生了強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，吸收燃燒放出的部分熱量，降低可燃物表面的溫度,有效地抑制可燃性氣體的生成，阻止燃燒的蔓延。Al(OH)3阻燃劑的阻燃機(jī)理就是通過提高聚合物的熱容，使其在達(dá)到熱分解溫度前吸收更多的熱量，從而提高其阻燃性能。這類阻燃劑充分發(fā)揮其結(jié)合水蒸汽時(shí)大量吸熱的特性，提高其自身的阻燃能力。 （2）、 覆蓋作用 在可燃材料中加入阻燃劑后，阻燃劑在高溫下能形成玻璃狀或穩(wěn)定泡沫覆

13、蓋層，隔絕氧氣，具有隔熱、隔氧、阻止可燃?xì)怏w向外逸出的作用，從而達(dá)到阻燃目的。如有機(jī)阻磷類阻燃劑受熱時(shí)能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)更趨穩(wěn)定的交聯(lián)狀固體物質(zhì)或碳化層。碳化層的形成一方面能阻止聚合物進(jìn)一步熱解，另一方面能阻止其內(nèi)部的熱分解產(chǎn)生物進(jìn)入氣相參與燃燒過程。 （3）、 抑制鏈反應(yīng) 根據(jù)燃燒的鏈反應(yīng)理論，維持燃燒所需的是自由基。阻燃劑可作用于氣相燃燒區(qū)，捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。如含鹵阻燃劑，它的蒸發(fā)溫度和聚合物分解溫度相同或相近，當(dāng)聚合物受熱分解時(shí)，阻燃劑也同時(shí)揮發(fā)出來。此時(shí)含鹵阻燃劑與熱分解產(chǎn)物同時(shí)處于氣相燃燒區(qū)，鹵素便能夠捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。 （4）、 不燃?xì)怏w窒息作用 阻燃劑受熱時(shí)分解出不燃?xì)怏w，將可燃物分解出來的可燃?xì)怏w的濃度沖淡到燃燒下限以下。同時(shí)也對(duì)燃燒區(qū)內(nèi)的氧濃度具有稀釋的作用，阻止燃燒的繼續(xù)