織物阻燃劑合成實驗報告

1、實驗二、織物阻燃整理劑的合成及應用實驗實驗目的掌握硼酸甘油酯及二乙醇基磷酰氯的合成方法，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，火災引起的人員傷亡和財產(chǎn)損失呈上升趨勢。火災已成為最經(jīng)常、最普遍地威脅公共和社會發(fā)展的主要災害之一。此外，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，火災中的傷亡事故，有80%左右是由于火災前期材料熱解時產(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，應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也不斷增加。本世紀60年代日本、歐美等發(fā)達國家對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準，我國也制定了相應的阻燃標準、明確提出了阻燃制品的測試方法和技術指標，對紡織阻燃的質(zhì)量控制提供了保證。在應用方面，從紡織品的種類和適用場所限制非阻燃織物。 四、阻燃機理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、阻止可燃氣體向外逸出，起到阻燃作用。2不燃氣體理論：阻燃劑受熱分解出不燃氣體，將纖維素分解出來的可燃氣體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，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，致使纖維素達不到著火燃燒的溫度。4化學反應論(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，使纖維催化脫水炭化，減少可燃氣體的產(chǎn)生。 五、阻燃整理方法1浸軋焙烘法：阻燃整理工藝中應用最廣的一種工藝。工藝流程為浸軋-預烘-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間后，再干燥焙烘使阻燃液被纖維聚合體吸收。3有機溶劑法：該法是使用非水溶性的阻燃劑，其優(yōu)點是阻燃整理時的能耗低。但在實際操作

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)機械設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 1.加強阻燃纖維的開發(fā)和研究目前，以對織物進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。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，人們對阻燃紡織品性能要求越來越高，應投入力量和資金

5、加大阻燃纖維的開發(fā)。 2.加強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)品勢在必行。如在生產(chǎn)方法上采用多種形式相結(jié)合，對阻燃纖維織物進行防水、拒油整理；采用阻燃纖維紗與導電纖維交織以生產(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，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，以及各項物理性能指標影響小的阻燃新品種，將從目前的溴系轉(zhuǎn)向磷系進而向氮系發(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今阻燃研究的一個熱點。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實驗原理中間體的合成原理中間體的水解原理目標產(chǎn)物的合成原理乙二胺三聚氰胺乙醇胺苯胺實驗過程（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、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。反應約5h左右（從加入雙三羥甲基丙烷開始計時），

8、此期間進行減壓抽濾約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5h后，停止反應，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)進行溶解，每次加入46ml，反復進行蒸餾（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反應約4

9、h，（4） 進行抽濾，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，即為目標產(chǎn)物（烷基硫磷酸酯鹽）。實驗完畢后，關閉電源和冷卻水。實驗裝置圖65抽真空 1.鐵架臺 2.控溫溫度計 3.攪拌槳 4.攪拌馬達5.三口燒瓶6.電熱套 圖一 硼酸甘油酯合成反應裝置圖回收尾氣 1.鐵架臺 2.攪拌馬達 3.溫度計 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 圖三 二氧六環(huán)減壓蒸餾裝置 （二）阻燃整理工藝1、主要實驗材料、化學品和儀器腈綸織物，產(chǎn)物，燒杯，玻璃棒，

10、均勻軋車，熱定型機。2、實驗配方及工藝流程實驗配方：產(chǎn)物用量 25%浴比 1：50工藝流程：浸軋預烘（80，3min）焙烘（160，3min或5min）3實驗步驟按實驗配方用蒸餾水配制整理液，將準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先升溫到80攝氏度的烘箱中預烘5分鐘，然后放到預先升溫到160攝氏度的熱定型機中焙烘5分鐘。整理后的試樣留作測定織物的阻燃性能的測定。（三）織物性能的測定1、主要實

11、驗材料和儀器 防皺整理前后純棉織物；YG541D型全自動數(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)好后按啟動鍵穩(wěn)定燃燒30s后，裝置自動接觸織物并燃燒12s。燃燒結(jié)束后，關閉通氣閥門，關閉電源。 3、實驗數(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、阻燃劑的阻燃劑機理是什么？ 阻燃劑是通過若干機理發(fā)揮其阻燃作用的，如吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應、不燃氣體的窒息作用等。多數(shù)阻燃劑是通過若干機理共同作用達到阻燃目的。 （1）、 吸熱作用 任何燃燒在較短

12、的時間所放出的熱量是有限的，如果能在較短的時間吸收火源所放出的一部分熱量，那么火焰溫度就會降低，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減少，燃燒反應就會得到一定程度的抑制。在高溫條件下，阻燃劑發(fā)生了強烈的吸熱反應，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阻燃劑的阻燃機理就是通過提高聚合物的熱容，使其在達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、阻止可燃氣體向外逸出的作用，從而達到阻燃目的。如有機阻磷類阻燃劑受熱時能產(chǎn)生結(jié)構更趨穩(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一步熱解，另一方面能阻止其內(nèi)部的熱分解產(chǎn)生物進入氣相參與燃燒過程。 （3）、 抑制鏈反應 根據(jù)燃燒的鏈反應理論，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，當聚合物受熱分解時，阻燃劑也同時揮發(fā)出來。此時含鹵阻燃劑與熱分解產(chǎn)物同時處于氣相燃燒區(qū)，鹵素便能夠捕捉燃燒反應中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，最終使燃燒反應速度下降直至終止。 （4）、 不燃氣體窒息作用 阻燃劑受熱時分解出不燃氣體，將可燃物分解出來的可燃氣體的濃度沖淡到燃燒下限以下。同時也對燃燒區(qū)內(nèi)的氧濃度具有稀釋的作用，阻止燃燒的繼續(xù)