本發明涉及紡織品功能整理領域，具體的說是提供一種將膨脹阻燃體系施加于紡織品的途徑，賦予紡織品阻燃功能。
背景技術：
滌綸是一種熱塑性纖維，受熱時，由于其熔點與著火點之間的溫差，使纖維材料在裂解前軟化、收縮、熔融。熔融物滴落脫離本體可使燃燒中斷。對滌綸的阻燃多從該思路出發，通過促進熔融物快速滴落和自熄賦予滌綸阻燃性。棉纖維受熱時先分解，產生可燃性氣體，當有足夠氧氣時，便會燃燒，最終形成極少量炭殘渣。滌綸與棉在燃燒性能上的不同，使滌棉混紡織物在受熱時，產生“燭芯效應”，即棉燃燒生成的炭形成骨架，阻止滌綸燃燒時的熔融物滴落，熔融的滌綸又成為燃料，支持燃燒。
如能通過減少熔滴、促進成炭的方式賦予滌綸阻燃性，不僅能減少熔滴造成的二次傷害，也為解決滌棉阻燃提供一種思路。
膨脹阻燃體系是一類集磷、碳、氮等核心元素為一體的復合阻燃體系，受熱時能在被阻燃材料表面形成膨脹碳層。此碳層在凝聚相中能起到隔氧、隔熱和防熔滴的作用。現有技術膨脹阻燃體系在紡織品上的施加主要采用涂層的方法，需用粘合劑，但大多粘合劑助燃，影響整理品阻燃效果。因此，需要探索效果更好的將膨脹阻燃體系施加于紡織品的方法。
將溶膠凝膠法用于織物阻燃整理是一種較新的方法。以硅烷為前驅體，通過溶膠凝膠法可在織物表面形成一層硅凝膠薄膜。如果在制成的溶膠中，將阻燃體系摻雜其中，織物浸軋或浸漬該摻雜溶膠后，烘干處理使溶膠發生縮合反應在織物表面形成凝膠，在此過程中阻燃劑被包覆于凝膠網絡結構。據已有研究，在一些含磷-硅的阻燃體系中，磷元素主要促進聚合物燃燒時成炭，而硅元素能使所形成的炭層更穩定，體現硅-磷協同阻燃作用。采用溶膠凝膠法將膨脹阻燃體系施加于織物，可避免粘合劑可能帶來的助燃問題，同時利用硅和膨脹阻燃體系的協同阻燃作用，增強阻燃效果。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是滌綸織物燃燒時熔滴現象嚴重，滌棉織物阻燃困難，涂層阻燃整理可能帶來粘合劑助燃問題，提供一種通過溶膠凝膠法將膨脹阻燃體系施加到織物上的途徑，整理后的滌綸織物具有很好的阻燃抗熔滴性，棉或滌棉織物具有很好的阻燃效果。
本發明的上述目的是通過如下方案予以實現：
一種將膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠施加于滌綸、棉或滌棉混紡織物的阻燃整理方法，其特征在于，包括：
第一步：將乙醇和水混合，攪拌均勻，邊攪拌邊滴加硅烷前驅體，調節反應體系pH值，升溫，攪拌保溫反應一定時間，得硅溶膠；
第二步：在所述的硅溶膠中加入膨脹阻燃體系，繼續攪拌保溫反應一定時間，得到膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠；
第三步：將滌綸、棉或滌棉混紡織物用浸軋法施加膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠，經預烘和焙烘，使所述的膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠在織物上凝膠化，得到具有阻燃功能的滌綸、棉或滌棉混紡織物。
優選地，所述的硅烷前驅體為四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四丁氧基硅烷、二乙氧基甲基苯基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、1，4-二(三乙氧基甲硅烷基)苯、1，2-二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷、乙基三乙氧基硅烷或甲基三甲氧基硅烷。
優選地，所述的硅烷前驅體、乙醇和水的摩爾比為1∶(5-30)∶(2-20)，反應體系pH值調節為1-6，反應溫度為25-80℃，反應時間為2-8h。
優選地，所述的膨脹阻燃體系包含酸源和/或碳源和/或氣源。所述膨脹阻燃體系酸源為聚磷酸銨，以硅烷、三聚氰胺、聚氨酯或環氧樹脂改性的聚磷酸銨，三聚氰胺焦磷酸鹽，或三聚氰胺聚磷酸鹽；碳源為多元醇類如季戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、淀粉或山梨醇，含羥基的水性聚丙烯酸酯，含羥基的水性聚氨酯，含羥基的有機硅改性聚氨酯，聚丙烯酸酯，聚丙烯酸酯改性聚氨酯，聚氨酯改性聚丙烯酸酯，聚苯乙烯改性聚丙烯酸酯，或三嗪類低聚物；氣源為三聚氰胺或三聚氰胺鹽，雙氰胺，胍或胍鹽，或脲。
優選地，所述的在硅溶膠中加入的膨脹阻燃體系質量百分比為15-30％，繼續攪拌保溫時間為0.5-2h。
優選地，所述的預烘的溫度為60-100℃，時間為3-10min。
優選地，所述的焙烘的溫度為150-180℃，時間為3-5min。
與現有技術比較，本發明的有益效果在于：
1、將膨脹阻燃體系摻雜溶膠施加于織物，賦予織物以阻燃性能的思路，為織物阻燃整理提供了一種新途徑：(1)可避免涂層阻燃整理可能帶來的粘合劑助燃問題；(2)經通常所用的軋烘方法即可實現，工藝簡單，操作方便。
2、利用硅和膨脹阻燃體系的協同阻燃作用，增強阻燃效果。
3、所得滌綸整理品燃燒無熔滴，具有很好的阻燃抗熔滴性。
4、所得棉或滌棉整理品氧指數高，阻燃效果好。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
本發明所用原料均市售可得。
實施例1
一種將膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠施加于滌綸織物的阻燃整理方法，具體步驟為：
將乙醇230g和水45g加入500ml四口燒瓶混合，攪拌均勻，邊攪拌邊滴加四乙氧基硅烷104g(四乙氧基硅烷∶無水乙醇∶水＝1∶10∶5，摩爾比)，20min內滴加完，調節體系pH值至3-4，升溫至40℃，攪拌保溫反應4h，得到硅溶膠；加入聚磷酸銨67g(聚合度為1000以上)，質量百分比為15％)，繼續攪拌保溫反應2h，得到膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠。
將滌綸織物浸軋上述膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠，經預烘(80℃×5min)和焙烘(180℃×3min)，使所述的膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠在織物上凝膠化，得到具有阻燃抗熔滴功能的滌綸織物。
實施例2
一種將膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠施加于滌綸織物的阻燃整理方法，具體步驟為：
將乙醇69g和水162g加入500ml四口燒瓶混合，攪拌均勻，邊攪拌邊滴加四甲氧基硅烷45.6g(四甲氧基硅烷∶無水乙醇∶水＝1∶5∶30，摩爾比)，20min內滴加完，調節體系pH值至6-7，升溫至80℃，攪拌保溫反應2h，得到硅溶膠；加入聚磷酸銨55.3g(聚合度為1000以上，質量百分比為16％)和季戊四醇13.8g(質量百分比為4％)，繼續攪拌保溫反應2h，得到膨脹阻燃體系摻雜的硅溶膠。
滌綸織物浸軋上述膨脹阻燃體系摻雜的硅溶膠，經預烘(80℃×5min)和焙烘(180℃×3min)，使所述的膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠在織物上凝膠化，得到具有阻燃抗熔滴功能的滌綸織物。
實施例3
一種將膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠施加于滌綸織物的阻燃整理方法，具體步驟為：
將乙醇230g和水9g加入500ml四口燒瓶混合，攪拌均勻，邊攪拌邊滴加四乙氧基硅烷52g(四乙氧基硅烷∶無水乙醇∶水＝1∶20∶2，摩爾比)，20min內滴加完，調節體系pH值至1-2，升溫至25℃，攪拌保溫反應8h，得到硅溶膠；加入聚磷酸銨59.7g(聚合度為1000以上，質量百分比為16％)、季戊四醇14.9g(質量百分比為4％)和三聚氰胺7.5g(質量百分比為2％)，繼續攪拌保溫反應0.5h，得到膨脹阻燃體系摻雜的硅溶膠。
滌綸織物浸軋上述膨脹阻燃體系摻雜的硅溶膠，經預烘(80℃×5min)和焙烘(180℃×3min)，使所述的膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠在織物上凝膠化，得到具有阻燃抗熔滴功能的滌綸織物。
實施例4
一種將膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠施加于棉織物的阻燃整理方法，具體步驟為：
將乙醇184g和水45g加入500ml四口燒瓶混合，攪拌均勻，邊攪拌邊滴加四乙氧基硅烷104g(四乙氧基硅烷∶無水乙醇∶水＝1∶8∶5，摩爾比)，20min內滴加完，調節體系pH值至3-4，升溫至50℃，在攪拌保溫反應4h，得到硅溶膠；加入聚磷酸銨83g(聚合度為1000以上，質量百分比為20％)，繼續攪拌保溫反應1h，得到膨脹阻燃體系摻雜的硅溶膠。
棉織物浸軋上述膨脹阻燃體系摻雜的硅溶膠，經預烘(80℃×5min)和焙烘(180℃×3min)，使所述的膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠在織物上凝膠化，得到具有阻燃功能的棉織物。
實施例5
一種將膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠施加于滌棉混紡織物的阻燃整理方法，具體步驟為：
將乙醇184g和水45g加入500ml四口燒瓶混合，攪拌均勻，邊攪拌邊滴加四乙氧基硅烷104g(四乙氧基硅烷∶無水乙醇∶水＝1∶8∶5，摩爾比)，20min內滴加完，調節體系pH值至3-4，升溫至50℃，攪拌保溫反應4h，得到硅溶膠；加入聚磷酸銨83g(聚合度為1000以上，質量百分比為20％)，繼續攪拌保溫反應1h，得到膨脹阻燃體系摻雜的硅溶膠。
滌棉混紡織物浸軋上述膨脹阻燃體系摻雜的硅溶膠，經預烘(80℃×5min)和焙烘(180℃×3min)，使所述的膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠在織物上凝膠化，得到具有阻燃功能的紡織品。
對照例6
(1)將乙醇230g與水45g加入500ml四口燒瓶，攪拌均勻，邊攪拌邊滴加四乙氧基硅烷104g(四乙氧基硅烷∶無水乙醇∶水＝1∶10∶5，摩爾比)，20min內滴加完，調節體系pH值至3-4，升溫至40℃，攪拌保溫反應4h，得硅溶膠。
(2)滌綸織物浸軋上述硅溶膠，經烘干，得到整理品。
對照例7
(1)將聚磷酸銨45g與水255g(聚磷酸銨質量百分比為15％)加入到膠體磨中研磨4h，得阻燃分散體系。
(2)滌綸織物浸軋上述阻燃分散體系，經烘干，得到整理品。
對照例8
(1)將聚磷酸銨60g、季戊四醇15g與水225g(聚磷酸銨和季戊四醇的質量百分比分別為20％和5％)加入到膠體磨中研磨4h，得阻燃分散體系。
(2)滌綸織物浸軋上述阻燃分散體系，經烘干，得到整理品。
整理品阻燃性能測試
1.極限氧指數值(LOI)
按“GB/T 5454-1997紡織品燃燒性能試驗氧指數法”測定。
2.垂直燃燒性能
按“GB/T 5455-1997紡織品燃燒性能試驗垂直法”測定。
3.熱重分析(TGA)
用熱重分析儀，稱取樣品5mg左右進行測定，測定氣氛為氮氣或空氣，升溫范圍30～900℃，升溫速率10℃/min，氣體流速20mL/min。
具體測定結果
表1為實施例1-5和對照例6-8所得整理品的垂直燃燒性能和氧指數。
表1
實施例1-3是膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠在滌綸上的應用；實施例4是在棉上的應用；實施例5是在滌棉混紡織物上的應用。
由表1可知，本發明所得到的滌綸織物具有很好的阻燃抗溶滴性。膨脹阻燃體系摻雜硅溶膠(實施例1)比僅用相同量膨脹阻燃體系(對照例7)的整理品氧指數明顯提高，且抑制溶滴效果更顯著；若要達到相近的阻燃效果，僅采用膨脹阻燃體系的整理品所需阻燃劑的量要高(實施例2阻燃劑用量20％，對照例8阻燃劑用量25％)，說明采用溶膠凝膠法可有效減少阻燃劑用量；膨脹阻燃體系中加入氣源(實施例3)能進一步提高整理品的阻燃性能。本發明所提供的阻燃整理途徑對棉織物阻燃效果好，整理品氧指數可達30％以上(實施例4)用于滌棉混紡織物，整理品氧指數可達26.5％(實施例5)。
表2為熱重分析得到的實施例1-3和對照例6-8所得整理品在600℃和800℃時氮氣或空氣下的殘炭量。
表2
由表2可知，本發明所提供的阻燃整理途徑能顯著增加滌綸整理品燃燒后的殘炭量，說明該阻燃體系凝聚相阻燃作用顯著，能有效提高滌綸織物的阻燃抗熔滴性。