一种阻燃剂及其制备方法和应用

本发明涉及功能纺织品，尤其涉及一种阻燃剂及其制备方法和应用。背景技术：1、21世纪以来，随着科学技术的发展和人民生活质量的提高，各种各样的纺织品被应用于民用、工业、军事等各个领域，但与之相伴的是各种纺织品引起的火灾等问题，给人民的生活带来了极大的安全隐患和财产损失。涤纶，是应用范围最广、使用量最大的一种合成纤维，但其极限氧指数(loi)只有21％左右，属于易燃品。因此，制备具有阻燃性能的涤纶织物，降低涤纶织物在使用过程中可能造成的火灾隐患，具有十分重要的意义。2、有机膦酸酯类阻燃剂能够发挥凝聚相阻燃机理及气相阻燃机理，对于涤纶织物具有用量少、阻燃性能优异、耐水洗性好等优点，目前应用于涤纶织物效果较好的膦酸酯类阻燃剂主要为环状膦酸酯，其合成过程的最高反应温度通常在140℃以上，反应时间通常在10h以上，另外在用合成的产品整理涤纶织物的过程中，也需要在大于100℃的温度下烘干，从阻燃剂的合成到处理得到阻燃涤纶织物的整个阶段，会产生相当大的能耗，如专利cn111377967a中，以亚磷酸三甲酯、三羟甲基丙烷为原料，先经酯交换反应得到中间产物，再在催化剂作用下，经重排反应得到环状膦酸酯阻燃剂，尽管其已经大大缩短了反应时间，但仍然要经过两步反应且第二步反应温度在170℃以上，能耗较高；另外，目前一些阻燃涤纶织物的制备过程繁琐，需要用到对人体或环境有害的添加剂，且制备的阻燃涤纶织物耐水洗性能较差，如专利cn 117166244a中，以三聚氰胺与氯磷酸二甲酯为主要原料进行反应，然后将取代产物、甲醛和涤纶面料进行反应制得阻燃涤纶面料，但制备的阻燃涤纶面料极限氧指数小于30%，仅能承受5次水洗，且制备过程中用到了甲醛这种对人体有害的物质；专利cn 113089330b中，以苯甲基膦酸二甲酯、乙二醇、聚乙二醇(peg)为原料，以醋酸锌和三氧化二锑为复合催化剂，合成了涤纶耐久阻燃剂，经该阻燃剂整理得到的涤纶织物具有优异的阻燃性能及耐水洗性能，但该阻燃剂合成需要多个步骤，且分别需要170-190℃及220-240℃的高温条件，能耗较高。技术实现思路1、本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种阻燃剂及其制备方法和应用，免去了目前涤纶用阻燃剂环状膦酸酯反应时间长、能耗高的合成步骤，大大缩短和降低了从合成阻燃剂到制备耐水洗阻燃涤纶织物整个过程的制备时间和能耗，烷基膦酸二甲酯与多羟基烷烃协同使阻燃涤纶织物的阻燃性能优异，由于烷基膦酸二甲酯与涤纶聚酯结构相似的特性，其与织物间有较强的的亲和力，同时膦酸酯结构中的甲氧基与多羟基烷烃的羟基之间以及羟基与羟基之间能够形成氢键，使阻燃剂结构更加稳定，因此阻燃剂与涤纶织物具有较强的结合力。2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：3、本发明的第一目的是提供一种阻燃剂，所述阻燃剂由烷基膦酸二甲酯、多羟基烷烃、醇与水的混合溶液组成，所述烷基膦酸二甲酯的质量浓度为2.5%~20%，所述多羟基烷烃与所述烷基膦酸二甲酯的摩尔比为1：（0.33~1），所述醇与水的体积比为1：（0.1~1）；4、所述烷基膦酸二甲酯的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、异丙基、异丁基和异戊基中的至少一种；5、所述多羟基烷烃的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、异丙基、异丁基和异戊基中的至少一种；6、所述混合溶液中的醇包括乙醇、1-丙醇、2-丙醇、正丁醇、叔丁醇、正辛醇、乙二醇、丙三醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、异丙醇、环己醇中的至少一种。7、本发明的第二目的是上述阻燃剂的制备方法，将所述烷基膦酸二甲酯、多羟基烷烃、醇与水的混合溶剂混合，配制成阻燃剂，所述烷基膦酸二甲酯的质量浓度为2.5%~20%，所述多羟基烷烃与所述烷基膦酸二甲酯的摩尔比为1：（0.33~1），所述醇与水的体积比为1：（0.1~1）；8、所述烷基膦酸二甲酯的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、异丙基、异丁基和异戊基中的至少一种；9、所述多羟基烷烃的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、异丙基、异丁基和异戊基中的至少一种；10、所述混合溶液中的醇包括乙醇、1-丙醇、2-丙醇、正丁醇、叔丁醇、正辛醇、乙二醇、丙三醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、异丙醇、环己醇中的至少一种。11、本发明的第三目的是提供上述阻燃剂在制备涤纶及其混纺织物中的应用。12、本发明的第四目的是提供一种耐水洗阻燃剂涤纶织物，所述阻燃涤纶织物的表面设置有如权利要求1所述的阻燃剂。13、本发明的第五目的是提供上述的耐水洗阻燃剂涤纶织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：14、s1、将涤纶织物浸泡于碱液中第一预设时间，然后用去离子水冲洗烘干，得预处理的涤纶织物；15、s2、将预处理的涤纶织物浸渍于如权利要求1所述的阻燃剂溶液中第二预设时间，然后干燥，得到耐水洗阻燃剂涤纶织物。16、进一步的，在步骤s1中，所述第一预设时间为22~24h。17、进一步的，在步骤s1中，所述碱液为1.0-1.5mol/l的氢氧化钠溶液。18、进一步的，在步骤s1中，所述烘干的温度为60~80℃。19、进一步的，在步骤s2中，所述浸渍处理的浴比为1:10-1:20。20、进一步的，在步骤s2中，干燥的温度为150~160℃，时间为2~6h。21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：22、（1）本发明提供的一种阻燃剂，由烷基膦酸二甲酯、多羟基烷烃、醇与水的混合溶液组成，免去了目前涤纶用阻燃剂环状膦酸酯反应时间长、能耗高的合成步骤，大大缩短和降低了从合成阻燃剂到制备耐水洗阻燃涤纶织物整个过程的制备时间和能耗，烷基膦酸二甲酯与多羟基烷烃协同使阻燃涤纶织物的阻燃性能优异，由于烷基膦酸二甲酯与涤纶聚酯结构相似的特性，其与织物间有较强的的亲和力，同时膦酸酯结构中的甲氧基与多羟基烷烃的羟基之间以及羟基与羟基之间能够形成氢键，使阻燃剂结构更加稳定，因此阻燃剂与涤纶织物具有较强的结合力。23、（2）本发明提供的一种阻燃剂的制备方法简单、制备成本低，制备过程绿色环保，易实现规模化生产。24、（3）本发明提供的一种耐水洗阻燃涤纶织物通过浸渍-烘干处理得到，使用醇与水的混合溶剂改善了涤纶织物本身疏水导致的以水为溶剂时阻燃剂在织物上难以扩散的问题，高温处理使阻燃剂扩散至纤维内部，由于烷基膦酸二甲酯及涤纶织物的疏水性，在水洗时，水分子难以进入纤维内部，因而难以破坏阻燃剂与织物间的作用力，耐水洗性能优异。25、（4）本发明提供的一种耐水洗阻燃涤纶织物的制备方法使用膦酸酯型阻燃剂与多羟基烷烃对涤纶织物进行后整理，由于膦酸酯结构与涤纶的聚酯结构具有结构相似性，同时使用醇与水的混合溶剂减弱了涤纶本身的疏水性带来的负面影响，阻燃剂分子可以更加容易扩散至纤维内部，而在水洗时，由于烷基膦酸二甲酯及涤纶的疏水性使得水分子难以破坏阻燃剂与涤纶间的结合；制备的耐水洗阻燃涤纶织物展现出较好的耐水洗性能。26、简单，制备成本低，制备过程绿色环保，易实现规模化生产。