DDPSi-FR阻燃整理对羊毛织物染色性能的影响

1、 DDPSi-FR阻燃整理对羊毛织物染色性能的影响 睢成琳朱顺金崇业贾丽霞单国华摘 要：采用硅磷杂化单体DDPSi-FR对羊毛织物进行轧烘焙阻燃整理，讨论了阻燃整理效果及其对羊毛织物的润湿性能、染色性能、力学性能及防紫外线性能的影响。结果表明：DDPSi-FR阻燃整理能提高羊毛纤维的疏水性，静态接触角增加3.02%;引起LANASOL系列染料染色羊毛织物的色度参数波动，特别是使K/S值下降13.85%;显著提高未染色以及LANASOL系列染料特别是蓝3G染料染色羊毛织物的紫外线防护性能;提高未染色或染色羊毛织物顶破强力，认为由DDPSi-FR与羊毛分子链间的交联作用所致。Key：羊毛;DDPS

2、i-FR;阻燃;染色;防紫外线：TS190.2文献标志码：A：1009-265X（2019）03-0078-04Effect of DDPSi-FR Flame Retardant Finishing on Dyeing Property of Wool FabricSUI Chenglin， ZHU Shun， JIN Chongye， JIA Lixia， SHAN Guohua（College of Textile and Clothing， Xinjiang University， Urumqi 830046， China）Abstract：In this paper， silicon

3、 phosphorus hybrid monomer DDPSi-FR was used to treat wool fabric through rolling and baking flame retardant finishing， and the effect of flame retardant finishing and its influence on the wettability， dyeing properties， mechanical performances and UV protection properties of wool fabric were discus

4、sed. The result showed that DDPSi-FR flame retardant finishing could significantly improve hydrophobicity of wool fiber with static contact angle increased by 4.4%. In addition， it could cause colorimetric parameter fluctuations of wool fabrics dyed by LANASOL series dyes. Especially， it made the K/

5、S value decrease 14.0%. It significantly improved the UV protection property of wool fabrics of undyed and dyed by LANASOL series dyes （especially blue 3G dye）， and enhanced bursting strength of wool fabrics which were not dyed or dyed. This might be due to the crosslinking between DDPSi-FR and wool

6、 molecular chain.Key words：wool; DDPSi-FR; flame retardant; dyeing; UV protection含鹵阻燃剂由于其安全性不足逐渐被含磷、硅、氮等非卤元素阻燃剂替代1-4。将磷、硅等阻燃元素通过杂化反应引入到同一分子结构中，通过元素之间的相互作用，表现出良好的协效阻燃作用和互补性5-6，且适用广泛，是近年来研究的热点之一。9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物DOPO具有环保高效的阻燃性能，且已被证明可以通过选择官能团并调整其DOPO基反应性单体的位点来优化阻燃性能7-11。本文利用研究团队合成一种支链含有苯环的硅磷杂

7、化DDPSi-FR阻燃剂单体12，将其对羊毛织物通过轧烘焙工艺进行阻燃整理。DDPSi-FR的结构如图1所示。相对于原样织物，经DDPSi-FR整理的羊毛织物的损毁炭长减少了55.9%，通过垂直燃烧试验，阻燃级别LOI达到了26.6%，且发烟少，阴燃时间短，离开火源后自熄，炭化层保持较完整12。本文研究了DDPSi-FR阻燃整理对羊毛织物染色性能、润湿性能、力学性能与防紫外线性能的影响。1 实 验1.1 实验材料与仪器实验材料：阻燃剂单体DDPSi-FR（研究团队合成），聚氧乙烯月桂醚（工业纯，上海麦克林生物化学试剂有限公司），元明粉、硫酸铵、乙酸（化学纯，市售）;白色丝光羊毛针织平纹织物（4

8、8 S/2纱线单根纬编，90 g/m2）、白色高支精梳羊毛针织物（48 S/2纱线双根纬编，160 g/m2）、白色精梳羊毛机织物（460 g/m2），均由新疆金塔毛纺织有限公司提供;活性染料：LANASOL红6G 100%、LANSOL黄4G 100%、LANSOL蓝3G 100%，分别简称LR-6G、LY-4G、LB-3G，由新疆天山毛纺织股份公司提供。实验仪器：P-AO型立式气压电动小轧车、YG（B）815D-1型ASX-24旋转式常温小样染色机、Y（B）802N型热风恒温烘箱、SW-24E型耐皂洗牢度仪、YG（B）026H-500织物强力机、YG912E纺织品防紫外线性能测试仪（温州市

9、大荣纺织仪器有限公司）;HB蒸化机（佛山市荟宝染整机械厂）;UItrascan PRO多功能分光测色仪（美国 Hunter Lab公司）;DCAT 21接触角测量仪（德国Dataphysics公司）。1.2 活性染料染色工艺LANASOL系列活性染料2.0%（o.w.f.），元明粉6.0%（o.w.f.），脂肪醇聚氧乙烯醚5.0%（o.w.f.），硫酸铵5.0%（o.w.f.），浴比150，在染色机中，40 入染，以1.0 /min升温至90 ，pH5.0左右保温60 min，水洗、皂洗、漂洗、烘干。1.3 阻燃整理工艺DDPSi-FR乳液100.0 g/L（含固率约30%），聚氧乙烯月桂醚2

10、.0 g/L，浴比120，用乙酸调节整理液pH在6.06.5之间;在小轧车上二浸二轧，轧余率110%，在烘箱中80 预烘5 min，在蒸化机中150 焙烘4 min，水洗晾干。1.4 织物性能的测试1.4.1 润湿性能利用悬滴法测量羊毛织物的静态接触角，并通过光学显微镜和拍照系统，拍摄静态接触角图像测定。1.4.2 色度参数采用D65光源和10视角，测定织物的L*、a*、b*、K/S、C*等。1.4.3 力学性能按GB/T 199762005纺织品顶破强力的测定 钢球法测定。1.4.4 防紫外线性能按GB/T 188302009纺织品 防紫外线性能的评定测定。2 结果与讨论2.1 DDPSi-

11、FR整理对羊毛润湿性能的影响经DDPSi-FR整理后羊毛织物的静态接触角见表1。从表1可以看出，3种规格的羊毛织物静态接触角都有所提高，主要是因为整理后的羊毛纤维表面有聚硅氧烷链段富集，羊毛纤维表面亲水性下降、疏水性增加所致。由此可以推断出DDPSi-FR整理对羊毛织物的润湿性能有所影响。2.2 DDPSi-FR整理对羊毛染色性能的影响未染色的羊毛织物经DDPSi-FR整理后色度参数见表2，用LR-6G、LY-4G、LB-3G染色的羊毛织物经DDPSi-FR整理后色度参数分别见表3。从表2可以看出，与未染色未整理空白织物相比，仅进行DDPSi-FR整理使未染色织物亮度下降，绿度下降，黄度提高，

12、彩度提高。由表3看出，当染色织物再进行DDPSi-FR整理，LR-6G和LY-4G染色织物亮度均下降，红度和黄度均下降，彩度均降低，表观染色深度K/S均下降。由表3看出，而LB-3G染色织物亮度上升，绿度提高，蓝度下降，彩度降低，表观染色深度K/S下降且在3种染料中最显著。分析是在对羊毛织物进行阻燃整理时，DDPSi-FR在酸性条件下水解后可能与羊毛中丝氨酸、苏氨酸和络氨酸中的羟基和精氨酸、赖氨酸中的氨基生成共价键占用了羊毛分子的基团13-14，对LANASOL染料与羊毛的结合产生影响，从而影响了织物的色光。2.3 DDPSi-FR整理对染色羊毛力学性能的影响图2是羊毛织物阻燃整理前后顶破强力

13、的变化，可以看出，DDPSi-FR整理不仅可以提高未染色羊毛针织物的顶破强力，而且可以弥补LB-3G染色对羊毛织物的顶破强力的损失。DDPSi-FR整理在两种情况的提升的顶破强力均为7 N，说明整理后DDPSi-FR与羊毛发生的结合影响了羊毛织物的强力15。2.4 DDPSi-FR整理对染色羊毛防紫外线的影响图3是3种羊毛织物DDPSi-FR整理后紫外线防护的变化。从图3可知，针对LY-4G染色或再进行DDPSi-FR整理，3种类型羊毛织物的紫外防护系数（UPF）的变化规律类似，即织物类型本身对UPF影响显著，致密厚重织物具有更好的紫外防护效果;DDPSi-FR整理对UPF的增加有利，但增效幅

14、度有限;染色与阻燃整理具有防护增效作用，但不具有加和性。未染色的羊毛织物经DDPSi-FR整理后防紫外线性能见表4，用LR-6G、LY-4G、LB-3G染色的羊毛织物经DDPSi-FR整理后防紫外线性能分别见表5。图3可以看出DDPSi-FR整理对相对轻薄的针织物防紫外线性能的增加优于高支针织物，且针织物的增幅高于机织物，分析由于DDPSi-FR可沉积在羊毛纤维上，减小了稀薄织物的孔隙率，从而增加了防紫外效果，而对于原本孔隙率就小的致密织物的增效就相对低。从表4可知，针对轻薄型织物，DDPSi-FR整理对降低未染色羊毛織物的透射比（tUVA和tUVB）效果显著。表5可以看出单纯的LANASOL

15、系列染料对降低羊毛织物TUVA和TUVB同样有效;同时DDPSi-FR整理对降低染色羊毛织物TUVA和TUVB具有一定的增效作用，其中对LB-3G染色增效明显，但对此种轻薄织物仍是不能达到紫外防护等级。3 结 论a）经DDPSi-FR整理的三类羊毛织物，静态接触角的提高的幅度为1.20%3.02%，羊毛织物疏水性有所增加。b）DDPSi-FR对高支精梳羊毛针织物的整理，会在不同程度上影响LANASOL系列染料的色度参数L*、a、b或C*等，其中表观染色深度K/S值下降3.91%13.85%。c）由于硅磷杂化单体DDPSi-FR与羊毛分子链存在的交联反应，白色或染色高支精梳羊毛针织物经过DDPS

16、i-FR整理后，其顶破强力均会有所增加。d）DDPSi-FR整理会显著降低未染色羊毛织物以及LANASOL蓝3G染色羊毛织物对UVA与UVB的透射比，以及显著提高其紫外防护系数UPF。Reference：1 PANDEY D， KULKARNI M S，VRAT P. Thermal degradation and combustion behavior of a modified intumescent flame-retardant ABS compositeJ. Insulating Materials，2010，23（4）：473-486.2 SHREE V，SEN A K. Stud

17、y of thermal and flame behavior of phosphorus-based silica for epoxy compositesJ. Journal of Sol-Gel Science and Technology， 2017（5）：1-11.3 CHEN M J，SHAO Z B，WANG X L，et al. Halogen-free flame-retardant flexible polyurethane foam with a novel nitrogen-phosphorus flame retardantJ. Industrial & Engine

18、ering Chemistry Research，2012，51（29）：9769-9776.4 FOROUHARSHAD M，MONTAZER M，MOGHADAM M B，et al. Preparation of flame retardant wool using zirconium acetate optimized by CCDJ. Thermochimica Acta，2011，520（1-2）：134-138.5 朱云朋.磷/硅化合物复配对真丝的协效阻燃改性D.苏州：苏州大学，2013.6 钱立军，孙楠，许国志.分子间磷杂菲与磷腈双基协同阻燃环氧树脂研究J.工程塑料应用，201

19、3，41（7）：4-7.7 HAMCIUC C， SERBEZEANU D， CARJA I D， et al. Effect of DOPO units and of polydimethylsiloxane segments on the properties of epoxy resinsJ. Journal of Materials Science，2013，48（24）：8520-8529.8 GU L， CHEN G， YAO Y. Two novel phosphorus-nitrogen-containing halogen-free flame retardants of h

20、igh performance for epoxy resinJ. Polymer Degradation & Stability，2014，108：68-75.9 LIN C H， LIN H T， SIE J W， et al. Facile，one-pot synthesis of aromatic diamine-based phosphinated benzoxazines and their flame-retardant thermosetsM/ Journal of Polymer Science Part A： Polymer Chemistry， 2011，48：4555-4566.10 SUN D， YAO Y. Synthesis of three novel phosphorus-containing flame retardants and their application in epoxy resinsJ. Polymer Degradation & Stability，2011，96（10）：1720-1724.11 XU WEIHUA， WIRASAPUTRA ALVIANTO， LIU SHUMEI. Highly eff