一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物及其制备方法与流程

本发明属于纺织材料，涉及一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物及其制备方法。

背景技术：

1、随着能源的过度消耗和地球环境的恶化，人们对涂层隔热织物的需求不断增加。目前涂层隔热织物常采用气凝胶、空心玻璃微珠、热膨胀微球等制备隔热涂料。其中，热膨胀微球在隔热涂料的制备中应用较为广泛，热膨胀微球在加热时内部的低沸点液态烷烃气体会汽化产生内部压力，同时热膨胀微球热塑性聚合物外壳软化，表现出良好的膨胀状态，且球内的气体可以使得膨胀后的热膨胀微球表现出较低的导热系数及优异的隔热性能。

2、例如，文献（保温隔热涂料的制备及在涤纶织物中的应用[d]. 上海:东华大学,2023.）采用热膨胀微球作为发泡母粒制备后处理浆料，通过浸渍涂覆工艺及多维编织技术，并经过高温后处理，获得发泡微球/涤纶复合织物。

3、然而，聚酯织物本身就属于易燃物质，阻燃性能差，在采用含有内部含液态烷烃气体的热膨胀微球的浆料浸渍涂覆后，聚酯织物的燃烧行为会更加复杂，且阻燃改性困难。

4、如何设计阻燃剂体系以提高热膨胀微球涂层聚酯织物的阻燃性能存在巨大挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法，采用同时含有硫酸铵、季戊四醇、聚磷酸铵、三嗪类成炭剂和热膨胀微球的水性聚氨酯整理液对聚酯织物进行涂层处理后，依次进行预烘、焙烘，即得梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物，其中，焙烘的温度高于热膨胀微球的起始膨胀温度，不高于热膨胀微球的完全膨胀温度；热膨胀微球的完全膨胀温度不高于硫酸铵的起始分解温度。

4、梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物燃烧过程中，由于“热膨胀微球的完全膨胀温度不高于硫酸铵的起始分解温度”，因此热膨胀微球首先产生破损，释放出烷烃类气体，随后硫酸铵分解（分解温度一般低于250℃）产生硫酸，硫酸是强酸性催化剂，促进季戊四醇分解（分解温度约为250℃）产生残炭，烷烃类气体燃烧释放出大量二氧化碳和水蒸气，促使季戊四醇产生的残炭迅速膨胀，起到隔热阻燃效果。

5、然而，季戊四醇产生的残炭稳定性差，在更高的温度下容易分解破损，失去保护作用，同时烷烃类气体持续燃烧，且聚氨酯、聚酯等高分子物质也开始热分解产生气体，使得季戊四醇产生的残炭容易破损，失去保护作用；

6、为解决该问题，本发明向涂层中加入了三嗪类成炭剂，三嗪类成炭剂的分解温度大约为300℃，高于季戊四醇的分解温度，三嗪类成炭剂能够在季戊四醇产生的残炭膨胀后，分解产生残炭，提高了季戊四醇产生的残炭的热稳定性和强度，同时三嗪类成炭剂加热还可产生不可燃性氨气等，稀释烷烃类气体和助燃的氧气，提高阻燃效果，起到膨胀残炭的效果；此外，硫酸的挥发温度约为337℃，为保证燃烧体系中有足够的酸源促进三嗪类成炭剂分解，本发明还向涂层中加入了聚磷酸铵，聚磷酸铵的分解温度大约在300℃，分解产生的磷酸能够促进三嗪类成炭剂分解。

7、本发明控制焙烘的温度高于热膨胀微球的起始膨胀温度以确保热膨胀微球在焙烘过程中膨胀，同时控制焙烘的温度不高于热膨胀微球的完全膨胀温度以避免热膨胀微球在焙烘过程中破裂。

8、作为优选的技术方案：

9、如上所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法，热膨胀微球由热塑性聚合物外壳（例如聚丙烯酸）和封入其中的液态烷烃气体组成；焙烘过程中，液态烷烃气体汽化产生压力，同时热塑性聚合物外壳软化，从而发生膨胀，进而使得梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物表现出较低的导热系数及优异的隔热性能。

10、如上所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法，焙烘的温度为110~130℃，时间为1~2min。

11、如上所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法，预烘的温度为70~90℃，时间为2~3min。

12、如上所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法，水性聚氨酯整理液中，硫酸铵的含量为4~5wt%，季戊四醇的含量为3~5wt%，聚磷酸铵的含量为2~3wt%，三嗪类成炭剂的含量为2~3wt%，热膨胀微球的含量为10~15wt%。

13、如上所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法，涂层处理采用自动涂布机；涂层处理后，聚酯织物的增重为90~200g/m2，增重越高，涂层聚酯织物的隔热性能越好，但过高则导致织物的手感损失严重。

14、本发明还提供了采用如上任一项所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法制得的梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物，梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物由聚酯织物以及位于其单侧或双侧表面的水性聚氨酯涂层组成，水性聚氨酯涂层中含有硫酸铵、季戊四醇、聚磷酸铵、三嗪类成炭剂和热膨胀后的微球。

15、作为优选的技术方案：

16、如上所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物，梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的导热系数低于0.06w/m·k，损毁长度低于12.6cm，残炭量高于20%，热释放速率峰值低于250kw/m2。

17、有益效果：

18、本发明采用同时含有硫酸铵、季戊四醇、聚磷酸铵、三嗪类成炭剂和热膨胀微球的水性聚氨酯整理液对聚酯织物进行涂层处理，得到了具有良好隔热性能和阻燃性能的梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物。

技术特征：

1.一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法，其特征在于，采用同时含有硫酸铵、季戊四醇、聚磷酸铵、三嗪类成炭剂和热膨胀微球的水性聚氨酯整理液对聚酯织物进行涂层处理后，依次进行预烘、焙烘，即得梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物，其中，焙烘的温度高于热膨胀微球的起始膨胀温度，不高于热膨胀微球的完全膨胀温度；热膨胀微球的完全膨胀温度不高于硫酸铵的起始分解温度。

2.根据权利要求1所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法，其特征在于，热膨胀微球由热塑性聚合物外壳和封入其中的液态烷烃气体组成。

3.根据权利要求2所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法，其特征在于，焙烘的温度为110~130℃，时间为1~2min。

4.根据权利要求3所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法，其特征在于，预烘的温度为70~90℃，时间为2~3min。

5.根据权利要求1所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法，其特征在于，水性聚氨酯整理液中，硫酸铵的含量为4~5wt%，季戊四醇的含量为3~5wt%，聚磷酸铵的含量为2~3wt%，三嗪类成炭剂的含量为2~3wt%，热膨胀微球的含量为10~15wt%。

6.根据权利要求1所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法，其特征在于，涂层处理采用自动涂布机；涂层处理后，聚酯织物的增重为90~200g/m2。

7.采用如权利要求1~6任一项所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的制备方法制得的梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物，其特征在于，由聚酯织物以及位于其单侧或双侧表面的水性聚氨酯涂层组成，水性聚氨酯涂层中含有硫酸铵、季戊四醇、聚磷酸铵、三嗪类成炭剂和热膨胀后的微球。

8.根据权利要求7所述的一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物，其特征在于，梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的导热系数低于0.06w/m·k，损毁长度低于12.6cm，残炭量高于20%，热释放速率峰值低于250kw/m2。

技术总结本发明属于纺织材料技术领域，涉及一种梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物及其制备方法。制备方法：采用同时含有硫酸铵、季戊四醇、聚磷酸铵、三嗪类成炭剂和热膨胀微球的水性聚氨酯整理液对聚酯织物进行涂层处理后，依次进行预烘、焙烘，即得梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物，其中，焙烘的温度高于热膨胀微球的起始膨胀温度，不高于热膨胀微球的完全膨胀温度；热膨胀微球的完全膨胀温度不高于硫酸铵的起始分解温度；梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物由聚酯织物以及位于其单侧或双侧表面的水性聚氨酯涂层组成，水性聚氨酯涂层中含有硫酸铵、季戊四醇、聚磷酸铵、三嗪类成炭剂和热膨胀后的微球。本发明的梯度膨胀成炭阻燃隔热聚酯织物的阻燃隔热性能优异。技术研发人员：赵金广,倪凤军,熊克,王丽丽,任怀林,张希霞,张元华,杨大矛受保护的技术使用者：江苏恒力化纤股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2