磷系阻燃剂配方分析（棉用新型含磷氮阻燃剂的合成方法）

目前，棉的阻燃整理主要有以四羟甲基氯化膦（THPC）为阻燃剂的英国Proban工艺和以Huntsman（原汽巴精化）公司的N-羟甲基-3-（二甲氧基磷酰基）丙酰胺为阻燃剂的工艺，但二者在整理和服用过程中都存在游离甲醛的问题。随着当前环保法规对生产场所和纺织品上游离甲醛含量的限制，人们日益重视研究低甲醛、无甲醛阻燃剂及交联剂。其中，有机磷系阻燃剂是目前研究较多的一类有机阻燃剂，其阻燃性能良好，挥发性低和发烟量少，存在磷氮协同阻燃效应，且符合当前阻燃剂市场无卤、无甲醛的发展方向，已成为该研究领域的热点。

本方法以甲基膦酸二甲酯（DMMP）和二乙醇胺（DEA）为原料，通过酯交换反应合成了一种新型含磷氮元素的端羟基聚醚二元醇阻燃剂（PNFR）。

材料：平纹棉机织物（面密度为122g/m2，市售）；甲基膦酸二甲酯（DMMP，化学纯，萨恩化学技术（上海）有限公司）；二乙醇胺（DEA，分析纯，江苏强盛功能化学股份有限公司）；二月桂酸二丁基锡（DBTDL，分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；封端型水性聚氨酯交联剂（SWPU，含固量为30%，实验室自制）。

仪器：Nicolet 5700型傅里叶变换红外光谱仪（美国ThermoNicolet公司）；Diamond 5700型热分析仪（珀金埃尔默股份有限公司）；TM3030型日立台式电镜、S4800型冷场发射扫描电子显微镜（日本日立公司）；WSB-2型数显全自动白度仪（江苏金坛泰纳仪器厂）；FTT0077型极限氧指数仪（环球科技有限公司）；YG815B型垂直燃烧试验仪（宁波纺织仪器厂）。

将装有温度计、冷凝管、氮气管和搅拌杆的四口烧瓶置于油浴锅中，通入氮气排出烧瓶中的空气，并加入一定物质的量的甲基膦酸二甲酯和二乙醇胺，随后加入催化剂二月桂酸二丁基锡，使用集热式恒温搅拌器加热至150℃，同时反应过程中对生成的产物甲醇进行收集，反应5h即可停止。之后对体系进行减压蒸馏，分离提纯，除去未反应的原料，即得含磷氮聚醚二元醇阻燃剂（PNFR），为淡黄色黏稠液体，产物黏度为1300 mPa·s。反应式如图1所示。

图1阻燃剂PNFR的合成反应过程

工艺流程：配制整理液→浸轧（二浸二轧，轧余率为85%）→预烘（温度为95℃，时间为120s）→焙烘（温度为150℃，时间为150s）→皂洗→水洗。

整理液处方：PNFR阻燃剂质量浓度为200g/L，SWPU交联剂质量浓度为50g/L，浴比为1:20。

使用溴化钾压片法，将合成的PNFR烘干除去水分后，用毛细管将其均匀涂到溴化钾上，然后采用傅里叶变换红外光谱仪测试其化学结构。

用配有X射线光电子能谱仪的台式电子显微镜对阻燃整理前后棉纤维的表面形貌和元素进行测试。

使用热分析仪测试棉织物的热性能，将整理前后的棉织物剪成粉末状，试样质量约为5mg，在N2氛围下，仪器从室温升至600℃，升温速率为10℃/min。

将阻燃整理前后棉织物的燃烧残炭用导电胶固定在样品台上喷金后，采用扫描电子显微镜观察其表面形貌。

将合成的PNFR分离提纯后，采用凝胶渗透色谱仪测试产物的数均分子质量（Mn），取样约0.005mg，以聚苯乙烯为标样，四氢呋喃为溶剂，测试温度为30℃，进样量为1mL/min。

参照GB/T 12008.7-2010《塑料聚醚多元醇第7部分：黏度的测定》在旋转式黏度计上测量合成产物的黏度，测试多组数据，取平均值。

参照GB/T 8424.2-2001《纺织品色牢度试验相对白度的仪器评定方法》，将阻燃整理前后的棉织物放在数显全自动白度仪上测量其白度，每块试样多次测量后取平均值。

参照GB/T 3923.1-2013《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》，在材料试验机上测试整理前后棉织物的断裂强力。

参照GB/T 5454-1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》，使用极限氧指数仪对整理前后的棉织物进行极限氧指数的测试。参照GB/T 5455-2014《纺织品燃烧性能试验垂直法》，使用垂直燃烧试验仪测试整理前后棉织物的续燃时间、阻燃时间和损毁长度。

参考文献：

孙玉发、周向东.棉用新型含磷氮阻燃剂的合成及其应用.2019.

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