DDPSi-FR阻燃整理對羊毛織物染色性能的影響

睢成琳　朱順　金崇業　賈麗霞　單國華

摘 要：采用硅磷雜化單體DDPSi-FR對羊毛織物進行軋烘焙阻燃整理，討論了阻燃整理效果及其對羊毛織物的潤濕性能、染色性能、力學性能及防紫外線性能的影響。結果表明：DDPSi-FR阻燃整理能提高羊毛纖維的疏水性，靜態接觸角增加≤3.02%;引起LANASOL系列染料染色羊毛織物的色度參數波動，特別是使K/S值下降≤13.85%;顯著提高未染色以及LANASOL系列染料特別是藍3G染料染色羊毛織物的紫外線防護性能;提高未染色或染色羊毛織物頂破強力，認為由DDPSi-FR與羊毛分子鏈間的交聯作用所致。

關鍵詞：羊毛;DDPSi-FR;阻燃;染色;防紫外線

中圖分類號：TS190.2

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2019）03-0078-04

Effect of DDPSi-FR Flame Retardant Finishing on Dyeing Property of Wool Fabric

SUI Chenglin， ZHU Shun， JIN Chongye， JIA Lixia， SHAN Guohua

（College of Textile and Clothing， Xinjiang University， Urumqi 830046， China）

Abstract：In this paper， silicon 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 discussed. 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/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 molecular chain.

Key words：wool; DDPSi-FR; flame retardant; dyeing; UV protection

含鹵阻燃劑由于其安全性不足逐漸被含磷、硅、氮等非鹵元素阻燃劑替代[1-4]。將磷、硅等阻燃元素通過雜化反應引入到同一分子結構中，通過元素之間的相互作用，表現出良好的協效阻燃作用和互補性[5-6]，且適用廣泛，是近年來研究的熱點之一。9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物DOPO具有環保高效的阻燃性能，且已被證明可以通過選擇官能團并調整其DOPO基反應性單體的位點來優化阻燃性能[7-11]。本文利用研究團隊合成一種支鏈含有苯環的硅磷雜化DDPSi-FR阻燃劑單體[12]，將其對羊毛織物通過軋烘焙工藝進行阻燃整理。DDPSi-FR的結構如圖1所示。相對于原樣織物，經DDPSi-FR整理的羊毛織物的損毀炭長減少了55.9%，通過垂直燃燒試驗，阻燃級別LOI達到了26.6%，且發煙少，陰燃時間短，離開火源后自熄，炭化層保持較完整[12]。本文研究了DDPSi-FR阻燃整理對羊毛織物染色性能、潤濕性能、力學性能與防紫外線性能的影響。

1 實 驗

1.1 實驗材料與儀器

實驗材料：阻燃劑單體DDPSi-FR（研究團隊合成），聚氧乙烯月桂醚（工業純，上海麥克林生物化學試劑有限公司），元明粉、硫酸銨、乙酸（化學純，市售）;白色絲光羊毛針織平紋織物Ⅰ（48 S/2紗線單根緯編，90 g/m2）、白色高支精梳羊毛針織物Ⅱ（48 S/2紗線雙根緯編，160 g/m2）、白色精梳羊毛機織物Ⅲ（460 g/m2），均由新疆金塔毛紡織有限公司提供;活性染料：LANASOL紅6G 100%、LANSOL黃4G 100%、LANSOL藍3G 100%，分別簡稱LR-6G、LY-4G、LB-3G，由新疆天山毛紡織股份公司提供。

實驗儀器：P-AO型立式氣壓電動小軋車、YG（B）815D-1型ASX-24旋轉式常溫小樣染色機、Y（B）802N型熱風恒溫烘箱、SW-24E型耐皂洗牢度儀、YG（B）026H-500織物強力機、YG912E紡織品防紫外線性能測試儀（溫州市大榮紡織儀器有限公司）;HB蒸化機（佛山市薈寶染整機械廠）;UItrascan PRO多功能分光測色儀（美國 Hunter Lab公司）;DCAT 21接觸角測量儀（德國Dataphysics公司）。

1.2 活性染料染色工藝

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.），硫酸銨5.0%（o.w.f.），浴比1∶50，在染色機中，40 ℃入染，以1.0 ℃/min升溫至90 ℃，pH5.0左右保溫60 min，水洗、皂洗、漂洗、烘干。

1.3 阻燃整理工藝

DDPSi-FR乳液100.0 g/L（含固率約30%），聚氧乙烯月桂醚2.0 g/L，浴比1∶20，用乙酸調節整理液pH在6.0～6.5之間;在小軋車上二浸二軋，軋余率110%，在烘箱中80 ℃預烘5 min，在蒸化機中150 ℃焙烘4 min，水洗晾干。

1.4 織物性能的測試

1.4.1 潤濕性能

利用懸滴法測量羊毛織物的靜態接觸角，并通過光學顯微鏡和拍照系統，拍攝靜態接觸角圖像測定。

1.4.2 色度參數

采用D65光源和10°視角，測定織物的L*、a*、b*、K/S、C*等。

1.4.3 力學性能

按GB/T 19976—2005《紡織品頂破強力的測定 鋼球法》測定。

1.4.4 防紫外線性能

按GB/T 18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評定》測定。

2 結果與討論

2.1 DDPSi-FR整理對羊毛潤濕性能的影響

經DDPSi-FR整理后羊毛織物的靜態接觸角見表1。從表1可以看出，3種規格的羊毛織物靜態接觸角都有所提高，主要是因為整理后的羊毛纖維表面有聚硅氧烷鏈段富集，羊毛纖維表面親水性下降、疏水性增加所致。由此可以推斷出DDPSi-FR整理對羊毛織物的潤濕性能有所影響。

2.2 DDPSi-FR整理對羊毛染色性能的影響

未染色的羊毛織物Ⅱ經DDPSi-FR整理后色度參數見表2，用LR-6G、LY-4G、LB-3G染色的羊毛織物Ⅱ經DDPSi-FR整理后色度參數分別見表3。從表2可以看出，與未染色未整理空白織物相比，僅進行DDPSi-FR整理使未染色織物Ⅱ亮度下降，綠度下降，黃度提高，彩度提高。由表3看出，當染色織物Ⅱ再進行DDPSi-FR整理，LR-6G和LY-4G染色織物亮度均下降，紅度和黃度均下降，彩度均降低，表觀染色深度K/S均下降。由表3看出，而LB-3G染色織物亮度上升，綠度提高，藍度下降，彩度降低，表觀染色深度K/S下降且在3種染料中最顯著。分析是在對羊毛織物進行阻燃整理時，DDPSi-FR在酸性條件下水解后可能與羊毛中絲氨酸、蘇氨酸和絡氨酸中的羥基和精氨酸、賴氨酸中的氨基生成共價鍵占用了羊毛分子的基團[13-14]，對LANASOL染料與羊毛的結合產生影響，從而影響了織物的色光。

2.3 DDPSi-FR整理對染色羊毛力學性能的影響

圖2是羊毛織物Ⅱ阻燃整理前后頂破強力的變化，可以看出，DDPSi-FR整理不僅可以提高未染色羊毛針織物的頂破強力，而且可以彌補LB-3G染色對羊毛織物的頂破強力的損失。DDPSi-FR整理在兩種情況的提升的頂破強力均為7 N，說明整理后DDPSi-FR與羊毛發生的結合影響了羊毛織物的強力[15]。

2.4 DDPSi-FR整理對染色羊毛防紫外線的影響

圖3是3種羊毛織物DDPSi-FR整理后紫外線防護的變化。從圖3可知，針對LY-4G染色或再進行DDPSi-FR整理，3種類型羊毛織物的紫外防護系數（UPF）的變化規律類似，即織物類型本身對UPF影響顯著，致密厚重織物具有更好的紫外防護效果;DDPSi-FR整理對UPF的增加有利，但增效幅度有限;染色與阻燃整理具有防護增效作用，但不具有加和性。

未染色的羊毛織物Ⅰ經DDPSi-FR整理后防紫外線性能見表4，用LR-6G、LY-4G、LB-3G染色的羊毛織物Ⅱ經DDPSi-FR整理后防紫外線性能分別見表5。圖3可以看出DDPSi-FR整理對相對輕薄的針織物防紫外線性能的增加優于高支針織物，且針織物的增幅高于機織物，分析由于DDPSi-FR可沉積在羊毛纖維上，減小了稀薄織物的孔隙率，從而增加了防紫外效果，而對于原本孔隙率就小的致密織物的增效就相對低。從表4可知，針對輕薄型織物Ⅰ，DDPSi-FR整理對降低未染色羊毛織物的透射比（tUVA和tUVB）效果顯著。表5可以看出單純的LANASOL系列染料對降低羊毛織物TUVA和TUVB同樣有效;同時DDPSi-FR整理對降低染色羊毛織物TUVA和TUVB具有一定的增效作用，其中對LB-3G染色增效明顯，但對此種輕薄織物仍是不能達到紫外防護等級。

3 結 論

a）經DDPSi-FR整理的三類羊毛織物，靜態接觸角的提高的幅度為1.20%～3.02%，羊毛織物疏水性有所增加。

b）DDPSi-FR對高支精梳羊毛針織物的整理，會在不同程度上影響LANASOL系列染料的色度參數L*、a、b或C*等，其中表觀染色深度K/S值下降3.91%～13.85%。

c）由于硅磷雜化單體DDPSi-FR與羊毛分子鏈存在的交聯反應，白色或染色高支精梳羊毛針織物經過DDPSi-FR整理后，其頂破強力均會有所增加。

d）DDPSi-FR整理會顯著降低未染色羊毛織物以及LANASOL藍3G染色羊毛織物對UVA與UVB的透射比，以及顯著提高其紫外防護系數UPF。

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