含硼表面活性劑無毒、無腐蝕，具有殺菌、阻燃等特性；磷酸酯型的表面活性劑熱穩定性好，易配伍，其優越的表面活性及抗靜電、阻燃性已被廣泛應用在許多行業中.近年來，隨著新的環保要求和法規的不斷提出，若將含磷有機硼阻燃劑應用到紡織領域，它能賦予織物優良的阻燃、低毒和抑煙、抗菌及抗靜電等多種功能，這將產生良好的經濟效益和社會效益.目前，國內外對有機硼表面活性劑的研究和開發的報導仍集中在實驗室合成與性能探討，只有為數不多的成果實現了工業化，而將水溶性含磷有機硼應用到紡織領域的報導更少.為此，本課題先採用硼酸和甘油為原料合成硼酸雙甘酯(DGB)，乙二醇和三氯氧磷為原料合成二乙二醇基磷醯氯(DDYP)；再利用DDYP將DGB中殘餘羥基磷酸酯化，在同一個分子內引入硼和磷元素及較多的羥基，得到了水溶性硼酸雙甘酯雙二乙二醇磷酸酯(DGB—DDYP).研究了該水溶性含磷有機硼的合成工藝條件及其在封端基水性聚氨酯為交聯劑的條件下整理棉織物、滌綸織物的工藝及整理後織物的性能.
1試驗部分
1.1試驗材料和儀器
材料：21x21，60x50漂白純棉平布和白色春亞紡滌綸布(密度300 T，組織75 Dx75 D).藥品：硼酸、甘油、乙二醇、三氯氧磷、對甲苯磺酸、氯化鎂(均為化學純)；封端基水性聚氨酯交聯劑(含固量27.2%，自製).
儀器：FT—IR740型紅外光譜儀(美國尼高力公司)、S-4700型掃描電鏡儀(日本日立公司)、JB90一S數字顯示轉速電動攪拌機(上海標本模型廠)、LFY一601垂直法織物阻燃儀和LFY一606氧指數測定儀(山東省紡織科學研究院儀器研究所)、YG342D型織物感應式靜電測定儀(常州第一紡織設備有限公司)、LFY一201D型多功能織物強力儀(山東省紡織科學研究院儀器研究所)、WD一5型全自動白度計(江蘇金壇市泰納儀器廠)、YGT01N型全自動水洗機(南通宏大實驗儀器有限公司).
1.2合成原理
硼酸雙甘酯(DGB)的合成
二乙二醇基磷醯氯(DDYP)的合成
1.3合成方法
在裝有攪拌器、溫度計和真空導氣管的磨口三口燒瓶(250 mL)中，按量比為1.05：2加入硼酸與甘油，並加入少量對甲苯磺酸，開啟攪拌器.逐漸升溫到11O～120℃，抽真空，並保溫反應2～3 h，得無色透明粘稠液體，即為中間體DGB.
1 3.2中間體(DDYP)的合成
按乙二醇和三氯氧磷的量比為2.05：1，將三氯氧磷加人到裝有攪拌器、溫度計、滴液漏鬥和導氣管的四口燒瓶中，開啟攪拌，乙二醇通過滴液漏鬥逐滴加入，放出的氯化氫氣體通過導氣管和緩衝瓶通人到氫氧化鈉溶液中吸收，滴完後在常溫下反應1.5~2 h即可.
1.3.3目標產物的合成
按DGB和DDYP的量比為1.05：2，將DDYP加入到裝有攪拌器、溫度計、滴液漏鬥和導氣管的四口燒瓶中，開啟攪拌，DGB通過滴液漏鬥逐滴加入，放出的氯化氫氣體通過導氣管和緩衝瓶通人到氫氧化鈉溶液中吸收，滴完後在常溫下反應1.5～2 h即可.
1 4分析測試
紅外光譜：在FT—IR740型紅外光譜儀上測定；掃描電鏡(sEM)分析：在s一4700型掃描電鏡儀上測定；阻燃性能：採用國標GB／T 5455—1997標準方法(垂直法)，測量續燃時間，陰燃時間、損毀長度等參數。B1級：損毀炭長≤15 cm，續燃時間≤5 s，陰燃時間≤5 s；B2級：損毀炭長≤20 cm，續燃時間≤10 s，陰燃時間≤10 s；需氧指數(LoI)：按GB／T 5454—1997(紡織品燃燒性能試驗氧指數法)方法測試；抗靜電性能：按GB／T 12703-91標準測毫靜電壓和靜電半衰期.整理後的織物，一般要求靜電壓／小於1000 V，靜電半衰期小於10s，即為合格，靜電半衰期小於2s，即為很好的抗靜電劑；斷裂強力：按GB／T 3923.1一1997(紡織品織物拉伸性能第1部分斷裂強力和斷裂伸長率的測定條件)方法測試；白度：採用GB／T 8425—1987紡織品白度的測定方法測試；抗菌性：按平行條痕法一AATU—147—1982，在培養箱中測試；洗滌方法：採用GB／T 8629—2001紡織品實驗用家庭洗滌和乾燥程序[程序8,(30±3)℃]；手感評定：將原布手感定為5分，手感評定分最高定為10分，最少為0分，至少3人主觀評定打分，取平均值.數據愈大，表示手感愈好.TGA：TGA在儀器SDT 2960 DSC—TGA上進行，氮氣保護，氮氣流速率為50 mL/min，溫度範圍40-500℃，升溫速率為10℃／min.
1.5整理工藝
浸軋(二浸二軋，壓力3 kgf/cm2)→預烘(110℃，1 min)→焙烘(170℃，2 min)→皂洗→水洗· 浸軋液組成(浴比為1：20)：阻燃劑300 g／L、交聯劑50 g／L、催化劑20 g／L.
2結果與討論
2.1紅外光譜(FT-IR)分析
實驗中合成的DGB、DDYP、DGB—DDYP的紅外光譜如圖1所示.
a—DGB：b—DDYP：c—DCB-DDYP
圖1多功能阻燃劑及其中間體的紅外光譜圖
由圖1可知：與b相比，a和c在1 380～1 310 cm-1處有B-O的伸縮振動吸收峰，同時在675～600 cm-1處有B-0的變形振動吸收峰；與a相比，b和c在1 315～1 290 cm-1處有P=O的振動吸收峰.這與DGB、DDYP、DGB—DDYP的實際結構特徵相吻合.
2.2掃描電鏡(SEM)分析
純棉平布經DGB-DDYP整理及耐洗試驗前後的SEM如圖2所示.
A一整理前；B一整理後；C一整理後洗5次
圖2棉纖維經DGB-DDYP整理及耐洗試驗前後的SEM圖
圖2結果表明：與圖A相比，圖B和C中纖維表面覆蓋了一層緻密的膜，但圖C中的膜經5次洗滌後較圖B中的膜有所脫落.這說明多功能阻燃劑、交聯劑、纖維素之間已部分通過化學鍵交聯形成網狀結構的膜覆蓋在纖維表面，使纖維具有較好的耐久阻燃、抗菌等多功能性.
2.3熱重分析(TGA)
棉織物經DGB—DDYP整理前後的TG如圖3所示.
a一未整理織物；b一經DGB—DDYP整理後織物
圖3棉織物經DGB—DDYP整理前後的TG圖
圖3結果表明，未整理棉織物的初始分解溫度在280℃以下，此階段主要發生物理變化，只有少量的質量損失；最主要的分解發生在280～350℃之間，此階段質量損失快且顯著，產生了大量的降解產物；炭化階段發生在350℃以上.經阻燃整理後的織物同樣具有三個分解階段，但分解溫度降低了，且產生了更多的餘炭.
2.4滌綸織物經多功能阻燃劑(DGB—DDYP)整理後的主要性能
2.4.1阻燃性
在添加交聯劑的條件下，白色春亞紡滌綸布經多功能阻燃劑DGB—DDYP整理前後的阻燃性如表1所示.
表1滌綸織物經多功能阻燃劑整理前後的阻燃性
由表1可觀，DGB—DDYP對滌綸織物具有較好的阻燃性，但阻燃的耐洗性較差.
2.4.2抗靜電性
在添加交聯劑的條件下，白色春亞紡滌綸布經多功能阻燃劑DGB—DDYP整理前後的抗靜電性如表2所示.
表2滌綸織物經多功能阻燃劑整理前後的抗靜電性
從表2可知，滌綸織物經DGB—DDYP整理後具有很好的抗靜電性能，但抗靜電耐洗性較差.
2.4.3抗菌性
在添加交聯劑的條件下,白色春亞紡滌綸布經多功能阻燃劑DGB-DDYP整理前後的抗菌性如表3所示.
表3滌綸織物經多功能阻燃劑整理前後的抗菌性
註：「-」指無抗菌性；「+」指具有抗菌性.
表3結果表明，滌綸織物經DGB-DDYP整理後對大腸桿菌和葡萄球菌具有很好的抗菌性，但抗菌的耐洗性差.
2.5棉織物經多功能阻燃劑(DGB-DDYP)整理後的主要性能
2.5.1阻燃性能
多功能阻燃劑在添加交聯劑或不加交聯劑，其他條件相同的情況下整理棉織物的阻燃性能如表4所示
表4整理後棉織物的阻燃性能
註：未經整理的棉織物在同樣條件下阻燃性能測試，會燒光.
表4結果表明，在不加交聯劑的情況下，多功能阻燃劑對棉織物就有較好的阻燃效果和一定的耐洗性這可能是由於在催化劑的作用下，阻燃劑分子中的羥基和棉纖維素分子中的羥基發生化學鍵結合.但在添加交聯劑的情況下，整理後棉織物的阻燃效果，及其耐洗性都得到較大提高，這可能由於三者之間形成網狀結構的交聯作用，使阻燃劑充分牢固地附著在織物上.
2.5.2其他主要性能
在添加交聯劑的情況下，棉織物經多功能阻燃劑DGB—DDYP整理前後的抗菌等性能如表5所示.
表5整理前後棉織物的抗菌等性能
註：「-」指無抗菌性；「+」指具有抗菌性
表5結果表明，棉織物經多功能阻燃劑DGB—DDYP整理後具有較耐久的抗菌性，但織物整理後的斷裂強力、白度、手感等性能稍有下降.
3結論
(1)採用硼酸、甘油、乙二醇和三氯氧磷等為原料，在一定條件下可合成水溶性含磷有機硼多功能阻燃劑.
(2)在添加交聯劑的情況下，該多功能阻燃劑能賦予滌綸織物較好的阻燃、抗靜電、抗菌等性能，但這些性能不耐洗；棉織物經添加交聯劑的多功能阻燃劑整理後具有較耐久的阻燃、抗菌等性能，但織物強力、白度、手感等性能稍有下降．
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