專利名稱：一種新型功能阻燃纖維及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計到一種阻燃纖維的生產(chǎn)方法，尤其是具有發(fā)射遠(yuǎn)紅外、釋放負(fù)離子等保健功能的新型阻燃纖維的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
火種孕育了人類文明，給我們帶來光明和溫暖，但有時也給人們造成災(zāi)難，甚至吞噬寶貴生命。多數(shù)紡織品屬于引燃體，據(jù)統(tǒng)計表明，因為紡織品引燃的火災(zāi)占到50％左右。所以在一些特定場合如賓館、酒樓、展覽館、體育館、車廂、臥室等內(nèi)的棉質(zhì)床上用品、窗簾及家具用布以及特定工種人群的防護(hù)用品等必須進(jìn)行阻燃處理。
目前市場上阻燃纖維主要通過兩種方法，一是對紡織纖維通過阻燃劑后處理，阻燃劑大多數(shù)是鹵素、磷及其化合物為主要成分的化學(xué)試劑，該方法簡單易行成本低，但阻燃效果不夠理想；另一種是直接生產(chǎn)阻燃纖維，性能比較穩(wěn)定，是當(dāng)前阻燃纖維主要的生產(chǎn)方法。主要有特維爾藍(lán)纖維、Basofil纖維、芳砜綸、聚對苯二甲酸對苯二胺纖維、聚間苯二甲醯間苯二胺纖維、聚苯硫酸纖維、聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、纖維素基碳纖維、Visil纖維、聚酮(PK)、聚蔡二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚芳醚砜(PAEO)、聚苯醚砜酮(PPESK)、聚醚酷胺(PEAR)等。傳統(tǒng)的鹵、磷系阻燃纖維，大多具有較大的毒性，無論是生產(chǎn)過程和廢棄之后都存在著較為嚴(yán)重的環(huán)境污染，且纖維在火災(zāi)中，會釋放有毒的煙霧，造成“二次災(zāi)難”，雖然耐高溫阻燃纖維一般不含有鹵、磷元素，但其中含有的其它雜原子，往往會腐蝕生產(chǎn)設(shè)備，或造成纖維緩慢降解產(chǎn)生有毒物質(zhì)污染環(huán)境；現(xiàn)有耐高溫阻燃纖維大多存在或多或少的缺陷，如耐熱性差，阻燃效果差，力學(xué)性能不盡人意，纖維顏色，手感，透氣性，吸濕性等不符合要求；現(xiàn)行耐高溫阻燃纖維生產(chǎn)條件比常用纖維更加苛刻，復(fù)雜的生產(chǎn)工藝，需特殊的生產(chǎn)設(shè)備和消耗巨大的能源，其成本較高；現(xiàn)市場上尚未發(fā)現(xiàn)功能性高阻燃纖維，尤其是對人體具有保健功能和改善環(huán)境空氣質(zhì)量的阻燃纖維。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有高阻燃纖維生產(chǎn)所存在的工藝復(fù)雜、成本高，有毒無污染環(huán)保，又無保健功能等問題，而提出的一種成本低、工藝簡單、環(huán)保無污染、可持續(xù)發(fā)射遠(yuǎn)紅外線和永久釋放負(fù)離子、應(yīng)用范圍及其廣泛的一種新型功能性阻燃纖維的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種新型功能性阻燃纖維，包含纖維素，其特征在于還包含電氣石和二氧化硅的納米級添加劑粉體；其組分按重量百分比為纖維素75％～95％；電氣石和二氧化硅的納米級添加劑粉體5％～25％；其中納米電氣石粉體占到納米級添加劑粉體總重量的40％～70％，二氧化硅占到納米級添加劑粉體總重量的30％～60％。所述的納米級添加劑粉體100nm以下納米顆粒，其體積百分比占總體積的70％以上。
一種新型功能性阻燃纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于按生產(chǎn)工藝順序包括如下步驟(1)將電氣石、二氧化硅分別制成納米級添加劑粉體；(2)將納米級添加劑粉體按不通比例與纖維素均勻混合，用靜態(tài)混合器，采用熔融共混的方法制備紡絲液；(3)紡絲制成阻燃纖維；上述的電氣石、二氧化硅主要運(yùn)用離心力場分級原理，采用離心機(jī)作為主要的分級設(shè)備，通過控制適當(dāng)?shù)墓に嚄l件及分離粒徑實(shí)現(xiàn)固體懸浮液中固體顆粒的分級等技術(shù)的濕法超細(xì)加工的方法，具有加工成本低、工藝參數(shù)易控制等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的最大區(qū)別是將環(huán)保健康新材料電氣石和惰性阻燃材料二氧化硅分別制成納米添加劑，再與纖維素混合制成紡絲液進(jìn)行紡絲。
本發(fā)明生產(chǎn)的新型功能性阻燃阻燃纖維在纖維素大分子鏈上形成立體網(wǎng)狀分布的電氣石和二氧化硅晶體排列。其阻燃性表現(xiàn)在(1)可以瞬間吸收和傳遞到織物上的大量熱能，降低織物表面溫度；(2)多晶體網(wǎng)狀立體分布可以大幅度提高阻燃纖維的裂解程度；(3)不易形成織物纖維裂解后產(chǎn)物的擴(kuò)散和對流；
(4)有效阻止空氣中氧氣的進(jìn)入而形成的二次燃燒，終止裂解產(chǎn)物進(jìn)一步分解。
上述原理可以提高纖維的著火點(diǎn)和熱裂解的溫度，同時纖維中的多種金屬離子和立體網(wǎng)狀分布起到屏蔽火焰的作用，使其不易燃燒或阻止火焰蔓延。由于特殊的添加劑，使纖維在碳化時只產(chǎn)生少量的煙霧和二氧化碳，不會產(chǎn)生有毒有害氣體，對人體不產(chǎn)生傷害，對環(huán)境無污染。電氣石晶體結(jié)構(gòu)為三方晶系，在大自然中是同時具有熱電性與壓電性的唯一開發(fā)利用的生態(tài)環(huán)保材料，是一種典型的高溫氣成礦物，由于點(diǎn)群中無對稱中心，使電氣石晶體沿C軸方向的正、負(fù)電荷中心無法重合，從而使電氣石具有了沿C軸兩個結(jié)晶端天然的正、負(fù)極性。使其具有瞬時水分子″負(fù)離子化″特性，遠(yuǎn)紅外輻射效應(yīng)等特性，對人體具有保健功能又可明顯改善環(huán)境的空氣質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合產(chǎn)工藝順序具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步描述。
一種新型功能性阻燃纖維，包含纖維素，其特征在于還包含電氣石和二氧化硅的納米級添加劑粉體；其組分按重量百分比為纖維素75％～95％；電氣石和二氧化硅的納米級添加劑粉體5％～25％；其中納米電氣石粉體占到納米級添加劑粉體總重量的40％～70％，二氧化硅占到納米級添加劑粉體總重量的30％～60％。所述的納米級添加劑粉體100nm以下納米顆粒，其體積百分比占總體積的70％以上。
本發(fā)明一種新型功能性阻燃纖維的生產(chǎn)方法，按生產(chǎn)工藝順序具體有如下步驟(1)精選電氣石和二氧化硅，進(jìn)行逐級粉碎。將微米級粉體再運(yùn)用離心力場分級原理，采用離心機(jī)作為主要的分級設(shè)備，通過控制適當(dāng)?shù)墓に嚄l件及分離粒徑實(shí)現(xiàn)固體懸浮液中固體顆粒的分級等技術(shù)的濕法超細(xì)加工的方法達(dá)到納米粉體。具體是顆粒加工到2um以下，其中會產(chǎn)生一定量的100nm以下的納米超細(xì)顆粒，取出將其置入離心機(jī)中，采用高速離心固/液分級技術(shù)，將1um以下的固/液混合物分級出來，然后再經(jīng)過二次分級，將100nm以下的納米顆粒采用特殊的分離方法分級出來，使納米顆粒(≤100nm)體積百分比約占總體積的70％以上。
(2)納米級添加劑粉體的重量百分比控制到5％～25％，其中納米電氣石粉體占到納米級添加劑粉體總重量的40％～70％，二氧化硅占到納米級添加劑粉體總重量的30％～60％。
(3)真空混合器混合。控制顆粒性質(zhì)、混合機(jī)性能、工藝參數(shù)和混合環(huán)境等因素，主要采用對流和剪切混合機(jī)理，真空混合器雙軸回轉(zhuǎn)，物料在槳葉的作用下被拋灑，同時產(chǎn)生瞬間失重狀態(tài)，形成流化床混合。此外，由于槳葉的傾角和交錯，物料在軸向和徑向形成偱環(huán)流動，使物料在機(jī)內(nèi)迅速達(dá)到均勻混合。
(4)采用熔融共混的方法制備紡絲液。
(5)采用噴射紡絲的紡絲方法，紡絲液從噴絲孔壓出后，受周圍高速氣流噴吹，并進(jìn)行高倍拉伸，制成超細(xì)新型功能性阻燃纖維。
(6)適當(dāng)?shù)暮筇幚砑庸ぁ?br> 由本發(fā)明一種新型功能性阻燃纖維紡織生產(chǎn)的阻燃防火布，可以廣泛應(yīng)用于賓館、酒樓、展覽館、體育館、車廂、臥室等內(nèi)的棉質(zhì)床上用品、窗簾及家具用布，以及特定工種人群的防護(hù)用品。如阻燃服、阻燃圍裙、阻燃手套等等。
上述實(shí)施例參照附圖
對本發(fā)明的描述只是形式和說明性的，而不構(gòu)成對它的限制?？梢岳斫?，在本發(fā)明的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠進(jìn)行許多的變型，但從實(shí)質(zhì)上未脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種新型功能性阻燃纖維，包含纖維素，其特征在于還包含電氣石和二氧化硅的納米級添加劑粉體；其組分按重量百分比為纖維素75％～95％；電氣石和二氧化硅的納米級添加劑粉體5％～25％；其中納米電氣石粉體占到納米級添加劑粉體總重量的40％～70％，二氧化硅占到納米級添加劑粉體總重量的30％～60％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型功能性阻燃纖維，其特征在于所述的納米級添加劑粉體100nm以下納米顆粒，其體積百分比占總體積的70％以上。
3.一種新型功能性阻燃纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于按生產(chǎn)工藝順序包括如下步驟(1)將電氣石、二氧化硅分別制成納米級添加劑粉體；(2)將納米級添加劑粉體按不通比例與纖維素均勻混合，用靜態(tài)混合器，采用熔融共混的方法制備紡絲液；(3)紡絲制成阻燃纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型功能阻燃纖維及其生產(chǎn)方法，其特點(diǎn)是還包含電氣石和二氧化硅的納米級添加劑粉體；其組分按重量百分比為纖維素75％～95％；電氣石和二氧化硅的納米級添加劑粉體5％～25％；包括如下生產(chǎn)工藝順序?qū)㈦姎馐⒍趸璺謩e制成納米級添加劑粉體；將納米級添加劑粉體按不通比例與纖維素均勻混合，用靜態(tài)混合器，采用熔融共混的方法制備紡絲液；本發(fā)明紡絲制成阻燃纖維具有加工成本低、工藝參數(shù)易控制等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號D01D5/08GK1920128SQ20061004828
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者張朝倫, 田小兵, 沈連明 申請人:太原市倫嘉生物工程科技有限公司