專利名稱：高阻燃腈氯綸纖維及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種腈氯綸纖維，尤其涉及一種高阻燃腈氯綸纖維以及它的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
腈氯綸纖維又稱改性腈綸纖維，是指丙烯腈含量為35～85％的成纖材料，其化學(xué)結(jié)構(gòu)是由丙烯腈(ACN)單體、偏二氯乙烯(VDC)單體與丙烯酰胺甲基丙烷磺酸鈉(SAMPS)單體共聚而成。腈氯綸纖維具有類似天然纖維的自然柔軟的手感、優(yōu)異的吸水性能和良好的舒適性，其毛型纖維的物理性能與動(dòng)物毛相似，手感滑爽、回彈性好、保暖性勝于羊毛。腈氯綸纖維的染色性能也很優(yōu)良，其上色率高、色澤鮮艷、色牢度好、耐日曬。腈氯綸纖維另一個(gè)特點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好，具有優(yōu)良的耐酸堿性和耐其它化學(xué)藥劑性。而腈氯綸纖維最大的特點(diǎn)是具備優(yōu)異的阻燃性能，其極限氧指數(shù)(指紡織纖維在氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w中維持燃燒所需氧氣濃度的最低百分比，縮寫LOI)達(dá)到26～30％，而一般可燃型纖維只有21～24％(各類纖維的極限氧指數(shù)數(shù)值見下表)

由于腈氯綸纖維具備上述許多特有的優(yōu)點(diǎn)，因此它不僅是一種高檔紡織纖維，同時(shí)也是一種功能性纖維，所以在國內(nèi)外其不僅被廣泛用于家用紡織品、人造毛皮、保暖服裝、地毯等，而且還被用于航空毯、艙座套、內(nèi)裝飾等阻燃織物和特種服裝、濾布、遮陽傘等，甚至用作電池極板的添加材料。
腈氯綸纖維分子結(jié)構(gòu)的主體是丙烯腈(ACN)，為了改進(jìn)阻燃性能，在聚合物中加入偏二氯乙烯(VDC)作為第二單體，又為了改進(jìn)染色性能，在聚合物中加入丙烯酰胺甲基丙烷磺酸鈉(SAMPS)作為第三單體。聚合物的三種單體不是三元直接聚合而成的，而是由ACN和VDC聚合，ACN與SAMPS聚合，分別得到聚合物“V”和“S”，兩種聚合物再混合成聚合原液(MDC)。腈氯綸纖維的聚合過程與紡絲過程均以二甲基甲酰胺(DMF)作為溶劑，因此聚合過程是均相反應(yīng)；聚合反應(yīng)過程中未參與反應(yīng)的單體，如ACN、VDC等經(jīng)薄膜蒸發(fā)器蒸發(fā)出來，然后予以回收循環(huán)使用(即脫單過程)。聚合反應(yīng)后所得聚合物的溶液經(jīng)過濾后進(jìn)入紡絲工序，得到成品纖維。
腈氯綸纖維具備阻燃性能是由于其高分子結(jié)構(gòu)中加入了偏二氯乙烯，即含有氯元素，所以它具有永久阻燃性。腈氯綸纖維阻燃性能與氯元素的含量有關(guān)，纖維中的氯元素含量越高，其LOI(極限氧指數(shù))值也越高，阻燃性能就越好。為進(jìn)一步提高纖維的阻燃性能，就需要不斷提高纖維中的氯元素含量，也就是說要提高聚合物中偏二氯乙烯單體的加入量。隨著偏二氯乙烯單體用量的增大，纖維的極限氧指數(shù)(LOI)值會增大，但是纖維的光澤、手感、染色性和可紡性能卻明顯下降，嚴(yán)重影響了腈氯綸纖維的品質(zhì)。因此，通過提高纖維中氯元素的含量來提高腈氯綸纖維阻燃性的方法，在不影響纖維質(zhì)量的前提下就受到了一定的局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服普通腈氯綸纖維由于影響纖維其它性能而無法提高阻燃性的困難，提供一種高阻燃腈氯綸纖維，其共聚化學(xué)成份中含有五氧化二銻，從而大幅度提高其極限氧指數(shù)，并且在增強(qiáng)纖維阻燃性能的同時(shí)保持其它性能。
本發(fā)明同時(shí)所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種制造上述高阻燃腈氯綸纖維的新的生產(chǎn)方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種高阻燃腈氯綸纖維，其共聚的化學(xué)成份中不僅含有丙烯腈、偏二氯乙烯和丙烯酰胺甲基丙烷磺酸鈉，而且還含有五氧化二銻。
本發(fā)明所述高阻燃腈氯綸纖維中五氧化二銻的含量比例為1.44～5.76％。
一種制造所述高阻燃腈氯綸纖維的生產(chǎn)方法，其包括有脫單和過濾工序，在經(jīng)脫單后的聚合原液中加入五氧化二銻膠體溶液和二甲基甲酰胺水溶液，充分混合后再進(jìn)行過濾。
在上述制造高阻燃腈氯綸纖維的生產(chǎn)方法中，加入的五氧化二銻膠體溶液符合如下要求粒度≤0.02微米，pH值為4～6，五氧化二銻含量為48％，密度為1.83克/厘米3；添加五氧化二銻膠體溶液的混合工藝步驟為(1)啟動(dòng)真空系統(tǒng)將五氧化二銻膠體溶液抽入到貯罐中；(2)貯罐加壓并將五氧化二銻膠體溶液按一定比值加入至旋轉(zhuǎn)混合器中，與聚合原液及二甲基甲酰胺水溶液充分混合；(3)將混有五氧化二銻的聚合原液送入過濾工序。
與現(xiàn)有普通腈氯綸纖維相比較，本發(fā)明所述高阻燃腈氯綸纖維將一種阻燃劑-五氧化二銻添加到成纖高聚物中并與之匹配，利用銻-氯的協(xié)同阻燃效應(yīng)，使纖維的極限氧指數(shù)(LOI)值大大超過普通腈氯綸阻燃纖維，達(dá)到了30-34％；與此同時(shí)，由于并未提高氯的含量，所以高阻燃腈氯綸纖維的其它性能仍然保持了原有的水平，有的性能指標(biāo)如白度、染色性等還明顯好于普通腈氯綸阻燃纖維。下列對照表給出了通過常規(guī)檢測得到的所述高阻燃腈氯綸纖維與普通腈氯綸阻燃纖維的性能數(shù)值

本發(fā)明所述的制造高阻燃腈氯綸纖維的生產(chǎn)方法與常規(guī)腈氯綸纖維的生產(chǎn)方法不同的是，在脫單后的聚合原液中加入了阻燃劑五氧化二銻膠體溶液，使五氧化二銻均勻地分布在纖維內(nèi)部，從而大幅度提高其極限氧指數(shù)，其數(shù)值最高可達(dá)34％，并且具有永久的阻燃性能，纖維制成品的阻燃性能不會因洗滌或長久使用等原因而有所變化，同時(shí)，高阻燃腈氯綸纖維的其它性能指標(biāo)依然保持不變。


圖1是本發(fā)明所述高阻燃腈氯綸纖維的生產(chǎn)流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
請參閱圖1本發(fā)明所述高阻燃腈氯綸纖維的生產(chǎn)流程圖。在共聚反應(yīng)中，以丙烯腈(ACN)第一單體為主體，偏二氯乙烯(VDC)作為第二單體以提高阻燃性，丙烯酰胺甲基丙烷磺酸鈉(SAMPS)為第三單體以改進(jìn)染色性。反應(yīng)時(shí)由ACN和VDC、ACN和SAMPS分別聚合，得到聚合物“V”和“S”，兩種聚合物再混合成聚合原液(MDC)。聚合反應(yīng)后所得聚合原液進(jìn)入薄膜蒸發(fā)器，經(jīng)脫單工序后，在旋轉(zhuǎn)混合器中聚合原液被混合加入五氧化二銻膠體溶液和二甲基甲酰胺(DMF)溶液。所加入的五氧化二銻膠體溶液符合如下要求粒度 ≤0.02微米密度 1.83克/厘米3PH值 4～6五氧化二銻含量 48％聚合原液的含水量控制在≤3％，聚合原液的干含量控制在≤23.5％。
混合工序添加五氧化二銻膠體溶液的工藝操作步驟如下(1)啟動(dòng)真空系統(tǒng)，使貯罐處于負(fù)壓狀態(tài)。
(2)將桶裝五氧化二銻膠體溶液抽入到貯罐中，當(dāng)液位達(dá)到80％時(shí)停止抽料。
(3)將貯罐加壓至1.1MPa。
(4)降低通入旋轉(zhuǎn)混合器的二甲基甲酰胺溶液(H2O+DMF)流量，然后按一定的比值將五氧化二銻膠體溶液通入到旋轉(zhuǎn)混合器內(nèi)與聚合原液、DMF水溶液混合。
(5)混有五氧化二銻的聚合液送入過濾工序，經(jīng)過濾后再進(jìn)入紡絲工序，最后得到成品纖維。
除上述工序之外的其它各生產(chǎn)工序，其工藝參數(shù)仍按常規(guī)腈氯綸纖維生產(chǎn)進(jìn)行設(shè)置和操作。
以下列出混合工序添加五氧化二銻膠體溶液操作的3個(gè)實(shí)施例的工藝參數(shù)實(shí)施例1-聚合原液流量(L/H) 3500五氧化二銻膠體溶液流量(L/H) 13二甲基甲酰胺溶液流量(L/H) 220纖維中五氧化二銻的含量(％)1.44在以上條件下產(chǎn)出的纖維經(jīng)檢測得到的極限氧指數(shù)(％) 31實(shí)施例2-聚合原液流量(L/H) 3500五氧化二銻膠體溶液流量(L/H) 27二甲基甲酰胺溶液流量(L/H) 180纖維中五氧化二銻的含量(％)3.12在以上條件下產(chǎn)出的纖維經(jīng)檢測得到的極限氧指數(shù)(％) 32.2實(shí)施例3-
聚合原液流量(L/H) 3500五氧化二銻膠體溶液流量(L/H) 42二甲基甲酰胺溶液流量(L/H) 160纖維中五氧化二銻的含量(％)5.76在以上條件下產(chǎn)出的纖維經(jīng)檢測得到的極限氧指數(shù)(％) 34按照上述生產(chǎn)方法制造的高阻燃腈氯綸纖維的內(nèi)部均勻分布有五氧化二銻阻燃劑，含量比例為1.44～5.76％。由于銻和氯的協(xié)同作用，大幅提高了該纖維的阻燃性能，其極限氧指數(shù)值最高可達(dá)34％；同時(shí)，由于并未提高氯的含量，所以所述高阻燃腈氯綸纖維的其它性能指標(biāo)仍能維持普通腈氯綸阻燃纖維的質(zhì)量水平，有的指標(biāo)甚至能夠超出原有水平。
本發(fā)明所述高阻燃腈氯綸纖維在保持普通腈氯綸阻燃纖維的常規(guī)性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，大幅度地提高了阻燃性能，其優(yōu)良的阻燃性、環(huán)保性和綜合性能滿足了用戶對阻燃織物性能不斷提高的要求，因而在各個(gè)領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種高阻燃腈氯綸纖維，其共聚的化學(xué)成份中含有丙烯腈、偏二氯乙烯和丙烯酰胺甲基丙烷磺酸鈉，其特征在于所述纖維的共聚化學(xué)成份中還含有五氧化二銻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃腈氯綸纖維，其特征在于所述五氧化二銻在纖維中的含量比例為1.44～5.76％。
3.一種制造權(quán)利1或2所述高阻燃腈氯綸纖維的生產(chǎn)方法，包括有脫單和過濾工序，其特征在于在經(jīng)脫單后的聚合原液中加入五氧化二銻膠體溶液和二甲基甲酰胺水溶液，充分混合后再進(jìn)行過濾。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造高阻燃腈氯綸纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于所述五氧化二銻膠體溶液符合如下要求粒度≤0.02微米，pH值為4～6，五氧化二銻含量為48％，密度為1.83克/厘米3。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造高阻燃腈氯綸纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于添加五氧化二銻膠體溶液的混合工藝步驟為(1)啟動(dòng)真空系統(tǒng)將五氧化二銻膠體溶液抽入到貯罐中；(2)貯罐加壓并將五氧化二銻膠體溶液按一定比值加入至旋轉(zhuǎn)混合器中，與聚合原液及二甲基甲酰胺水溶液充分混合；(3)將混有五氧化二銻的聚合原液送入過濾工序。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高阻燃腈氯綸纖維及其生產(chǎn)方法，該纖維在其生產(chǎn)過程中，在脫單后的聚合原液中加入五氧化二銻膠體溶液和二甲基甲酰胺水溶液，經(jīng)充分混合后再進(jìn)入過濾和紡絲工序，由此制成的高阻燃腈氯綸纖維的共聚化學(xué)成份中含有阻燃劑五氧化二銻，利用銻和氯的協(xié)同阻燃效應(yīng)，本發(fā)明所述高阻燃腈氯綸纖維在保持普通腈氯綸阻燃纖維的常規(guī)性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，大幅度地提高了阻燃性能，其極限氧指數(shù)值達(dá)到了30－34％，因而在各個(gè)領(lǐng)域，尤其是特種阻燃織物領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)良的綜合性能滿足了用戶對阻燃織物性能不斷提高的要求。
文檔編號D01F1/02GK101021018SQ20071003794
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月9日
發(fā)明者胡杰, 喬振芝, 王亞輝, 費(fèi)繼偉, 張宏巖 申請人:撫順惠撫阻燃纖維有限公司