專利名稱：一種阻燃粘膠纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維素粘膠纖維技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃粘膠纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)外阻燃粘膠纖維研究的產(chǎn)品主要有奧地利Ienzing公司的Viscosa FR阻燃粘膠纖維，是在紡前原液中加入含磷、氮阻燃元素的磷酸類阻燃劑；芬蘭的Kemira公司的 Visil纖維；德國(guó)Hoechest公司開發(fā)的阻燃粘膠纖維的商品名為Danufi L ；日本旭化成公司以一種或一種以上的環(huán)狀和直鏈狀化合物作為阻燃劑，按纖維量的10 40襯％添加到粘膠液中，制得具有持久耐洗性的阻燃粘膠纖維，它的吸濕和染色性好，適于與其它纖維混紡制成阻燃紡織品；日本東洋紡的波里諾西克(Polynosic)粘膠纖維，其阻燃劑為有機(jī)磷或鹵素有機(jī)化合物；日本大和紡的DR；纖維，其阻燃劑為氯化磷酸酯；美國(guó)PER Rayon永久性阻燃粘膠纖維，其阻燃劑是有機(jī)酯類等等。按粘膠纖維所使用的阻燃劑，主要分為含磷、氮、硫阻燃元素的磷酸類阻燃劑和無機(jī)硅類阻燃劑兩大類，但不管使用哪種阻燃劑制備的阻燃粘膠纖維，耐高溫性能均不理想， 且使用前者制備的阻燃粘膠纖維在燃燒時(shí)煙氣較大，且阻燃劑成本很高，使用后者制備的阻燃粘膠纖維，由于阻燃劑添加量大，導(dǎo)致織物的耐堿性和紡織加工性能較差，均存在一定的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種阻燃效果好、耐高溫性能顯著、紡織加工性能好的阻燃粘膠纖維。本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種阻燃效果好、耐高溫性能顯著、紡織加工性能好的阻燃粘膠纖維的制備方法。為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種阻燃粘膠纖維，所述阻燃粘膠纖維主要由聚硅酸、焦膦酸酯、纖維素按下述重量比組成
聚硅酸(以SiO2計(jì))20 55wt%
焦膦酸酯0. 5 10wt%
纖維素40 70wt%。為解決上述第二個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種阻燃粘膠纖維的制備方法，包括以下步驟
(1)分別將偏硅酸鈉、焦膦酸酯溶液加入到黃化結(jié)束后的纖維素粘膠溶液中，與纖維素粘膠混合均勻，制備出阻燃紡絲粘膠溶液，以SiO2計(jì)，偏硅酸鈉加入量為纖維素粘膠中甲纖的25 60wt%，焦膦酸酯加入量為纖維素粘膠中甲纖的1 15wt%。(2)將所述阻燃紡絲粘膠溶液經(jīng)含有硫酸、硫酸鋅和硫酸鈉的凝固浴紡絲成型，得到初生纖維。(3)將所述初生纖維進(jìn)行水洗、脫硫、上油、干燥的后處理步驟，得到阻燃粘膠纖維。其中，所述纖維素粘膠溶液采用纖維素漿粕為原料，經(jīng)過包括浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化步驟制備得到，分別將偏硅酸鈉、焦膦酸酯溶液加入到黃化結(jié)束后的纖維素粘膠溶液中后，再經(jīng)過濾、熟成、脫泡步驟制備出阻燃紡絲粘膠溶液。作為一種技術(shù)方案，所述偏硅酸鈉溶液與所述焦磷酸酯溶液同時(shí)加入到黃化結(jié)束后的纖維素粘膠溶液中。作為另一種技術(shù)方案，所述偏硅酸鈉溶液與所述焦磷酸酯溶液分別加入到黃化結(jié)束后的纖維素粘膠溶液中。作為一種優(yōu)選，所述偏硅酸鈉溶液在黃化結(jié)束后與溶解水一同加入到纖維素粘膠溶液中，所述焦磷酸酯溶液加入到黃花結(jié)束至紡絲前的纖維素粘膠溶液中。所述的凝固浴的組成為硫酸100 130g/L，硫酸鋅10 50g/L，硫酸鈉300 350g/L，酸浴溫度為45 60°C。其中，在粘膠制備過程中，粘膠的組成可以控制為α -纖維素含量7 10wt%，堿含量(以NaOH計(jì))4 7wt%，粘膠粘度可以控制為30 80s (落球法)。上述技術(shù)方案中，偏硅酸鈉、焦膦酸酯溶液與纖維素粘膠的共混可以在幾個(gè)不同的環(huán)節(jié)實(shí)施，一是在纖維素粘膠黃化結(jié)束后與溶解水一同加入，偏硅酸鈉、焦膦酸酯溶液與粘膠混合均勻后，經(jīng)過濾、脫泡、熟成等工序，進(jìn)入紡絲?；蛘叻謩e在黃花結(jié)束后至紡絲前的任一工序分別加入，或者在粘膠紡絲前經(jīng)注射泵注入，通過靜態(tài)、動(dòng)態(tài)或動(dòng)靜態(tài)混合的方式，達(dá)到與粘膠混合均勻的目的，與粘膠混合后，立即進(jìn)入紡絲工序。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明采用偏硅酸鈉和焦磷酸酯作為復(fù)合阻燃劑制備阻燃粘膠纖維，偏硅酸鈉溶液進(jìn)入含硫酸、硫酸鋅、硫酸鈉的凝固浴后，在硫酸的作用下，聚合成為聚硅酸，纖維素磺酸酯再生為纖維素，焦膦酸酯在纖維素和聚硅酸之間均勻分布，同時(shí)再生出來。聚硅酸阻燃纖維素的阻燃機(jī)理是在加熱條件下，含聚硅酸的粘膠纖維逐漸失去物理及化學(xué)結(jié)合水和其它熱解氣體，除這些揮發(fā)性氣體外，吸熱的變化也導(dǎo)致熱降。聚硅酸的作用在于阻熱，使纖維免于燃燒，有效的把纖維素隔開并阻止火焰的蔓延。纖維素的脫水是通過在幾個(gè)連續(xù)的酯化過程的酯化路線來進(jìn)行的，聚硅酸分子的位阻效應(yīng)對(duì)任何可能的再酯化反應(yīng)產(chǎn)生影響。纖維素通過硅酸的強(qiáng)烈的脫水作用同時(shí)引發(fā)焦碳的形成，并在競(jìng)爭(zhēng)性降解反應(yīng)中阻礙焦油的生成。同時(shí)，纖維素和聚硅酸相結(jié)合而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變化，從而引發(fā)氫鍵的再分配，聚硅酸的一個(gè)重要作用在于其與纖維素單體單元及水分子的氫鍵結(jié)合，阻礙了熱解過程中揮發(fā)性物質(zhì)的逸出及焦炭的形成。隨硅酸含量的增加，纖維素與硅酸間氫鍵增加。這種結(jié)合能影響到在隨后的纖維素?zé)峤庵械幕瘜W(xué)轉(zhuǎn)化過程，降低纖維的可燃性并當(dāng)火源移去時(shí)有自熄的作用。焦膦酸酯類磷系阻燃劑受熱分解生成磷的含氧酸，能催化含羥基化合物脫水成炭，在材料表面生成焦炭層，降低材料的質(zhì)量損失速度和可燃物的生成量。有機(jī)磷系阻燃劑熱解所形成的氣態(tài)產(chǎn)物中含有Po ·，可以抑制H ·及· OH的產(chǎn)生，抑制燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。本申請(qǐng)人長(zhǎng)期致力于阻燃粘膠纖維的研究開發(fā)，通過對(duì)硅、磷的協(xié)同阻燃分析研究表明，含有聚硅酸和焦膦酸酯的阻燃粘膠纖維在受熱過程中，焦膦酸酯分解為粘稠狀聚磷酸，與聚硅酸形成連續(xù)、致密的炭層，阻隔了熱、氧的傳遞并減少了可燃性氣體的揮發(fā)，燃燒時(shí)聚硅酸在凝聚相發(fā)揮阻燃作用，有效地延緩熱量、氧氣以及可燃?xì)怏w的傳遞。由于硅、磷的協(xié)同效應(yīng)，少量的磷酸類阻燃元素與硅酸協(xié)同作用，得到的纖維阻燃效果更好，從而獲得了比單純加入聚硅酸或者焦磷酸酯一種阻燃劑時(shí)更好的阻燃效果。本發(fā)明制備的阻燃粘膠纖維在 800°C、聚硅酸的加入量(以Si02計(jì))為甲纖的40wt%、焦磷酸酯的不同加入量時(shí)的灼燒殘?jiān)?br> 權(quán)利要求
1. 一種阻燃粘膠纖維，其特征在于所述阻燃粘膠纖維主要由聚硅酸、焦膦酸酯、纖維素按下述重量比組成
2.如權(quán)利要求1所述的阻燃粘膠纖維的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)分別將偏硅酸鈉、焦膦酸酯溶液加入到黃化結(jié)束后的纖維素粘膠溶液中，與纖維素粘膠混合均勻，制備出阻燃紡絲粘膠溶液，以SiO2計(jì)，偏硅酸鈉加入量為纖維素粘膠中甲纖的25 60wt%，焦膦酸酯加入量為纖維素粘膠中甲纖的1 15wt% ；(2)將所述阻燃紡絲粘膠溶液經(jīng)含有硫酸、硫酸鋅和硫酸鈉的凝固浴紡絲成型，得到初生纖維；(3)將所述初生纖維進(jìn)行水洗、脫硫、上油、干燥的后處理步驟，得到阻燃粘膠纖維。
3.如權(quán)利要求2所述的阻燃粘膠纖維的制備方法，其特征在于所述纖維素粘膠溶液采用纖維素漿粕為原料，經(jīng)過包括浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化步驟制備得到，分別將偏硅酸鈉、焦膦酸酯溶液加入到黃化結(jié)束后的纖維素粘膠溶液中后，再經(jīng)過濾、熟成、脫泡步驟制備出阻燃紡絲粘膠溶液。
4.如權(quán)利要求3所述的阻燃粘膠纖維的制備方法，其特征在于所述偏硅酸鈉溶液與所述焦磷酸酯溶液同時(shí)加入到黃化結(jié)束后的纖維素粘膠溶液中。
5.如權(quán)利要求3所述的阻燃粘膠纖維的制備方法，其特征在于所述偏硅酸鈉溶液與所述焦磷酸酯溶液分別加入到黃化結(jié)束后的纖維素粘膠溶液中。
6.如權(quán)利要求5所述的阻燃粘膠纖維的制備方法，其特征在于所述偏硅酸鈉溶液在黃化結(jié)束后與溶解水一同加入到纖維素粘膠溶液中，所述焦磷酸酯溶液加入到黃花結(jié)束至紡絲前的纖維素粘膠溶液中。
7.如權(quán)利要求2所述的阻燃粘膠纖維的制備方法，其特征在于所述的凝固浴的組成為硫酸100 130g/L，硫酸鋅10 50g/L，硫酸鈉300 350g/L，酸浴溫度為45 60°C。聚硅酸(以SiO2計(jì)) 焦膦酸酯纖維素
全文摘要
本發(fā)明公開了一種阻燃粘膠纖維及其制備方法，阻燃粘膠纖維主要由聚硅酸、焦膦酸酯、纖維素按下述重量比組成聚硅酸(以SiO2計(jì))20～55wt%、焦膦酸酯0.5～10wt%、纖維素40～70wt%。包括以下步驟(1)分別將偏硅酸鈉、焦膦酸酯溶液加入到黃化結(jié)束后的纖維素粘膠溶液中，與纖維素粘膠混合均勻，制備出阻燃紡絲粘膠溶液。(2)將阻燃紡絲粘膠溶液經(jīng)含有硫酸、硫酸鋅和硫酸鈉的凝固浴紡絲成型，得到初生纖維。(3)將初生纖維進(jìn)行水洗、脫硫、上油、干燥的后處理步驟，得到阻燃粘膠纖維。本發(fā)明由于硅、磷類阻燃劑的協(xié)同作用，大大提高了阻燃纖維的阻燃效果、耐高溫性能和織物的紡織加工性能。
文檔編號(hào)D01D5/06GK102505169SQ20111032945
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者劉海洋, 葉榮明, 王可, 趙望春, 遲健, 龔瑋超 申請(qǐng)人:阜寧澳洋科技有限責(zé)任公司