一種阻燃纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種阻燃纖維及其制備方法，采用將纖維素或聚丙烯腈與阻燃高分子按比例混合，通過在較高溫度下溶解制備高濃度的紡絲液，過濾后降低溫度，加壓擠出，通過壓力形成的剪切作用保證紡絲液中兩組分的均勻混合，然后進行多倍拉伸，形成聚丙烯腈或纖維素的相疇尺寸小于50nm的共混型纖維。本發(fā)明的阻燃纖維是一種直接紡制得到的共混型纖維，解決了混合均勻性問題，具有阻燃性能好，阻燃耐久、無鹵無磷，低毒舒適等優(yōu)異的特點，對開發(fā)無毒、發(fā)煙少、環(huán)境友好的阻燃纖維有重要的意義。
【專利說明】一種阻燃纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種阻燃纖維及其制備方法，特別是提供一種直接紡制得到的共混型阻燃纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維素纖維和聚丙烯腈纖維長期以來都在紡織品中占據(jù)著重要的地位，但這兩種纖維都有易于燃燒的缺點，限制了其使用的安全性。為提高此類紡織品的阻燃性，最常用的方法是阻燃后整理、添加有機或無機小分子阻燃劑、共聚改性。阻燃后整理易于工業(yè)化，但阻燃的耐久性差且影響織物手感；采用添加小分子阻燃劑的方法進行共混紡絲，往往因為添加量大而影響紡絲以及纖維的力學(xué)性能和紡紗織造及使用性能；共聚改性的方法有嚴重的局限性目前已經(jīng)工業(yè)的共聚方法只有腈氯綸，且其中高含量的氯元素在燃燒過程中會產(chǎn)生大量有毒氣體而受到限制。利用具有本質(zhì)阻燃特性的纖維材料進行共混紡紗是提高纖維素纖維或聚丙烯腈纖維阻燃特性的另一種方法，缺點是混紡紗線中兩組分纖維難以均勻分布，阻燃性降低。Denis Ingildeev等利用不同配比的聚間苯二甲酰間苯二胺和纖維素共混溶解紡絲，但并未獲得具有阻燃效果的共混纖維，問題在于采用常規(guī)的紡絲成型方法造成纖維中兩組分的相疇尺寸大，不能夠發(fā)揮阻燃高分子對纖維素相的阻隔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服上述制備纖維素或聚丙烯腈類阻燃纖維的缺陷，本發(fā)明采用將纖維素或聚丙烯腈與阻燃高分子按比例混合，通過在較高溫度下溶解制備高濃度的紡絲液，過濾后降低溫度，加壓擠出，通過壓力形成的剪切作用保證紡絲液中兩組分的均勻混合，然后進行多倍拉伸，形成聚丙烯腈或纖維素的相疇尺寸小于50nm的共混型纖維。
[0004]本發(fā)明的一種阻燃纖維，由纖維素或聚丙烯腈與一種阻燃高分子共混紡絲而成，阻燃高分子占阻燃纖維的質(zhì)量百分數(shù)為20?80%，極限氧指數(shù)為27?32%，在空氣中點燃離火熄滅時間< 10s。本發(fā)明的阻燃纖維是一種直接紡制得到的共混型纖維，解決了混合均勻性問題，具有阻燃性能好，阻燃耐久、無鹵無磷，低毒舒適等優(yōu)異的特點，對開發(fā)無毒、發(fā)煙少、環(huán)境友好的阻燃纖維有重要的意義。
[0005]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:
[0006]如上所述的一種阻燃纖維，所述阻燃纖維中聚丙烯腈或纖維素的相疇尺寸小于50nm,將兩相混合的均勻性提高到納米級水平。
[0007]如上所述的一種阻燃纖維，所述阻燃高分子為聚間苯二甲酰間苯二胺、聚芳砜酰胺或含砜基聚苯并咪唑中的一種，其中聚芳砜酰胺為聚(4，4' - 二苯砜對苯二甲酰胺)、聚(3，3' - 二苯砜對苯二甲酰胺)、聚(4，4' - 二苯砜間苯二甲酰胺)、聚(3，3' -二苯砜間苯二甲酰胺)或由上述共聚物中任意兩種以上結(jié)構(gòu)單元組成的芳砜酰胺無規(guī)共聚物；含砜基聚苯并咪唑為由以下結(jié)構(gòu)單元組成的均聚物。
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種阻燃纖維，其特征是:由纖維素或聚丙烯腈與一種阻燃高分子共混紡絲而成；阻燃高分子占阻燃纖維的質(zhì)量百分數(shù)為20~80%，極限氧指數(shù)為27~32%，在空氣中點燃離火熄滅時間≤IOs0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃纖維，其特征在于，所述阻燃纖維中聚丙烯腈或纖維素的相疇尺寸小于50nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃纖維，其特征在于，所述阻燃高分子為聚間苯二甲酰間苯二胺、聚芳砜酰胺或含砜基聚苯并咪唑中的一種。
4.如權(quán)利要求3所述的聚芳砜酰胺為聚(4，4'- 二苯砜對苯二甲酰胺)、聚(3，3' - 二苯砜對苯二甲酰胺)、聚(4，4' - 二苯砜間苯二甲酰胺)、聚(3，3' -二苯砜間苯二甲酰胺)或由上述共聚物中任意兩種以上結(jié)構(gòu)單元組成的芳砜酰胺無規(guī)共聚物；含砜基聚苯并咪唑為由以下結(jié)構(gòu)單元組成的均聚物，
5.根據(jù)以上權(quán)利要求1~4任一項所述的一種阻燃纖維的制備方法，其特征在于，將纖維素或聚丙烯腈與阻燃高分子混合，溶解于溶劑中，得到均一的紡絲液；將紡絲液經(jīng)過脫泡和過濾后降溫，然后加壓擠出并經(jīng)過空氣段和凝固浴，經(jīng)水洗、牽伸和定型后得到所述阻燃纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種阻燃纖維的制備方法，其特征在于，所述纖維素的聚合度為200~1600，聚丙烯腈的粘均分子量為2 X IO4~1.2 X IO5 ;所述聚丙烯腈為聚丙烯腈均聚物或含有第一單體、第二單體及第三單體中一種或一種以上的丙烯腈共聚物，其中第一單體為丙烯腈，第二單體為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯中的一種，第三單體為丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、衣康酸、甲基丙烯苯磺酸鈉中的一種；所述阻燃高分子為聚間苯二甲酰間苯二胺、聚芳砜酰胺或含砜基聚苯并咪唑中的一種；所述聚間苯二甲酰間苯二胺的比濃對數(shù)粘度1.5~2.5dL/g ;所述聚芳砜酰胺的比濃對數(shù)粘度0.7~1.5dL/g ；所述含砜基聚苯并咪唑的比濃對數(shù)粘度1.0~3.0dL/g。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種阻燃纖維的制備方法，其特征在于，所述纖維素或聚丙烯腈與阻燃高分子的質(zhì)量比為20~80:80~20 ;所述纖維素或聚丙烯腈與阻燃高分子之和在溶液中的質(zhì)量分數(shù)為5~30%，溶解溫度為50~100°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種阻燃纖維的制備方法，其特征在于，所述降溫是指比溶解溫度降低5~30°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種阻燃纖維的制備方法，其特征在于，所述溶劑為4-甲基嗎啉-N-氧化物50%水溶液、N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽或1-乙基-3-甲基咪唑甲酸鹽中的一種以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或9所述的一種阻燃纖維的制備方法，其特征在于，所述溶劑還含有無機鹽；所述的無機鹽為氯化鈣或氯化鋰，在溶劑中無機鹽的質(zhì)量分數(shù)< 8%。
【文檔編號】D01F8/08GK104018243SQ201410186603
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】吳開建, 姚勇波, 于金超, 劉洪材, 程海明, 王建寧, 楊曦, 張玉梅, 王華平 申請人:東華大學(xué)