一种阻燃维纶纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃维纶纤维及其制备方法，阻燃维纶纤维的表层为阻燃整理剂与聚乙烯醇缩甲醛的混合物，所述阻燃整理剂为表面改性无机阻燃剂，该阻燃维纶纤维及其制备步骤如下：1)维纶纺丝原液的准备：2)纺丝：3)后处理。本发明专利技术将表面改性无机阻燃剂粉末粘附至维纶纺丝原液的表面，并与维纶纺丝原液表层的聚乙烯醇进行快速混合，随着维纶纺丝原液固化成型以及缩甲醛处理，表面改性无机阻燃剂在维纶纤维的表层得到固定，形成一种具有皮芯结构的阻燃维纶纤维，具有良好的阻燃效果。

A flame vinylon fiber and preparation method thereof

The invention discloses a flame vinylon fiber and its preparation method, flame vinylon fiber surface for flame retardant and a mixture of polyvinyl formal, the flame retardant finishing agent for the surface modification of inorganic flame retardant, the flame vinylon fiber and its preparation steps are as follows: 1) preparation: 2 PVA spinning spinning): 3) postprocessing. The surface modification of inorganic flame retardant powder adhered to the PVA spinning solution, and the surface of the spinning solution of polyvinyl alcohol PVA mixed with fast curing, dope and vinylon formaldehyde treatment, surface modification of inorganic flame retardant in vinylon fiber surface are fixed, the formation of a flame retardant with skin core structure vinylon fiber, has good flame retardant effect.

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃维纶纤维及其制备方法
本专利技术属于化学纤维
，尤其是涉及一种阻燃维纶纤维及其制备方法。
技术介绍
维纶是聚乙烯醇缩醛纤维的商品名称，也叫维尼纶。其性能接近棉花，有“合成棉花”之称，是现有合成纤维中吸湿性最大的品种。在各类阻燃纤维中，阻燃维纶因其兼具高强度、阻燃和吸湿性好等优异性能，受到业内外广泛关注。“维纶纤维是由PVA的水溶液经湿法纺丝，再和甲醛缩合而制成的一种合成纤维。”阻燃维纶纤维的制备主要有两种方法，即为接枝共聚和机械混合。接枝共聚是将具有阻燃能力的单体接入到聚乙烯醇的大分子中；机械混合则是在纺织原液中加入阻燃剂。在以上的两种方法所制备的阻燃维纶纤维为均相的混合，为了获得较好的阻燃效果往往需要接入或共混较多的阻燃剂，较大的阻燃剂用量会对纺丝工艺以及纤维的机械性能产生较大的影响。在纤维的燃烧过程中，纤维表层首先受到热的作用，若在纤维的表层分布有较多、稳定性良好的且具有较好的阻燃效果的单体或阻燃剂，即在纤维中阻燃剂是一种非均相的分布则可以阻止燃烧的蔓延。可以认为提高阻燃纤维表层的阻燃剂分布与用量则将有助于提高纤维的阻燃性能，也可以减少阻燃剂的用量。当前，对于阻燃剂非均相分布的阻燃维纶纤维开发较缺乏。
技术实现思路
为克服采用均相混合制备阻燃维纶纤维存在阻燃剂用量大，对纤维的机械性能影响较大的问题，本专利技术提供一种阻燃维纶纤维及其制备方法。本专利技术是通过以下技术实现的：一种阻燃维纶纤维，所述阻燃维纶纤维的表层为阻燃整理剂与聚乙烯醇缩甲醛的混合物，所述阻燃整理剂为表面改性无机阻燃剂。优选地，所述表面改性无机阻燃剂的制备步骤如下：将无机阻燃剂改性液于超声波条件下处理60～120min后得粘稠膏状物，将所得粘稠膏状物经干燥、粉碎得中心粒径为0.01～0.1μm的表面改性无机阻燃剂。优选地，所述无机阻燃剂改性液的原料重量百分配比为：油酸10～15份、硬酯酸10～15份、蓖麻油酸钙15～30份、硬酯酸钙15～30份、三聚氯氰1～5份、无机阻燃剂60～80份。优选地，所述无机阻燃剂三氧化二锑、氢氧化镁和氢氧化铝中的一种或几种。优选地，超声波的功率为250～350W，频率为40KHz。阻燃剂的选择与使用对阻燃维纶的制备至关重要。在常用的阻燃剂中，卤系、磷系阻燃剂以其阻燃效果好、不影响材料物化性能而得到广泛的应用。然而，卤系、磷系阻燃剂最为重要的缺点为聚合物在燃烧时发烟量大、易放出腐蚀性气体和有害性气体，容易造成二次危害，虽可达到阻燃作用，但所释放的气体将对人体产生重大的伤害。因此，以三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁为代表的无机阻燃剂在应用时是依靠化学分解吸热以及释放出水而起到阻燃作用的，以其无毒性、不腐蚀、分解后生成产物化学性质稳定，不会产生二次危害。三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁等无机阻燃剂直接与纺丝进行混合，虽可以达到阻燃，但其用量较大，分散效果欠佳。在本专利技术中，专利技术人对三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁等无机阻燃剂进行表面改性，使表面有机化，大大提高了与聚乙烯醇的相容性，在提高维纶纤维阻燃性能的同时，也对维纶的力学性能有了明显的改善，对于提高维纶的综合性能具有重要的意义。在对三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁等无机阻燃剂进行表面改性时，超声波对改性的顺利进行至关重要。一种阻燃维纶纤维的制备方法，制备步骤如下：1)维纶纺丝原液的准备：将经过水洗后的聚乙烯醇溶于80～95℃水中，得到维纶纺丝原液(1)；2)纺丝：由计量泵输出的维纶纺丝原液(1)经喷丝板(2)喷出后，进入纺丝甬道(3)，携带有表面改性无机阻燃剂的工业氮气由入风口(4)进入纺丝甬道(3)，由出风口(5)吹出，由纺丝甬道(3)而出的维纶纺丝原液(1)被引入凝固浴(6)中固化成型，即得聚乙烯醇纤维；3)后处理：聚乙烯醇纤维经导丝辊(7)、热压辊(8)、缩甲醛处理浴(9)、水洗浴(10)、干燥辊(11)，收集得到阻燃维纶纤维(12)。优选地，所述维纶纺丝原液(1)中聚乙烯醇的重量百分比浓度为18～22％。优选地，所述工业氮气中表面改性无机阻燃剂的浓度为500～2000mg/L，通气量为0.1～0.3m3/min；所述热压辊(8)的温度为100～120℃，压力为0.5～1.0MPa。优选地，所述凝固浴(6)为浓度420～450g/L的硫酸钠；所述缩甲醛处理浴(9)包括50～70g/L甲醛，230～240g/L硫酸、70～80g/L硫酸钠。优选地，所述纺丝甬道(3)为圆柱形，长度为25～35cm，直径为20～40cm；所述入风口(4)顶端低于喷丝板(2)出丝口水平位置1～3cm，所述出风口(5)底端高于纺丝甬道(3)最低端1～3cm。传统利用湿法纺丝设备制备得的维纶为腰圆形的皮芯结构，其组分相同。在本专利技术中，专利技术人设计将表面改性无机阻燃剂与维纶纺丝原液表层的聚乙烯醇进行混合，越到纤维表面，表面改性无机阻燃剂的浓度越高。本专利技术所采用的无机阻燃剂表面经过了有机化改性，与聚乙烯醇混合效果良好。本专利技术所制得的维纶纤维表层虽掺有表面改性无机阻燃剂，但其主体仍为聚乙烯醇，故维纶纤维表层性能与芯层聚乙烯醇相似，受外力的响应也相似，缩甲醛处理后也相似。与传统的无机阻燃剂在共混纺丝的均匀分散不同，本专利技术着重于将表面改性无机阻燃剂填充于表层的聚乙烯醇中。使其阻燃性能得到充分的发挥，大大提高了无机阻燃剂的直接阻燃效果，即在纤维与火源直接接触时即被遏制。因此，可以在取得良好阻燃效果时，大大减少无机阻燃剂的用量。在本专利技术中，阻燃维纶纤维采用普通湿法纺丝设备进行纺丝，只需要增加纺丝甬道可以达到纺制阻燃维纶纤维的目的。纺丝甬道的使用是本专利技术得以实现的重要区域。本专利技术所使用的气体为工业氮气，其它惰性气体也同样适用。工业氮气靠近喷丝板，携带有表面改性无机阻燃剂，在通过纺丝甬道时，工业氮气与维纶纺丝原液接触的同时，表面改性无机阻燃剂随之粘附至维纶纺丝原液的表面并与维纶纺丝原液表层的聚乙烯醇进行快速混合。随着维纶纺丝原液在凝固浴中固化成型，表面改性无机阻燃剂在维纶纤维的表层得到固定，形成一种具有皮芯结构的阻燃维纶纤维。本专利技术的有益效果在于：1)在超声波的辅助下，利用油酸、硬酯酸、蓖麻油酸钙、硬酯酸钙、三聚氯氰对无机阻燃剂进行有机化表面改性，使所得表面改性无机阻燃剂与聚乙烯醇及其缩甲醛产物都具有良好的相容性；2)将表面改性无机阻燃剂粉末粘附至维纶纺丝原液的表面，并与维纶纺丝原液表层的聚乙烯醇进行快速混合，随着维纶纺丝原液固化成型以及缩甲醛处理，表面改性无机阻燃剂在维纶纤维的表层得到固定，形成一种具有皮芯结构的阻燃维纶纤维，表面改性无机阻燃剂分布于维纶纤维的表面，具有良好的阻燃效果；3)将表面改性无机阻燃剂填充于维纶纤维的表层，使其阻燃性能得到充分的发挥，大大提高了无机阻燃剂的直接阻燃效果，即在纤维与火源直接接触时即被遏制，可以在取得良好阻燃效果时，大大减少无机阻燃剂的用量。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。图中，1-维纶纺丝原液，2-喷丝板，3-纺丝甬道，4-入风口，5-出风口，6-凝固浴，7-导丝辊，8-热压辊，9-缩甲醛处理浴，10-水洗浴，11-干燥辊，12-阻燃维纶纤维。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。实施例1本实施例一种阻燃维纶纤维，该阻燃维纶纤维的表层为阻燃整理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃维纶纤维，其特征在于，所述阻燃维纶纤维的表层为阻燃整理剂与聚乙烯醇缩甲醛的混合物，所述阻燃整理剂为表面改性无机阻燃剂。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃维纶纤维，其特征在于，所述阻燃维纶纤维的表层为阻燃整理剂与聚乙烯醇缩甲醛的混合物，所述阻燃整理剂为表面改性无机阻燃剂。2.根据权利要求1所述的一种阻燃维纶纤维，其特征在于，所述表面改性无机阻燃剂的制备步骤如下：将无机阻燃剂改性液于超声波条件下处理60～120min后得粘稠膏状物，将所得粘稠膏状物经干燥、粉碎得中心粒径为0.01～0.1μm的表面改性无机阻燃剂。3.根据权利要求2所述的一种阻燃维纶纤维，其特征在于，所述无机阻燃剂改性液的原料重量百分配比为：油酸10～15份、硬酯酸10～15份、蓖麻油酸钙15～30份、硬酯酸钙15～30份、三聚氯氰1～5份、无机阻燃剂60～80份。4.根据权利要求3所述的一种阻燃维纶纤维，其特征在于，所述无机阻燃剂三氧化二锑、氢氧化镁和氢氧化铝中的一种或几种。5.根据权利要求2所述的一种阻燃维纶纤维，其特征在于，超声波的功率为250～350W，频率为40KHz。6.一种如权利要求1～5所述的阻燃维纶纤维的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：1)维纶纺丝原液的准备：将经过水洗后的聚乙烯醇溶于80～95℃水中，得到维纶纺丝原液(1)；2)纺丝：由计量泵输出的维纶纺丝原液(1)经喷丝板(2)喷出后，进入纺丝甬道(3)，携带有表面改性无机阻燃剂的工业氮气由入...

【专利技术属性】
技术研发人员：许云峰，
申请(专利权)人：浙江峰赫纺织有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33