防电弧阻燃混合物及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种防电弧阻燃混合物及其制作方法，包括聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶；所述芳纶为间位芳纶、对位芳纶或两者的混合物；聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶占三种材料质量总和的百分比分别为，聚酰亚胺：2％～40％；芳纶：10～60％；变性腈纶：20～70％。混合物的存在形式为纤维混合物、纱线、织物、无纺布或者服装中的一种或者其任意组合。其采用ASTM D6413‑1999进行垂直燃烧测试，续燃时间低于2秒，损毁长度不超过6英寸。

Anti arc flame retardant mixture and its making method

The invention discloses an anti - arc flame retardant mixture and its making method, including polyimide, aramid fiber and denatured acrylic fiber. The aramid is a mixture of interposition aramid, para aramid or both; polyimide, aramid and denatured acrylic fibers account for the total mass of the three materials, respectively, 2% to 40%; Aramid fiber: 10 ~ 60%; denatured acrylic fiber: 20 ~ 70%. Mixtures exist in the form of fiber mixtures, yarns, fabrics, non-woven fabrics or garments, or any combination. The vertical combustion test was carried out with ASTM D6413 D6413 1999, and the combustion duration was less than 2 seconds, and the damage length was not more than 6 inches.

【技术实现步骤摘要】
防电弧阻燃混合物及其制作方法
本专利技术涉及化工、电力或其他有防火或防电弧需求的劳动防护领域，特别是涉及一种适用于提供高电弧值防护能力的阻燃混合物。
技术介绍
人类活动已经离不开电力，电力深刻地改变着人类的生活。电力给人类带来便利生活的同时也带来触电、电弧等危害。特别是电弧事故，发生突然，危害巨大，局部高温可高达20000摄氏度，作为电极的金属瞬间被熔融并崩裂到空气中，形成局部的爆炸效应。如果工作人员不幸在该爆炸效应的区域内，在极短的瞬间内造成电弧烧伤，甚至是死亡。由于电弧的突然性和瞬时性，作业人员不可能在发生电弧后才去穿戴防电弧的服装或其他装具，应该在平时工作时就穿着具备一定防护电弧能力的工装或防护装具。作为防护人类最大器官皮肤的服装，其防电弧性能主要由构成服装的织物来提供，织物的防电弧性能主要由构成织物的纱线来保证，纱线的性能又由构成纱线的纤维种类和配比来保证。随着近年来对电弧现象和电弧危害的深入认识和研究，发现阻燃织物做的服装可以防止或减轻电弧对人体的伤害，通过人造电弧来测试织物的防电弧能力，发现电弧的防护机理与阻燃防护的机理不尽相同，防电弧能力与阻燃能力不存在线性相关关系。在已知的防电弧织物中，还没有一种纺织材料具备绝对的防电弧优势，将不同纤维按照一定比率进行混纺，往往能获得更好的电弧值。芳纶20％～50％，变性腈纶50～80％、防静电纤维2％～5％的产品是现有高电弧值织物的典型代表。芳纶，即为芳族聚酰胺纤维。分为1-3位间位芳族聚酰胺和1-4位对位芳族聚酰胺。1-3位间位芳族聚酰胺被称为间位芳纶，国内叫做1313；1-4位对位芳族聚酰胺被称作对位芳纶，国内叫做1414。两者均具有一定耐酸耐碱性，相对而言耐碱性更好一些。芳纶在400摄氏度左右出现热分解，正常工作温度为220度以下。纯芳纶的阻燃性一般，极限氧指数为28，即在氧气不超过28％的空气中不接触外来火源下不能维持燃烧。由于芳纶炭化后仍能保持60％左右强度，在消防和工业热防护领域得到广泛应用。特别是对位芳纶，初始的断裂强度很高，燃烧炭化后残留的强度仍然很高，热收缩率低，在织物中能起到热稳定骨架的作用。间位芳纶断裂强度3.5～6.0cN/dtex,对位芳纶断裂强度15～22cN/dtex。在芳族聚酰胺纤维家族中还存在一种在聚合阶段让间位和对位两种聚合结构共存，并引入砜基，让纤维的耐温性、染色性和吸湿性能有所改变的芳砜纶纤维，纤维的总体属性趋近于间位芳纶，在电弧领域可以相互替代。变性腈纶是在丙烯腈为主体的单体中，加入偏氯乙烯、氯乙烯或两者均有的单体进行共聚反应，生成的聚合物内丙烯腈单体含量在35％～85％范围内，用丙酮或二甲基亚砜等有机溶剂溶解纺丝获得的纤维。为进一步增加其阻燃性，在纺丝前加入成分为氧化锑、四氧化二锑、五氧化二锑、氢氧化铝的一种或两种，或两种以上的超细粉末，占纤维重量比2.5％以上的为佳，占纤维重量比8.0％以上的为更佳。该纤维没有明显的熔点，160摄氏度后缓慢软化收缩，260摄氏度时能自由流动，与氧气接触后炭化。变性腈纶的极限氧指数可以达到32以上，没有外来火源接触下，在氧气不超过32％的空气中可以自动熄灭。由于变性腈纶的成本相对低廉，染色容易，在热防护领域的利用相当普遍。防静电纤维可以是金属纤维，或者是在涤纶基或尼龙基之上掺入可以导电的炭火金属氧化物粉末，让纤维具备一定导电性，与其他纤维混纺，或交织在织物内让织物具备防静电性能，降低织物的带静电荷量，提高静电荷的耗散速度。专利申请号为CN201510114060.0公布了一种解决方案，其中有以下的表述：“一种永久阻燃的防暴燃防电弧面料，其特征在于其原料及其重量％为：本质阻燃纤维20-85％、耐高温尺寸稳定性纤维5-30％、天然纤维或再生纤维素纤维8-40％、尼龙纤维小于10％和抗静电纤维1-3％。2.根据权利要求1所述的永久阻燃的防暴燃防电弧面料，其特征在于所述的本质阻燃纤维为聚间苯二甲酰胺二胺纤维、阻燃粘胶纤维和阻燃改性腈纶纤维中的一种或以上的并且按任意重量％比相混合的混合纤维。3.根据权利要求1所述的永久阻燃的防暴燃防电弧面料，其特征在于所述的耐高温尺寸稳定性纤维为在260℃下维持5min时的热收缩率小于3％的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和/或聚酰亚胺纤维。在本专利技术的又一个具体的实施例中，所述的天然纤维为植物纤维和/或动物纤维；所述的再生纤维素纤维为粘胶纤维、竹纤维、莫代尔纤维、甲壳素纤维、莱赛尔纤维和天丝中的任意一种或以上的并且按任意重量％比相混合的混合纤维。在本专利技术的再一个具体的实施例中，所述的植物纤维为棉纤维，所述的动物纤维为羊毛纤维。”专利申请号为CN201510114060.0的技术方案中包含本质阻燃纤维、耐高温尺寸稳定纤维、天线纤维或再生纤维素纤维、尼龙后抗静电纤维。基本上除后处理阻燃以外可使用的纤维元素网络了进去，没有说明纤维之间存在的关系和主要的作用，在实施例中也没有公开相关的研究数据。并替换一些概念。比如聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维归入耐高温尺寸稳定纤维，其实两者都是本质阻燃纤维，单独从耐高温而言，聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，也就是对位芳纶，与间位芳纶相类似在400摄氏度后开始分解，与间位芳纶并没有大不同，而聚酰亚胺开始热分解的温度高达567摄氏度。文献所述的本质阻燃纤维为聚间苯二甲酰胺二胺纤维、阻燃粘胶纤维和阻燃改性腈纶纤维中的一种或以上的并且按任意重量％比相混合的混合纤维。阻燃粘胶有有机磷系阻燃粘胶、无机硅阻燃粘胶、硅氮系阻燃粘胶、重金属氧化物阻燃粘胶等种类、基材有一般粘胶、莫代尔、莱赛尔等。阻燃改性腈纶的组成方式也多种多样，阻燃机理和阻燃性也大不相同。这两种纤维跟间位芳纶在物性、阻燃性、耐化学性等相差甚远，将三者归入一类任意组合，体现出很大的随意性。比如本质阻燃纤维选间位芳纶35％，耐高温尺寸稳定性纤维选择聚酰亚胺20％，天然纤维选择棉(也是纤维素纤维)38％，尼龙5％，防静电纤维2％，完全符合本文献的要求，很不幸，这是一个完全不具备阻燃性的配方，更谈不上防电弧。不阻燃的棉的含量超过20％，如果不加入气相阻燃的变性腈纶或类似的替代物，混合体本身不具备阻燃性，这在业界已经成为公知的常识。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是通过其他纤维的加入，通过多种配比的研究，得到电弧值更高的纤维混纺体系，用于电弧防护。本专利技术提供的具体技术方案如下：一种防电弧阻燃混合物，包括聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶；所述芳纶为间位芳纶、对位芳纶或两者的混合物；聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶占三种材料质量总和的百分比分别为，聚酰亚胺：2％～40％；芳纶：10～60％；变性腈纶：20～70％。本专利技术所述的防电弧阻燃混合物，其中，所述混合物的存在形式为纤维混合物、纱线、织物、无纺布或者服装中的一种或者其任意组合。本专利技术所述的防电弧阻燃混合物，其中，采用ASTMD6413-1999进行垂直燃烧测试，续燃时间低于2秒，损毁长度不超过6英寸。本专利技术所述的防电弧阻燃混合物，其中，聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶占三种材料质量总和的百分比分别为，聚酰亚胺：15％～40％；芳纶：30～60％；变性腈纶：20～55％。本专利技术所述的防电弧阻燃混合物，其中，聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶占三种材料质量总和的百本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防电弧阻燃混合物，其特征在于：包括聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶；所述芳纶为间位芳纶、对位芳纶或两者的混合物；聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶占三种材料质量总和的百分比分别为，聚酰亚胺：2％～40％；芳纶：10～60％；变性腈纶：20～70％。

【技术特征摘要】
1.一种防电弧阻燃混合物，其特征在于：包括聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶；所述芳纶为间位芳纶、对位芳纶或两者的混合物；聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶占三种材料质量总和的百分比分别为，聚酰亚胺：2％～40％；芳纶：10～60％；变性腈纶：20～70％。2.根据权利要求1所述的防电弧阻燃混合物，其特征在于：所述混合物的存在形式为纤维混合物、纱线、织物、无纺布或者服装中的一种或者其任意组合。3.根据权利要求1所述的防电弧阻燃混合物，其特征在于：采用ASTMD6413-1999进行垂直燃烧测试，续燃时间低于2秒，损毁长度不超过6英寸。4.根据权利要求1-3任一项所述的防电弧阻燃混合物，其特征在于：聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶占三种材料质量总和的百分比分别为，聚酰亚胺：15％～40％；芳纶：30～60％；变性腈纶：20～55％。5.根据权利要求4所述的防电弧阻燃混合物，其特征在于：聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶占三种材料质量总和的百分比分别为，聚酰亚胺：15％～20％；芳纶：30～60％；变性腈纶：50～55％。6.根据权利要求1-5任一项所述的防电弧阻燃混合物，其特征在于：还有防静电组分，防静电组分占聚酰亚胺、芳纶、变性腈纶三者的质量总和的1％～5％。7.一种防电弧阻燃混合物的制作方法，其特征在于：采用多种纤维分别开松、分组梳条、分组搭条的多重混合工艺，到粗纱为止总搭条数不低于600...

【专利技术属性】
技术研发人员：安彪，
申请(专利权)人：南通谐好安全科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32