一种共聚阻燃腈纶纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种共聚阻燃腈纶纤维,成分和制备制备。除了第一单体丙烯腈(AN)、第二单体丙烯酸甲酯(MA)、第三单体异丙醇，还有第四个共聚单体：一个基于离子液体结构的共聚单体，该单体同时引入阻燃成分。本发明专利技术中得到的腈纶纤维的可染色性能提高，腈纶纤维的抗静电特性提高。本发明专利技术中的离子液体阻燃剂不会挥发，具有较好的水溶性。离子液体的结构的“可设计性”，可为腈纶纤维共混法的工艺提供最佳的相容性的阻燃剂设计。极佳的相容性和超优的阻燃性都是传统阻燃剂没法达到的。

A copolymerized flame retardant acrylic fiber and its preparation method

The invention discloses a copolymer flame retardant acrylic fiber, its components and preparation. In addition to the first monomer acrylonitrile (AN), second monomer methyl acrylate (MA), and third monomer isopropanol, there are fourth copolymerized monomers: a copolymerized monomer based on ionic liquid structure, which simultaneously introduces the flame retardant composition. The dyeing property of the acrylic fiber obtained by the invention is improved, and the antistatic property of the acrylic fiber is improved. The ionic liquid fire retardant in the invention does not volatilize and has good water solubility. The \design\ of the structure of ionic liquids can provide the best compatibility of flame retardant design for acrylic fiber blending process. Excellent compatibility and super excellent flame retardancy are not achieved by traditional flame retardants.

【技术实现步骤摘要】
一种共聚阻燃腈纶纤维及其制备方法
本专利技术属于功能材料领域,具体涉及一种共聚阻燃腈纶纤维及其制备方法。
技术介绍
腈纶(PANfiber)，学名又称聚丙烯腈纤维，在我国还称为“人造羊毛”，在国外则称为“奥纶”、“开司米纶”。所述的聚丙烯腈纤维具有蓬松度高，手感舒适，保温性好，易于染色等优点，在衣着、日用装饰品及工业应用等方面用途广泛。但其最大缺点是易于燃烧，且燃烧时产生毒性较大的氰化氢等，因此在许多要求阻燃的场合其应用受到限制。世界各国生产的聚丙烯腈纤维大多由三元共聚物制得,丙烯腈占90％～94％,第二单体加入量为5％～8％,第三单体为013％～210％。加入第二单体的目的是为了提高纤维的机械强度、弹性和手感,在一定程度上也可以改善染色性能。常用的第二单体有丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酰胺等。加入第三单体的目的是引入一定数量的亲染料基团,增加纤维对染料的亲和力,可制得色谱齐全、颜色鲜艳、染色牢度好的纤维。第三单体分两大类：一类是对阳离子染料有亲和力,含有羧基或磺酸基团的单体,如丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、甲基丁二酸(又名衣康酸)、对-乙烯基苯磺酸钠等。另一类对酸性染料有亲和力,含有胺基、酰胺基、啶等的单体,如乙烯吡啶,含有碱性染色基团的α2甲基乙烯吡啶等。腈纶的主要生产工艺流程如下：聚合→纺丝→预热→蒸汽牵伸→水洗→烘干→热定形→卷曲→切断→打包。共聚法是将丙烯腈单体与氯乙烯、偏二氯乙烯等阻燃性单体共聚制备含有卤、磷等阻燃元素的阻燃共聚体而后纺丝成形，这是目前大多数阻燃腈纶产品采用的阻燃方法，其典型代表是腈氯纶。共聚体制备一般采用水相聚合，但卤化乙烯等许多阻燃性单体水溶性低、挥发性高，使聚合反应性和聚合率偏低，同时也给生产操作带来一定难度。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种共聚阻燃腈纶纤维及其制备方法。本专利技术中得到的腈纶纤维的可染色性能提高，腈纶纤维的抗静电特性提高。本专利技术中的离子液体阻燃剂不会挥发，具有较好的水溶性。离子液体的结构的“可设计性”，可为腈纶纤维共混法的工艺提供最佳的相容性的阻燃剂设计。极佳的相容性和超优的阻燃性都是传统阻燃剂没法达到的。技术方案：一种共聚阻燃腈纶纤维，所述共聚阻燃腈纶纤维为在第一单体丙烯腈(AN)、第二单体丙烯酸甲酯(MA)、第三单体异丙醇(IPA)之外，引入一个第四共聚单体组成，所述的第四共聚单体为：一个基于离子液体结构的共聚单体，该单体同时引入阻燃成分。进一步的，所述的离子液体单体的结构分子式如下：A+B-；阳离子的结构可为下列结构中的一种：其中，R0-5至少有一个从下列基团中选取：其他的R可分别从下列基团选取：氢、C(1-20)烷基、芳香基、C(3-10)杂环、C(3-10)环烷基、(C3-ClO)杂环(C1-C8)烷基,芳香基(Cl-C8)烷基,杂环芳香基和杂环芳香基(Cl-C8)烷基；上述基团没有取代基，或者有下列取代基团：一个或两个卤素、硝基、三氟代甲基、三氟代甲氧基,甲氧基,羧基,-NH2,-OH,-SH,-NHCH3,-N(CH3)2,氰基,-SO3H,-P(O)(OC(1-5))2；阴离子可从下列结构中所列的阴离子中选取：其中，R从下列基团选取：氢、C(1-20)烷基、芳香基、C(3-10)杂环、C(3-10)环烷基、(C3-ClO)杂环(C1-C8)烷基,芳香基(Cl-C8)烷基,杂环芳香基和杂环芳香基(Cl-C8)烷基；上述基团可没有取代基，也可以有下列取代基团：一个或两个卤素、硝基、三氟代甲基、三氟代甲氧基,甲氧基,羧基,-NH2,-OH,-SH,-NHCH3,-N(CH3)2,氰基,-SO3H,-P(O)(OC(1-5))2。进一步的，所述的离子液体阻燃剂是单一的离子液体，或者是几种离子液体混用。进一步的，所述的离子液体单体占整个单体的比例的0.1％-50％。进一步的，所述的离子液体单体占整个单体的比例的1％-40％。进一步的，所述的离子液体单体占整个单体的比例的3％-30％。进一步的，所述的离子液体单体占整个单体的比例的5％-20％。进一步的，所述的共聚阻燃腈纶纤维可通过以水为介质的悬浮聚合和以溶剂为介质的溶液聚合得到。一种根据所述的共聚阻燃腈纶纤维的制备方法，包括如下步骤：(1)20％重量份数的离子液体阻燃剂和31.2％重量份数的丙烯腈(AN)、第二单体丙烯酸甲酯(MA)、异丙醇(IPA)和48.8％重量份数的硫氰酸钠溶液分别用计量桶计量后放入调配桶；(2)将引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)和浅色剂二氧化硫脲(TUD)经称重后也加入调配桶；(3)将第三单体衣康酸(ITA)调成一定浓度的水溶液经计量桶加入调配桶，经充分混合和调温后，用计量泵连续地送入聚合釜进行聚合反应；(4)全部物料逐渐形成粘稠浆液，聚合完成后的浆液由釜顶出料，输往脱单体塔脱去单体，然后输入贮液槽，经混合后用齿轮泵送往真空脱泡塔脱除留在浆液中的空气泡；(5)将浆液送往热交换器进行调温，同时添加消光剂，对浆液过滤以除去杂质，再以稳定的压力送去纺丝。有益效果：本专利技术的具体优势如下：(1)本专利技术中的离子液体阻燃剂不会挥发，具有较好的水溶性。(2)离子液体的结构的“可设计性”，可为腈纶纤维共混法的工艺提供最佳的相容性的阻燃剂设计。极佳的相容性和超优的阻燃性都是传统阻燃剂没法达到的。(3)由于“离子”的特别结构在阻燃剂和腈纶高分子链间引入不同的分子力，使得阻燃腈纶耐久性好很多。(4)由于离子液体对有机物、无机物、高分子材料都有良好的溶解性，离子液体阻燃剂可以传统阻燃剂复配使用，并可提高传统阻燃剂在腈纶中的相容性和分散性，减少对腈纶纤维的物理机械性能的影响。(5)本专利技术中的阻燃剂可以是反应型的，也可以添加型的。本专利技术中得到的腈纶纤维的可染色性能提高，腈纶纤维的抗静电特性提高。附图说明图1是本专利技术中的常见离子液体阳离子结构示意图；图2是本专利技术中的常见离子液体的阴离子结构示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本专利技术的优点和特征，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚的界定。本专利技术所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-2所示，一种共聚阻燃腈纶纤维，所述共聚阻燃腈纶纤维为在第一单体丙烯腈(AN)、第二单体丙烯酸甲酯(MA)、第三单体异丙醇(IPA)之外，引入一个第四共聚单体组成，所述的第四共聚单体为：一个基于离子液体结构的共聚单体，该单体同时引入阻燃成分。所述的离子液体阻燃剂包含离子液体成分，其分子式如下：A+B-；阳离子的结构可为下列结构中的一种：其中，R0-5至少有一个从下列基团中选取：其他的R可分别从下列基团选取：氢、C(1-20)烷基、芳香基、C(3-10)杂环、C(3-10)环烷基、(C3-ClO)杂环(C1-C8)烷基,芳香基(Cl-C8)烷基,杂环芳香基和杂环芳香基(Cl-C8)烷基；上述基团没有取代基，或者有下列取代基团：一个或两个卤素、硝基、三氟代甲基、三氟代甲氧基,甲氧基,羧基,-NH2,-OH,-SH,-NHCH3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共聚阻燃腈纶纤维，其特征在于：所述共聚阻燃腈纶纤维为在第一单体丙烯腈(AN)、第二单体丙烯酸甲酯(MA)、第三单体异丙醇(IPA)之外，引入一个第四共聚单体组成，所述的第四共聚单体为：一个基于离子液体结构的共聚单体，该单体同时引入阻燃成分。

【技术特征摘要】
1.一种共聚阻燃腈纶纤维，其特征在于：所述共聚阻燃腈纶纤维为在第一单体丙烯腈(AN)、第二单体丙烯酸甲酯(MA)、第三单体异丙醇(IPA)之外，引入一个第四共聚单体组成，所述的第四共聚单体为：一个基于离子液体结构的共聚单体，该单体同时引入阻燃成分。2.根据权利要求1所述的共聚阻燃腈纶纤维，其特征在于：所述的离子液体单体的结构分子式如下：A+B-；阳离子的结构可为下列结构中的一种：其中，R0-5至少有一个从下列基团中选取：其他的R可分别从下列基团选取：氢、C(1-20)烷基、芳香基、C(3-10)杂环、C(3-10)环烷基、(C3-ClO)杂环(C1-C8)烷基,芳香基(Cl-C8)烷基,杂环芳香基和杂环芳香基(Cl-C8)烷基；上述基团没有取代基，或者有下列取代基团：一个或两个卤素、硝基、三氟代甲基、三氟代甲氧基,甲氧基,羧基,-NH2,-OH,-SH,-NHCH3,-N(CH3)2,氰基,-SO3H,-P(O)(OC(1-5))2；阴离子可从下列结构中所列的阴离子中选取：其中，R从下列基团选取：氢、C(1-20)烷基、芳香基、C(3-10)杂环、C(3-10)环烷基、(C3-ClO)杂环(C1-C8)烷基,芳香基(Cl-C8)烷基,杂环芳香基和杂环芳香基(Cl-C8)烷基；上述基团可没有取代基，也可以有下列取代基团：一个或两个卤素、硝基、三氟代甲基、三氟代甲氧基,甲氧基,羧基,-NH2,-OH,-SH,-NHCH3,-N(CH3)2,氰基,-SO3H,-P(O)(OC(1-5))2。3.根据权利要求2所述的共聚阻燃腈纶纤维，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐延杰，陆风珏，
申请(专利权)人：南通纺织丝绸产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32