一种阻燃聚丙烯腈复合纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法，由富含碳的生物质原料为碳源、富含氮的生物质原料蛋白质为气源和富含磷的生物质原料植酸为酸源复配后构建生物质无卤膨胀型阻燃体系，与聚丙烯腈溶液共混制备成纺丝液后，以含金属离子的溶液为凝固浴进行湿法纺丝，所述酸源植酸和气源蛋白质可与所述凝固浴中的金属离子发生配位作用，促使大量的金属离子负载到所述复合纤维中。所述生物质无卤膨胀型阻燃体系中的磷、氮阻燃成分之间能够发挥协同阻燃作用，赋予所述复合纤维良好的阻燃性能，同时金属离子发挥良好的催化成炭作用，进一步提高所述复合纤维的阻燃效率及阻燃性能，其极限氧指数值可达36％，且保留了聚丙烯腈原有的优良性能。有的优良性能。有的优良性能。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚丙烯腈复合纤维及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纤维材料领域，尤其涉及一种阻燃聚丙烯腈复合纤维及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚丙烯腈纤维具有良好的蓬松性、弹性、保温性、耐候性、耐日晒性等特性，有“人造羊毛”的美誉，用途也十分广泛。然而，聚丙烯腈纤维属易燃纤维，极易燃烧而引发火灾，给人类生命财产安全带来危害，因此，开发阻燃聚丙烯腈纤维意义重大。
[0003]目前，国内外针对聚丙烯腈纤维的阻燃改性主要有共聚法、共混法、化学改性法、热氧化法、后整理法。其中，共聚法是唯一实现阻燃聚丙烯腈纤维产业化的方法，该方法将丙烯腈与氯乙烯或偏氯乙烯共聚成丙烯腈共聚物，然后丙烯腈共聚物通过湿法纺丝得到阻燃聚丙烯腈纤维，即腈氯纶。腈氯纶虽然在阻燃、手感、蓬松度、染色、可纺性等方面都具有较多优势，但是其燃烧时会释放出氯化氢等腐蚀性有害气体，不利于环保。并且，对于化学改性法，现有技术首先通过共混纺丝后采用热交联，得到聚丙烯腈复合纤维，然后采用氢氧化钠及水合肼对所述复合纤维中聚丙烯腈进行化学阻燃改性，使其具有阻燃效果，其实质是水合肼与复合纤维中聚丙烯腈成分中的氰基(CN)发生化学反应，转化为其它含氮基团，同时氢氧化钠又可将氰基水解转为羧酸根(COO
‑
)，使得聚丙烯腈复合纤维中原有的氰基数量大大减少，导致聚丙烯腈纤维原有优良性能(蓬松性、弹性、保温性、耐候性和耐日晒性)的损失。
[0004]因此，如何制备无卤环保、阻燃性优异，同时保留聚丙烯腈的原有优良性能的阻燃聚丙烯腈纤维是现有技术亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种阻燃聚丙烯腈复合纤维及其制备方法和应用，本专利技术提供的方法制备的阻燃聚丙烯腈复合纤维，不含卤素，绿色环保，阻燃性能优异，同时保留了聚丙烯腈原有的优良性能。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将生物质无卤膨胀型阻燃体系和聚丙烯腈溶液混合，经脱泡处理得到纺丝液；所述生物质无卤膨胀型阻燃体系由富含碳的生物质原料作为碳源、富含氮的生物质原料蛋白质作为气源和富含磷的生物质原料植酸作为酸源复配构建而成；
[0009](2)将所述步骤(1)得到的纺丝液进行湿法纺丝，得到阻燃聚丙烯腈复合纤维；所述湿法纺丝所用的凝固浴中含有金属离子。
[0010]优选地，所述步骤(1)中的生物质无卤膨胀型阻燃体系中植酸、碳源和气源的质量比为1：(0.5～12)：(0.5～12)。
[0011]优选地，所述步骤(1)中的碳源为海藻酸、海藻酸盐、纤维素、半纤维素、木质素、单
宁、环糊精、淀粉和壳聚糖中的一种或多种。
[0012]优选地，所述步骤(1)中的气源为酪蛋白、乳白蛋白、卵白蛋白、卵磷蛋白、白蛋白、肌蛋白、大豆蛋白和谷蛋白中的一种或多种。
[0013]优选地，所述步骤(1)中的生物质无卤膨胀型阻燃体系与聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量之比为1：(2～30)。
[0014]优选地，所述步骤(2)中的聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的浓度为6～17wt％。
[0015]优选地，所述步骤(2)中的金属离子为Fe
3+
、Fe
2+
、Al
3+
、Cu
2+
、Ni
2+
、Zn
2+
、Co
2+
、Mn
2+
、Mg
2+
和Ca
2+
中的一种或多种。
[0016]优选地，所述步骤(2)中凝固浴中含有的金属离子的总浓度为0.5～10wt％。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的阻燃聚丙烯腈复合纤维。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述阻燃聚丙烯腈复合纤维在纺织品中的应用。
[0019]本专利技术提供了一种阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法，由富含碳的生物质原料为碳源、富含氮的生物质原料蛋白质为气源和富含磷的生物质原料植酸为酸源复配构建生物质无卤膨胀型阻燃体系，然后与聚丙烯腈溶液共混制备成纺丝液，以含金属离子的溶液为凝固浴进行湿法纺丝。所述生物质无卤膨胀型阻燃体系中的酸源植酸和气源蛋白质可与凝固浴中金属离子发生配位作用，促使大量的金属离子负载到所述复合纤维中。所述阻燃聚丙烯腈复合纤维中的生物质无卤膨胀型阻燃体系中的磷、氮阻燃成分发挥协同阻燃作用，赋予复合纤维良好的阻燃性能，同时金属离子发挥良好的催化成炭作用与生物质无卤膨胀型阻燃体系共同作用，进一步提高所述复合纤维的阻燃效率及阻燃性能。最终制备得到无卤环保，阻燃性能优异的阻燃聚丙烯腈复合纤维，其极限氧指数值可达36％，同时保留了聚丙烯腈原有的优良性能。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1制备阻燃聚丙烯腈复合纤维(FR
‑
PAN)和纯聚丙烯腈纤维(PAN)在N2氛围下的热重分析对比图。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供了一种阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法，包括以下步骤：
[0022](1)将生物质无卤膨胀型阻燃体系和聚丙烯腈溶液混合，经脱泡处理得到纺丝液；所述生物质无卤膨胀型阻燃体系由富含碳的生物质原料作为碳源、富含氮的生物质原料蛋白质作为气源和富含磷的生物质原料植酸作为酸源复配构建而成；
[0023](2)将所述步骤(1)得到的纺丝液进行湿法纺丝，得到阻燃聚丙烯腈复合纤维；所述湿法纺丝所用的凝固浴中含有金属离子。
[0024]在本专利技术中，若无特殊说明，所采用的原料均为本领域常规市售产品。
[0025]本专利技术将生物质无卤膨胀型阻燃体系和聚丙烯腈溶液混合，经脱泡处理得到纺丝液。
[0026]在本专利技术中，所述生物质无卤膨胀型阻燃体系，以富含碳的生物质原料为碳源，富含氮的生物质原料蛋白质为气源，富含磷的生物质原料植酸为酸源，以一定比例复配后构建而成。本专利技术以生物质为原料，构建生物质无卤膨胀型阻燃体系，以含金属离子的溶液为
凝固浴进行湿法纺丝。所述生物质无卤膨胀型阻燃体系中的酸源植酸和气源蛋白质可与凝固浴中金属离子发生配位作用，促使大量的金属离子负载到所述复合纤维中。所述复合纤维中的生物质无卤膨胀型阻燃体系中的磷、氮阻燃成分发挥协同阻燃作用，赋予复合纤维良好的阻燃性能，同时金属离子发挥良好的催化成炭作用与生物质膨胀型阻燃体系共同作用，进一步提高所述复合纤维的阻燃效率及阻燃性能。最终制备得到无卤环保，阻燃性能优异的阻燃聚丙烯腈复合纤维，其极限氧指数值可达36％，同时保留了聚丙烯腈原有的优良性能。
[0027]在本专利技术中，所述生物质无卤膨胀型阻燃体系中植酸、碳源和蛋白质类气源的质量比优选为1：(0.5～12)：(0.5～12)，更优选为1：(1～10)：(1～10)。本专利技术将生物质无卤膨胀型阻燃体系中植酸、碳源和蛋白质类气源的质量比控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)将生物质无卤膨胀型阻燃体系和聚丙烯腈溶液混合，经脱泡处理得到纺丝液；所述生物质无卤膨胀型阻燃体系由富含碳的生物质原料作为碳源、富含氮的生物质原料蛋白质作为气源和富含磷的生物质原料植酸作为酸源复配构建而成；(2)将所述步骤(1)得到的纺丝液进行湿法纺丝，得到阻燃聚丙烯腈复合纤维；所述湿法纺丝所用的凝固浴中含有金属离子。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的生物质无卤膨胀型阻燃体系中酸源、碳源和气源的质量比为1：(0.5～12)：(0.5～12)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的碳源为海藻酸、海藻酸盐、纤维素、半纤维素、木质素、单宁、环糊精、淀粉和壳聚糖中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的气源为酪蛋白、乳白蛋白、卵白蛋白、卵磷蛋白、白蛋白、肌蛋白、大豆蛋白和谷蛋白中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的生...

【专利技术属性】
技术研发人员：任元林，郭迎宾，左春龙，刘晓辉，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：