一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，先对聚丙烯腈织物进行酸处理，酸处理是指将聚丙烯腈织物在温度高于聚丙烯腈玻璃化温度的植酸溶液中浸泡一定时间，然后烘干至恒重，再将酸处理后的聚丙烯腈织物依次交替浸润在聚乙烯亚胺溶液和植酸溶液中，重复操作多次后取出再浸润到乙酸锌溶液中进行处理，制得阻燃聚丙烯腈织物。本发明专利技术植酸处理后的PAN织物，在表面接枝了更多的活性基团、负离子基团，即表面的

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法


[0001]本专利技术属于聚丙烯腈织物
，涉及一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯腈纤维虽然具有柔软、轻盈、保暖等优点，但其极限氧指数(LOI)值为17％，遇火极易燃烧。而产业化的腈氯纶，虽然具有良好的阻燃性能，但是该纤维及其制品在燃烧时会放出大量的烟雾，还有有毒的卤化氢气体，从而使腈氯纶的推广和使用受到了极大的阻碍。
[0003]专利技术专利CN 102936760 A提供了一种接枝和共混的方式合成阻燃聚丙烯腈纤维的方法，但是共混过程可能造成含磷阻燃单体分散不均，导致整体的阻燃抑烟能力有局部缺陷。CN 103451913 A公开了采用高立构聚丙烯腈含量为30～50wt％的聚丙烯腈纤维为原料，在ZnCl2与酸的混合水溶液改性剂中浸渍，然后预氧化，得到聚丙烯腈基阻燃纤维。但是，其拉伸强度和阻燃性能仍相对较差，不能满足实际应用中的需求。专利CN 106948172 B公开了一种将聚丙烯腈织物浸渍于硅烷、植酸和尿素的混合溶液中一段时间，可得阻燃纤维的方法。但该方法存在阻燃剂附着较差、不耐洗的问题。专利CN 106988121 A中，专利技术人通过紫外光接枝技术首先在纤维表面引入甲基丙烯酸缩水甘油酯，再通过胺化和磷酸化的反应接入含磷基团，此方法过程繁琐，不宜大规模推广应用。
[0004]因此，如何形成多阻燃协同体系，并紧密的附着在聚丙烯腈织物表面，以解决聚丙烯腈纤维及织物热稳定性差、易于燃烧等缺陷的问题，具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，将酸处理后的聚丙烯腈(PAN)织物依次交替浸润在聚乙烯亚胺(PEI)溶液(浴比为1:50)和植酸(PA)溶液(浴比为1:50)中，重复操作多次(每先后浸润在聚乙烯亚胺溶液和植酸溶液中视为一次)后取出再浸润到乙酸锌溶液(浴比为1:50)中进行处理，制得阻燃聚丙烯腈织物；
[0008]酸处理是指将聚丙烯腈织物在温度高于聚丙烯腈玻璃化温度的植酸溶液中浸泡一定时间，然后烘干至恒重(烘干温度为70～90℃，温度太低烘干时间须加长，温度太高可能会引起碳化)；酸处理的温度应大于聚丙烯腈的玻璃化温度，此温度下，聚丙烯腈链活动较大，有利于酸和织物内部反应。
[0009]本专利技术中PA用作酸处理以及作为磷系阻燃剂，用作酸处理时主要是和织物表面基团反应，接枝羧酸基团以及磷酸基团等，使织物表面带上电负性利于PEI的组装，增加阻燃剂的附着力，增加阻燃耐洗性能；作为阻燃剂主要是在燃烧时在织物表面形成一层碳层，阻隔热传导以及隔绝氧气。PEI作为阻燃复配剂以及氮系阻燃剂，PEI本身具有正电荷，可以和
PA的负离子进行静电吸附组装，比直接涂覆阻燃剂的附着力更强；且PEI在燃烧时会产生N2等不燃气体，可以稀释织物附近的氧气以及织物在燃烧过程产生的可燃气体。金属离子作为复配阻燃剂，金属离子在燃烧时可以储存大量能量，并有效阻止毒气的产生，整体提高织物的热稳定性，PA以及PEI和金属离子都有螯合作用，尤其是PA，极易与金属离子螯合，且金属离子能提高织物本身的热稳定性，三者结合，可以从全方位的增加织物的阻燃性能。
[0010]增加植酸对织物进行酸处理这一步骤，是为了增加纤维表面的
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COOH以及磷酸等活性基团，利于阻燃剂的组装。PAN的大分子链中主要存在CN基，极性较强，体积较大，缺乏自由的亲水性基团，且活性较差，致使PAN纤维吸湿性差，阻燃性能差。腈纶的玻璃化转变温度在80～100℃，在加热到95℃时，腈纶内大分子链活性较强，有利于PAN的接枝。
[0011]若在PAN表面不进行接枝，直接层层组装阻燃剂，PA、PEI和PAN之间没有连接，植酸对织物进行酸处理后，就在纤维表面接枝了活性基团，有利于阻燃剂的附着，增加阻燃剂的耐洗性以及阻燃剂的添加量。
[0012]作为优选的技术方案：
[0013]如上所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，聚乙烯亚胺溶液的质量浓度为1～15％，植酸溶液的质量浓度为5～15％(用于酸处理和阻燃整理的植酸溶液的浓度均在该范围内)，乙酸锌溶液的质量浓度为1～10％。
[0014]如上所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，酸处理采用的植酸溶液的温度为92～98℃，酸处理的温度低于和高于设定值会影响接枝基团数量，且温度在95℃最佳，此时在织物表面接枝的羧酸以及磷酸最多。
[0015]如上所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，酸处理后的聚丙烯腈织物每次浸润在聚乙烯亚胺溶液或植酸溶液后，用蒸馏水(浴比1:100)洗涤并烘干(烘干的温度为70～90℃)。
[0016]如上所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，酸处理后的聚丙烯腈织物每次在聚乙烯亚胺溶液或植酸溶液中浸润的时间为10～90min，每次蒸馏水洗涤的时间不超过5min，烘干的温度为70～90℃，烘干的时间为30～90min。
[0017]如上所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，浸润到乙酸锌溶液中进行处理是指：在乙酸锌溶液中浸润5～90min，然后用蒸馏水(浴比1:100)洗涤，并烘干(烘干的温度为70～90℃，烘干的时间为15～90min)。
[0018]如上所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，多次是指10～30次。
[0019]如上所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，一定时间为0.5～1.5h。
[0020]如上所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，酸处理时聚丙烯腈织物与植酸水溶液的质量比为1:15～20，此比例范围可以保证植酸水溶液刚好能浸润织物。
[0021]如上所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，阻燃聚丙烯腈织物的LOI为30～37％，水洗30次后阻燃聚丙烯腈织物的LOI为25～29％；
[0022]阻燃聚丙烯腈织物在空气气氛下900℃时的残碳率为20～40％；
[0023]阻燃聚丙烯腈织物的热释放速率(HRR)为128～228kW/m2，总的热释放量(THR)为2.7～3.6MJ/m2。
[0024]对于LOI，未处理PAN织物为17％，未酸处理涂覆10～30层阻燃剂的PAN织物为20～25％，酸处理之后涂覆10～30层阻燃剂的改性PAN织物提升至30～37％；
[0025]对于阻燃耐洗性，未酸处理10～30层阻燃剂PAN织物水洗30次后LOI为21～23％，酸处理涂覆10～30层阻燃剂的PAN织物水洗30次后LOI为25～29％；
[0026]对于空气气氛中在900℃时残碳率，未处理PAN织物为3％，未酸处理直接涂覆10～30层阻燃剂的PAN织物为5～10％，酸处理之后涂覆10～30层阻燃剂的改性PAN织物提升至20～40％；
[0027]对于织物的热释放速率(HRR)、总的热释放量(THR)，未处理的P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织物的制备方法，其特征在于：将酸处理后的聚丙烯腈织物依次交替浸润在聚乙烯亚胺溶液和植酸溶液中，重复操作多次后取出再浸润到乙酸锌溶液中进行处理，制得阻燃聚丙烯腈织物；酸处理是指将聚丙烯腈织物在温度高于聚丙烯腈玻璃化温度的植酸溶液中浸泡一定时间，然后烘干至恒重。2.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，其特征在于，聚乙烯亚胺溶液的质量浓度为1～15％，植酸溶液的质量浓度为5～15％，乙酸锌溶液的质量浓度为1～10％。3.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，其特征在于，酸处理采用的植酸溶液的温度为92～98℃。4.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，其特征在于，酸处理后的聚丙烯腈织物每次浸润在聚乙烯亚胺溶液或植酸溶液后，用蒸馏水洗涤并烘干。5.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯腈织物的制备方法，其特征在于，酸处理后的聚丙烯腈织物每次在聚乙烯亚胺溶液或植酸溶液中浸润的时间为10～90min，每次蒸馏水洗涤的时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈烨，陶文祥，赵云霞，徐静，王华平，徐洁，柯福佑，马新梅，杨志春，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：