CN102392314A - 一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液及其制备方法，属于粘胶纤维领域。本发明旨在解决现有技术中阻燃剂粒径大、粒径分布宽及阻燃剂分散液稳定性差，致使阻燃粘胶纤维纺丝液分散不均匀，有絮凝现象以及有效阻燃成份单一，阻燃剂添加量相对较大而影响纺丝性能及对所纺制的阻燃粘胶纤维的物理性能产生较大影响的问题，通过采用由水玻璃与磷氮系阻燃剂和表面活性剂构成的无卤环保复配型阻燃剂乳液，无卤环保复配型阻燃乳液具有无絮凝、性质稳定的优点，且其与粘胶混合后提供一种无絮凝、性质稳定、分散均匀、有效阻燃成份含量多的无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液。

Description

一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种粘胶纤维纺丝液及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液及其制备方法，属于粘胶纤维领域。

背景技术

粘胶纤维具有吸湿性优异、易染色、抗静电、易于纺织加工等特性而具有广泛的用途。然而，粘胶纤维属易燃纤维，由其制成的纺织品极易燃烧而引发火灾，给人民生命财产造成巨大危害，从而限制了其广泛应用，随着人们消费水平的提高以及安全意识的增强，要求粘胶纤维阻燃的呼声益发强烈，有力的促进了国内外粘胶纤维的阻燃研究。

奥地利Lenzing公司生产的阻燃粘胶纤维和日本东洋纺的Polynosic阻燃粘胶纤维采用的是氯化膦酸酯阻燃剂，该阻燃剂由于含有卤素，不符合环保要求，应用受到了限制。而法国的罗纳普朗克TF-80纤维和美国的PER阻燃粘胶纤维采用有机酯类阻燃剂、芬兰的Kemiraoy公司用水玻璃阻燃剂生产Visil系列复合阻燃粘胶纤维、德国Hoechest公司采用不含卤素的有机磷系阻燃剂生产的Danufi L阻燃粘胶纤维，以及瑞士Sandoz公司采用Sandoflam-5060焦磷酸酯类阻燃剂以共混的方式生产阻燃粘胶纤维，这些阻燃粘胶纤维虽然不含卤素，但是由于所采用的阻燃剂中的有效阻燃成分单一，使得阻燃剂的添加量相对较大，不仅影响纤维的物理性能，而且也提高了生产成本。

国内上世纪九十年代曾出现过阻燃粘胶纤维研究开发的一个高潮，主要采用共混法和后处理法，而共混纺丝法所用的阻燃剂大多是瑞士Sandoz公司的Sandoflam-5060焦磷酸酯类阻燃剂。上海纺织科学研究院、福建南平化纤厂、南京化工学院、保定天鹅化纤基团有限公司、丹东化纤公司、南京化纤股份有限公司、上海化纤三厂等厂家均采用国产或进口的该阻燃剂试制或批量生产了阻燃粘胶纤维。但是因为国产的阻燃剂粒径大、粒径分布宽及阻燃剂分散液稳定性差等问题，而进口阻燃剂的价格过高，最终都没有实现大规模的工业化生产。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中阻燃剂粒径大、粒径分布宽及阻燃剂分散液稳定性差，致使阻燃粘胶纤维纺丝液分散不均匀，有絮凝现象以及有效阻燃成份单一，阻燃剂添加量相对较大而影响纺丝性能及对所纺制的阻燃粘胶纤维的物理性能产生较大影响的问题，提供一种无絮凝、性质稳定、分散均匀、有效阻燃成份含量多的无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液。

为了实现上述发明目的，其具体技术方案如下：

一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液，其特征在于：包括以下按重量份数计的组分：

粘胶100份、水玻璃15-50份、磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺5-15份、表面活性剂20-80份；

所述的粘胶的α纤维素含量为8.6-9.0%；

所述的水玻璃的模数为1.2-2.3，固含量为40-50%；

所述的磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺的粒径为0.1-0.5μm。

所述的表面活性剂包括以下组分：

羧甲基纤维素钠、十二烷基磺酸钠、吐温-80中的一种或两种以上的任意比例混合物。

一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

A、将磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺放入球磨机中；

B、将表面活性剂和水玻璃加入球磨机中与磷氮系阻燃剂进行研磨混合，制成无卤环保复配型阻燃剂乳液；

C、将制成的无卤环保复配型乳液与粘胶均匀混合、采用常规的真空脱泡工艺制得无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液。

在步骤B中所述的研磨混合为：将表面活性剂加入球磨机中在转速为100-120r/min的搅拌作用下与磷系阻燃剂混合均匀；然后在转速为80-100r/min的搅拌作用下将水玻璃缓缓加入其中，至混合均匀为止。

本发明提供的一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液可以很好地应用在阻燃粘胶纤维的生产中。

本发明带来的有益技术效果：

1、本发明无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液所采用的无卤环保复配型阻燃剂乳液由水玻璃与磷氮系阻燃剂和表面活性剂构成，无卤环保复配型阻燃乳液具有无絮凝、性质稳定的优点，且其与粘胶混合后所制备的无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液亦具有分散均匀，无凝聚的特点；

2、本发明的无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液含有磷、氮、硅阻燃成分，可实现三者的阻燃协同作用，具有阻燃剂添加量少，阻燃效率高，对所纺制的阻燃粘胶纤维物理性能影响小的特点，且节约了成本；

3、本发明的无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液不含卤素，对环境影响很小，有利于环保。其本身没有毒性，对人体无害，且不会污染环境，燃烧时不会产生烟雾且不会产生有毒有害气体，燃烧产物成炭率高，保持完整形状易于清理。根据数据调查显示，火灾事故中80%的死亡原因为烟雾或有毒有害气体致死，而无卤环保复配型阻燃粘胶纤维具备燃烧时少烟和不会产生无毒无害气体，是一种运用前景较大、环境友好型的新型阻燃纤维；

4、磷氮系阻燃剂粒径为0.1-0.5um，由其与水玻璃和表面活性剂构成的无卤环保复配型阻燃剂乳液添加到粘胶原液中得到的无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液经纺丝制得的纤维具有良好的物理机械性能。

具体实施方式

实施例1

一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液，其特征在于：包括以下按重量份数计的组分：

粘胶100份、水玻璃15份、磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺5份、表面活性剂20份；

所述的粘胶的α纤维素含量为8.6%；

所述的水玻璃的模数为1.2，固含量为40%；

所述的磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺的粒径为0.1μm。

实施例2

一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液，其特征在于：包括以下按重量份数计的组分：

粘胶100份、水玻璃50份、磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺15份、表面活性剂80份；

所述的粘胶的α纤维素含量为9.0%；

所述的水玻璃的模数为2.3，固含量为50%；

所述的磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺的粒径为0.5μm。

实施例3

一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液，其特征在于：包括以下按重量份数计的组分：

粘胶100份、水玻璃32.5份、磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺10份、表面活性剂50份；

所述的粘胶的α纤维素含量为8.8%；

所述的水玻璃的模数为1.75，固含量为45%；

所述的磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺的粒径为0.3μm。

实施例4

一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液，其特征在于：包括以下按重量份数计的组分：

粘胶100份、水玻璃20份、磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺13份、表面活性剂75份；

所述的粘胶的α纤维素含量为8.9%；

所述的水玻璃的模数为2.0，固含量为41%；

所述的磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺的粒径为0.4μm。

实施例5

在实施例1-4的基础上，所述的表面活性剂有以下优选方案：

所述的表面活性剂包括以下组分：

羧甲基纤维素钠、十二烷基磺酸钠、吐温-80中的一种或两种以上的任意比例混合物。

实施例6

一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液的制备方法，包括以下工艺步骤：

A、将磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺放入球磨机中；

B、将表面活性剂加入球磨机中在转速为100r/min的搅拌作用下与磷系阻燃剂混合均匀；然后在转速为80r/min的搅拌作用下将水玻璃缓缓加入其中，至混合均匀为止，制成无卤环保复配型阻燃剂乳液；

C、将制成的无卤环保复配型乳液与粘胶均匀混合、真空脱泡得到无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液。

实施例7

一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液的制备方法，包括以下工艺步骤：

A、将磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺放入球磨机中；

B、将表面活性剂加入球磨机中在转速为120r/min的搅拌作用下与磷系阻燃剂混合均匀；然后在转速为100r/min的搅拌作用下将水玻璃缓缓加入其中，至混合均匀为止，制成无卤环保复配型阻燃剂乳液；

C、将制成的无卤环保复配型乳液与粘胶均匀混合、真空脱泡得到无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液。

实施例8

一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液的制备方法，包括以下工艺步骤：

A、将磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺放入球磨机中；

B、将表面活性剂加入球磨机中在转速为110r/min的搅拌作用下与磷系阻燃剂混合均匀；然后在转速为90r/min的搅拌作用下将水玻璃缓缓加入其中，至混合均匀为止，制成无卤环保复配型阻燃剂乳液；

C、将制成的无卤环保复配型乳液与粘胶均匀混合、真空脱泡得到无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液。

实施例9

一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液的制备方法，包括以下工艺步骤：

A、将磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺放入球磨机中；

B、将表面活性剂加入球磨机中在转速为108r/min的搅拌作用下与磷系阻燃剂混合均匀；然后在转速为95r/min的搅拌作用下将水玻璃缓缓加入其中，至混合均匀为止，制成无卤环保复配型阻燃剂乳液；

C、将制成的无卤环保复配型乳液与粘胶均匀混合、真空脱泡得到无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液。

实施例10

本发明无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液在制备下游产品中的应用实例：

将15份粒径为0.1μm的N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺与50份模数为1.2、固含量为50%的水玻璃和20份十二烷基磺酸钠混合均匀，然后再与100份粘胶混合均匀、静置，真空脱泡得到无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液。

按照UL-94标准，将上述阻燃粘胶纤维纺丝液进行刮膜，固化干燥后进行垂直燃烧测试，膜的燃烧性能可达V-0级。

实施例11

本实施例中水玻璃的添加量为15份，其余与实施例1相同，所制阻燃粘胶膜的燃烧性能可达V-1级。

实施例12

本实施例中水玻璃的模数为2.3，固含量为40%，添加量为15份，N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺的添加量为5份，其余与实施例1相同，所制阻燃粘胶膜的燃烧性能可达V-2级。

实施例13

本实施中，水玻璃与N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺的添加量均为15份，其中水玻璃的模数为1.5，固含量为45，其余与实施例1相同，所制阻燃粘胶膜的燃烧性能可达V-1级。

实施例14

本实施例中，N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺的粒径为0.5μm，添加量为10份，水玻璃的模数为2.0，表面活性剂为吐温-80和羧甲基纤维素钠的混合液，二者的质量比为2:1，且混合表面活性剂的添加量为80份，其余与实施例1相同，所制阻燃粘胶膜的燃烧性能可达V-1级。

Claims (5)

1.一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液，其特征在于：包括以下按重量份数计的组分：

粘胶100份、水玻璃15-50份、磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺5-15份、表面活性剂20-80份；

所述的粘胶的α纤维素含量为8.6-9.0%；

所述的水玻璃的模数为1.2-2.3，固含量为40-50%；

所述的磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺的粒径为0.1-0.5μm。

2.根据权利要求1所述的一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液，其特征在于：所述的表面活性剂包括以下组分：

羧甲基纤维素钠、十二烷基磺酸钠、吐温-80中的一种或两种以上的任意比例混合物。

3.根据权利要求1所述的一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

A、将磷氮系阻燃剂N,N^’-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺放入球磨机中；

B、将表面活性剂和水玻璃加入球磨机中与磷氮系阻燃剂进行研磨混合，制成无卤环保复配型阻燃剂乳液；

C、将制成的无卤环保复配型乳液与粘胶均匀混合、真空脱泡得到无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液。

4.根据权利要求3所述的一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液的制备方法，其特征在于：在步骤B中所述的研磨混合为：将表面活性剂加入球磨机中在转速为100-120r/min的搅拌作用下与磷系阻燃剂混合均匀；然后在转速为80-100r/min的搅拌作用下将水玻璃缓缓加入其中，至混合均匀为止。

5.根据权利要求1-2之一所述的一种无卤环保复配型阻燃粘胶纤维纺丝液在制备阻燃粘胶纤维中的应用。