CN103643335A - 阻燃粘胶纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阻燃粘胶纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)将氧化锆加入粘胶溶液中，在10℃-40℃的条件下进行快速充分的搅拌；(2)将步骤(1)中搅拌后的混合溶液进行真空脱泡处理以除去溶液中所含的气体，形成纺丝液；(3)将步骤(2)中的形成的纺丝液挤入凝固浴中抽丝形成初生丝，使氧化锆分散在初生丝的内部及表层；(4)将初生丝经过牵伸、水洗、碱洗，最终得到含有氧化锆的阻燃粘胶纤维。本发明提供的阻燃粘胶纤维的制备方法，该方法工艺简单，易操作，用该制备方法制得的阻燃粘胶纤维具有较好的阻燃、耐热等效果，氧化锆的加入不影响纤维的纺丝成形，纺丝性能较好。

Description

阻燃粘胶纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种阻燃粘胶纤维的制备方法。
背景技术
纤维素可以用于制造纤维、塑料、胶片、薄膜等，在民用、工业、医学、国防和科学研究等方面都有着广泛的用途。纤维素的资源是无限的，充分利用这一丰富的资源来发展纤维素工业，具有长远的、重要的意义，而且，再生纤维素同天然纤维素一样是环境友好的，可以再生和自然降解。
再生纤维素纤维，即粘胶纤维可以替代棉纤维，吸湿性好，易于染色，不易起静电，光滑凉爽，穿着舒适，有较好的可纺性能，可以纯纺，也可以与其他纤维如涤纶混纺，制成纺织品。但是现有的再生纤维素纤维不具有阻燃性能。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种具有阻燃性能的阻燃粘胶纤维的制备方法。
一种阻燃粘胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将氧化锆加入粘胶溶液中，在10℃-40℃的条件下进行快速充分的搅拌；其中，所述粘胶溶液其原料以质量百分比计，包括质量百分比为6％-9％的α-纤维素，5％-6％的氢氧化钠，余量为水；氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的5％～50％；
(2)、将步骤(1)中搅拌后的混合溶液进行真空脱泡处理以除去溶液中所含的气体，形成纺丝液；其中，脱泡温度为10℃-30℃，脱泡时间为20min-60min；
(3)、将步骤(2)中的形成的纺丝液挤入凝固浴中抽丝形成初生丝，使氧化锆分散在初生丝的内部及表层；所述凝固浴以一升计，包括硫酸100g～130g、硫酸钠230g～340g、硫酸锌0～20g，余量为水；凝固浴温度为10℃-50℃，凝固时间为3s～10s；
(4)、将初生丝经过牵伸、水洗、碱洗，最终得到含有氧化锆的阻燃粘胶纤维。
进一步地，所述步骤(1)包括：将氧化锆的分散液加入粘胶溶液中，在10℃-40℃的条件下进行快速搅拌；其中，所述氧化锆占氧化锆分散液总质量的20％-50％。
进一步地，所述氧化锆为粒径≤5μm的微米或为纳米级粒子。
进一步地，所述氧化锆分散液的PH值为6-8。
进一步地，氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的5％-30％。
进一步地，凝固浴温度优选为30℃～50℃。
本发明提供的阻燃粘胶纤维的制备方法，该方法工艺简单，易操作，用该制备方法制得的阻燃粘胶纤维具有较好的阻燃、耐热等效果，氧化锆的加入不影响纤维的纺丝成形，纺丝性能较好。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的5％；
α-纤维素含量为6％，氢氧化钠含量为6％；
硫酸含量为100g／L、硫酸钠240g／L、硫酸锌15g／L，余量为水；凝固浴温度为10℃-50℃，凝固时间为5s；
取12g ZrO2加入到4000gα-纤维素含量为6％、氢氧化钠含量为6％的粘胶溶液中，在10℃-40℃的条件下快速搅拌1h；然后在10℃-30℃下进行真空脱泡处理20min，去除溶液中所含的气体，得到粘胶／ZrO2混合纺丝液；将粘胶／ZrO2混合纺丝液挤入到凝固浴中抽丝生成初生丝。其中，所述凝固浴组成为硫酸含量为100g／L、硫酸钠240g／L、硫酸锌15g／L，佘量为水；凝固浴温度为10℃-50℃，凝固时间为5s。初生丝再经过牵伸、水洗、碱洗等过程，得到氧化锆阻燃粘胶纤维。
实施例2：
氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的50％；
α-纤维素含量为9％，氢氧化钠含量为5.5％；
硫酸含量为100g／L、硫酸钠240g／L、硫酸锌15g／L，余量为水；凝固浴温度为10℃-50℃，凝固时间为3s；
取180g ZrO2加入到4000gα-纤维素含量为9％、氢氧化钠含量为5.5％的粘胶溶液中，在10℃-40℃的条件下快速搅拌1h；然后在10℃-30℃下进行真空脱泡处理60min，去除溶液中所含的气体，得到粘胶／ZrO2混合纺丝液；将粘胶／ZrO2混合纺丝液挤入到凝固浴中抽丝生成初生丝。其中，所述凝固浴组成为硫酸含量为100g／L、硫酸钠240g／L、硫酸锌15g／L，佘量为水；凝固浴温度为30℃-50℃，凝固时间为3s。初生丝再经过牵伸、水洗、碱洗等过程，得到氧化锆阻燃粘胶纤维。
实施例3：
氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的30％；
α-纤维素含量为7％，氢氧化钠含量为5％；
硫酸含量为100g／L、硫酸钠240g／L、硫酸锌15g／L，佘量为水；凝固浴温度为10℃-50℃，凝固时间为10s；
取84g ZrO2加入到4000gα-纤维素含量为7％、氢氧化钠含量为6％的粘胶溶液中，在10℃-40℃的条件下快速搅拌1h；然后在10℃-30℃下进行真空脱泡处理30min，去除溶液中所含的气体，得到粘胶／ZrO2混合纺丝液；将粘胶／ZrO2混合纺丝液挤入到凝固浴中抽丝生成初生丝。其中，所述凝固浴组成为硫酸含量为100g／L、硫酸钠240g／L、硫酸锌15g／L，余量为水；凝固浴温度为30℃-50℃，凝固时间为10s。初生丝再经过牵伸、水洗、碱洗等过程，得到氧化锆阻燃粘胶纤维。
实施例4：
氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的20％；
α-纤维素含量为8％，氢氧化钠含量为6％；
硫酸含量为100g／L、硫酸钠240g／L、硫酸锌15g／L，余量为水；凝固浴温度为10℃-50℃，凝固时间为10s；
取64g ZrO2加入到4000gα-纤维素含量为8％、氢氧化钠含量为6％的粘胶溶液中，在10℃-40℃的条件下快速搅拌1h；然后在10℃-30℃下进行真空脱泡处理30min，去除溶液中所含的气体，得到粘胶／ZrO2混合纺丝液；将粘胶／ZrO2混合纺丝液挤入到凝固浴中抽丝生成初生丝。其中，所述凝固浴组成为硫酸含量为100g／L、硫酸钠240g／L、硫酸锌15g／L，余量为水；凝固浴温度为30℃-50℃，凝固时间为10s。初生丝再经过牵伸、水洗、碱洗等过程，得到氧化锆阻燃粘胶纤维。
实施例5：
本实施例与实施例1的唯一区别是凝固浴组成为硫酸含量为100g／L、硫酸钠230g／L，余量为水。
实施例6：
本实施例与实施例2的唯一区别是凝固浴组成为硫酸130g、硫酸钠300g、硫酸锌10g，余量为水。
实施例7：
本实施例与实施例3的唯一区别是凝固浴组成为硫酸120g、硫酸钠340g、硫酸锌20g，余量为水。
以下实施例均使用ZrO2分散液：
实施例8：
氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的33.3％，氧化锆占氧化锆分散液总质量的20％。
取83.5g ZrO2含量为20％的纳米ZrO2分散液，该分散液的PH值为7，将该分散液加入到600gα-纤维素含量为8.35％、氢氧化钠含量为5.8％的粘胶溶液中，在10℃-40℃的条件下快速搅拌1h；然后在10℃-30℃下进行真空脱泡处理30min，去除溶液中所含的气体，得到粘胶／ZrO2混合纺丝液；将粘胶／ZrO2混合纺丝液挤入到凝固浴中抽丝生成初生丝，所述凝固浴组成为硫酸含量为100g／L、硫酸钠240g／L、硫酸锌15g／L，余量为水，温度为30℃，凝固时间为10s。初生丝再经过牵伸、水洗、碱洗等过程，得到氧化锆阻燃粘胶纤维。
实施例9：
氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的5％，氧化锆占氧化锆分散液总质量的50％。
取28gZrO2含量为50％的纳米ZrO2分散液，加入到4000gα-纤维素含量为7％、氢氧化钠含量为6％的粘胶溶液中。其他步骤同实施例8，得到氧化锆阻燃粘胶纤维。
实施例10：
氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的30％，氧化锆占氧化锆分散液总质量的30％。
取360g ZrO2含量为30％的纳米ZrO2分散液，加入到4000gα-纤维素含量为9％、氢氧化钠含量为6％的粘胶溶液中。其他步骤同实施例7，得到氧化锆阻燃粘胶纤维。
实施例11：
氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的20％，氧化锆占氧化锆分散液总质量的40％.
取140g ZrO2含量为40％的纳米ZrO2分散液，该分散液的PH值为6，将该分散液加入到4000gα-纤维素含量为7％、氢氧化钠含量为6％的粘胶溶液中，在10℃-40℃的条件下快速搅拌1h；然后在10℃-30℃下进行真空脱泡处理40min，去除溶液中所含的气体，得到粘胶／ZrO2混合纺丝液；将粘胶／ZrO2混合纺丝液挤入到凝固浴中抽丝生成初生丝，所述凝固浴组成为硫酸含量为130g／L、硫酸钠240g／L、硫酸锌15g／L，余量为水，凝固浴温度为30℃，凝固时间为8s。初生丝再经过牵伸、水洗、碱洗等过程，得到氧化锆阻燃粘胶纤维。
实施例12：
氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的25％，氧化锆占氧化锆分散液总质量的30％
取70.8g ZrO2含量为30％的纳米ZrO2分散液，该分散液的PH值为8，将该分散液加入到1000gα-纤维素含量为8.5％、氢氧化钠含量为5％的粘胶溶液中，在10℃-40℃的条件下快速搅拌1h；然后在10℃-30℃下进行真空脱泡处理40min，去除溶液中所含的气体，得到粘胶／ZrO2混合纺丝液；将粘胶／ZrO2混合纺丝液挤入到凝固浴中抽丝生成初生丝，所述凝固浴组成为硫酸含量为130g／L、硫酸钠240g／L、硫酸锌15g／L，余量为水，凝固浴温度为45℃，凝固时间为8s。初生丝再经过牵伸、水洗、碱洗等过程，得到氧化锆阻燃粘胶纤维。
对比例1：
称取500gα-纤维素含量为8.35％、氢氧化钠含量为5.8％的粘胶溶液，在10℃-30℃的条件下真空脱泡40min后开始纺丝，将纺丝液挤入到凝固浴中抽丝生成初生丝。凝固浴组成为硫酸含量为100g／L、硫酸钠240g／L、硫酸锌15g／L，佘量为水，凝固浴温度为30℃，凝固浴时间为10s。初生丝再经过牵伸、水洗、碱洗等过程，得到纯粘胶纤维。
将实施例8、12与对比例1得到的氧化物阻燃粘胶纤维与粘胶纤维的阻燃性能进行比较。
对比例1的粘胶纤维的极限氧指数为20％，经锥形量热测得热释放速率峰值为113.60KW／m2，质量损失速率峰值为0.178g／s。
实施例8的氧化锆阻燃粘胶纤维的氧指数为26.5％，比粘胶纤维提高6.5％。
实施例12的氧化锆阻燃粘胶纤维的氧指数为26％，比粘胶纤维提高6％。经锥形量热测得热释放速率峰值为91.29KW／m2，质量损失速率峰值为为0.164g／s，与对比例1的粘胶纤维相比均有所降低，说明有较好的阻燃性能与热稳定性能。
达到国家阻燃标准，说明有较好的阻燃性能。
本发明实施例中使用的氧化锆分散液来自于市场购买，该氧化锆分散液的生产厂家名称为：杭州万景新材料有限公司、生产地址为杭州拱墅区科技园祥园路28号、分散液具体名称为纳米氧化锆分散液。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种阻燃粘胶纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将氧化锆加入粘胶溶液中，在10℃-40℃的条件下进行快速充分的搅拌；其中，所述粘胶溶液其原料以质量百分比计，包括质量百分比为6％-9％的α-纤维素，5％-6％的氢氧化钠，余量为水；氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的5％～50％；
(2)、将步骤(1)中搅拌后的混合溶液进行真空脱泡处理以除去溶液中所含的气体，形成纺丝液；其中，脱泡温度为10℃-30℃，脱泡时间为20min-60min；
(3)、将步骤(2)中的形成的纺丝液挤入凝固浴中抽丝形成初生丝，使氧化锆分散在初生丝的内部及表层；所述凝固浴以一升计，其原料包括硫酸100～130g、硫酸钠230～340g、硫酸锌0～20g，余量为水；凝固浴温度为10℃-50℃，凝固时间为3～10s；
(4)、将初生丝经过牵伸、水洗、碱洗，最终得到含有氧化锆的阻燃粘胶纤维。
2.根据权利要求1所述的阻燃粘胶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：将氧化锆分散液加入粘胶溶液中，在10℃-40℃的条件下进行快速充分的搅拌；其中，所述氧化锆占氧化锆分散液总质量的20％-50％。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃粘胶纤维的制备方法，其特征在于，所述氧化锆为粒径≤5μm的微米或为纳米级粒子。
4.根据权利要求1或2所述的阻燃粘胶纤维的制备方法，其特征在于，所述氧化锆分散液的PH值为6-8。
5.根据权利要求1或2所述的阻燃粘胶纤维的制备方法，其特征在于，氧化锆的加入量为粘胶中α-纤维素质量的5％-30％。
6.根据权利要求1或2所述的阻燃粘胶纤维的制备方法，其特征在于，凝固浴温度优选为30℃～50℃。
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