CN104357935B - 一种用于再生纤维素纤维的复合阻燃剂浆料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于再生纤维素纤维的复合阻燃剂浆料，以及应用所述复合阻燃剂浆料生产的高强阻燃再生纤维素纤维。所述复合阻燃剂浆料由纤维素醚作为增强剂、环磷腈衍生物作为阻燃剂、烷基多糖苷作为乳化剂，按照1∶1～20∶0.1～5的质量比共混后，溶解在工业软水中制成。将制好的复合阻燃剂浆料以0.5～30wt%的比例加入再生纤维素纤维纺丝母液中，均匀搅拌，消泡处理30～180min，按照常规再生纤维素纤维的湿法纺丝方法制备高强阻燃再生纤维素纤维，具有优良的阻燃性能以及较高的强度和服用性能，湿断裂强度比常规阻燃粘胶纤维提高了20%以上，初始模量降低35%以上。

Description

一种用于再生纤维素纤维的复合阻燃剂浆料

技术领域

本发明属于纺织纤维技术领域，涉及一种阻燃剂浆料，特别是一种适用于再生纤维素纤维的阻燃剂浆料。本发明的阻燃剂浆料能够同时提高再生纤维素纤维的强度和阻燃性能。

背景技术

再生纤维素纤维具有与棉纤维某些性能极为类似的性质，如吸湿性好、易染色、抗静电、较易于纺织品加工等，制成的织物花色鲜艳，穿着舒适，尤其适合在气候炎热地区穿着。同时，再生纤维素纤维具有与丝纤维类似的顺滑性能，其纤维的纤度和长度可以按照用途的要求进行调节，因此受到人们的欢迎。

再生纤维素纤维的最大缺点是极度易然，普通再生纤维素纤维接触火焰后直接燃烧，撤离火源后仍能持续燃烧，且燃烧速度快，燃烧后遗留灰分少。再生纤维素纤维的易燃性给其应用带来了很大的阻碍，提高再生纤维素纤维的阻燃性，可以有效减少火灾事故的损失和伤亡。

制备阻燃再生纤维素纤维的常用方法是在湿法纺丝前将阻燃剂共混加入到纺丝液中。目前常用的阻燃剂包括聚硅酸、焦磷酸酯类，其共混加入纺丝液后制备的阻燃再生纤维素纤维的机械强度有很大损失，表现为阻燃再生纤维素纤维的断裂强度、模量显著降低，在较小负荷下容易变形，弹性回复性能差，因此制成的织物容易伸长，尺寸稳定性差。阻燃再生纤维素纤维在提升纤维阻燃性能的同时，却损失了服用性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于再生纤维素纤维的复合阻燃剂浆料，使用本发明复合阻燃剂浆料制成的阻燃再生纤维素纤维除具有较好的阻燃性能外，同时还具有较高的机械强度和较好的服用性能。

本发明所述复合阻燃剂浆料是由纤维素醚作为增强剂、环磷腈衍生物作为阻燃剂、烷基多糖苷作为乳化剂，按照比例共混后，溶解在工业软水中制成的阻燃剂浆料，其中，所述纤维素醚、环磷腈衍生物和烷基多糖苷的质量比为1∶1～20∶0.1～5。

本发明中，所述的纤维素醚是纤维素高分子中羟基的氢被烃基取代而生成的纤维素醚类衍生物，随醚化剂的不同，包括有甲基纤维素、乙基纤维素、苯基纤维素、苄基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、苄基氰乙基纤维素等。本发明发现，纤维素醚具有较好的网状结构，可以在乳液中包裹小分子阻燃剂，且与纤维素具有很好的相容性，因此，可以尝试将纤维素醚作为一种增强剂，应用于阻燃再生纤维素纤维的生产中。本发明优选使用具有羟烷基的纤维素醚，包括羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等。

所述的环磷腈衍生物是由氮、磷单双键交替排列作为主环结构，以-N=P(R2)-为基本结构单元的新型环状高分子化合物，其中R基可以是卤素、拟卤素、氨基化合物、叠氮基化合物、烷基化合物、芳基化合物、烷氧基化合物、芳氧基化合物、烷胺基化合物、芳胺基化合物或有机金属基团等。

所述烷基多糖苷（APG）由可再生资源天然脂肪醇和葡萄糖合成，完全可生物降解，是一种性能较全面的新型非离子表面活性剂，兼具普通非离子和阴离子表面活性剂的特性，具有高表面活性、良好的生态安全性和相溶性，被称作新一代环境友好绿色表面活性剂。因其无毒、无刺激及出色的表面活性，而广泛应用于洗涤剂、化妆品、食品和医药等领域。由于APG含有与纤维素类似的葡萄糖环状结构，因此，烷基多糖苷与纤维素醚及纤维素都具有极佳的相容性，可以尝试将烷基多糖苷作为乳化剂应用于阻燃再生纤维素纤维的生产中。

本发明所述复合阻燃剂浆料中，所述环磷腈衍生物阻燃剂的含量占浆料总量的10～40wt%。

本发明所述复合阻燃剂浆料的制备方法是，将所述纤维素醚增强剂、环磷腈衍生物阻燃剂和烷基多糖苷乳化剂按照所述质量比共混后，加入工业软水中，在10～90℃下匀速搅拌0.5～8小时，制成环磷腈衍生物阻燃剂含量为10～40wt%的复合阻燃剂浆料。

本发明所述的复合阻燃剂浆料用于加入到再生纤维素纤维的纺丝液中，经湿法纺丝制备高强阻燃再生纤维素纤维。

具体的制备过程是：将制备好的复合阻燃剂浆料加入再生纤维素纤维的纺丝母液中，均匀搅拌，使再生纤维素纤维纺丝母液中含有0.5～30wt%的阻燃剂浆料，消泡处理30～180min，按照常规再生纤维素纤维的湿法纺丝方法，通过酸性凝固浴进行喷丝、塑化拉伸成型，成丝以40～50℃工业软水清洗后，通过40～50℃的脱硫助剂中进行脱硫处理，得到高强阻燃再生纤维素纤维。

其中，所述的脱硫助剂是10～30wt%的碳酸钠水溶液。

本发明还可以使用改性氨基有机硅柔软剂对制备得到的高强阻燃再生纤维素纤维进行后整理，具体方法是向25～60℃的工业软水中加入改性氨基有机硅柔软剂，使其浓度达到0.5～15wt%，以冰醋酸调节水浴的pH值至6制成整理浴，将清洗后的高强阻燃再生纤维素纤维按照1∶10的浴比加入上述整理浴中处理5～45min，取出，脱水后于65～100℃恒温烘干，得到手感柔软的高强阻燃再生纤维素纤维。

添加有本发明复合阻燃剂浆料后生产的高强阻燃再生纤维素纤维，可以应用于制造粘胶长丝、短纤维和帘子布等产品，便于后续加工生产，制备的高强阻燃再生纤维素纤维各项指标性能优良，可纺性好，吸湿透气，阻燃性能达到国家纺织品阻燃标准，提高了纤维的服用性能，扩展了应用领域。

本发明将纤维素醚类大分子作为增强剂，与阻燃剂一起制成一种适用于再生纤维素纤维的阻燃剂浆料，加入到再生纤维素纤维纺丝液中，经湿法纺丝制备强度较高的具有持久阻燃效果的高强阻燃再生纤维素纤维，其强度相比于市售的普通阻燃再生纤维素纤维得到了明显改善，而且大幅提高了其服用性能。

经测试，添加有本发明复合阻燃剂浆料的高强阻燃再生纤维素纤维LOI值大于27，湿断裂强度比常规阻燃再生纤维素纤维提高20%以上，初始模量降低35%以上。

附图说明

图1是本发明实施例1中制备的复合阻燃剂浆料的SEM图。

图2是本发明实施例1中生产的高强阻燃再生纤维素纤维的截面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明的发明内容。所述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，不能以此限制本发明的保护范围。凡在本发明基础上的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

实施例1

将增强剂羟甲基纤维素100g、阻燃剂六苯氧基环三磷腈600g和乳化剂APG（0810）100g依次加入到2200g工业软水中，40℃下匀速搅拌2小时，制成阻燃剂含量为20wt%的复合阻燃剂浆料。

图1是上述复合阻燃剂浆料的SEM图（10kv，200倍）。由图1可以看出，经过喷金处理后的阻燃剂浆料出现了大量三角突起，这是由于在乳化剂的作用下，增强剂包裹阻燃剂而造成的。

在甲基纤维素含量为10%的再生纤维素纤维纺丝液中，加入相当于纺丝液重量10%的上述复合阻燃剂浆料，搅拌混合均匀并抽真空消泡处理180min，通过湿法纺丝制成高强阻燃再生纤维素纤维，以15%碳酸钠水溶液在40℃下进行脱硫处理。将脱硫后的高强阻燃再生纤维素纤维用去离子水清洗两次，再通入35℃的，含有4%改性氨基有机硅柔软剂的后整理液中（浴比1:10），并用冰醋酸调节至pH=6，进行后处理30min，取出，脱水，70℃恒温烘干，得到手感柔软的高强阻燃再生纤维素纤维。

图2是制备得到的高强阻燃再生纤维素纤维的截面图（10kv，1000倍）。由图2可以看出，本发明所制备的高强阻燃再生纤维素纤维无明显的微观结构缺点，复合阻燃剂浆料与纤维素相容性极佳。

实施例2

将增强剂羟乙基甲基纤维素200g、阻燃剂六氨基环三磷腈500g和乳化剂APG（0814）100g依次加入到4200g的工业软水中，在40℃下，匀速搅拌2小时，制成阻燃剂含量为10wt%的阻燃剂浆料。

在甲基纤维素含量为10%的再生纤维素纤维纺丝液中，加入相当于纺丝液重量10%的上述复合阻燃剂浆料，搅拌混合均匀并抽真空消泡处理180min，通过湿法纺丝制成高强阻燃再生纤维素纤维，以15%碳酸钠水溶液在40℃下进行脱硫处理。将脱硫后的高强阻燃再生纤维素纤维用去离子水清洗两次，再通入35℃的，含有5%改性氨基有机硅柔软剂的后整理液中（浴比1:10），并用冰醋酸调节至pH=6，进行后处理30min，取出，脱水，70℃恒温烘干，得到手感柔软的高强阻燃再生纤维素纤维。

实施例3

将增强剂羟乙基甲基纤维素200g、阻燃剂八氯环四磷腈700g和乳化剂APG（1216）100g依次加入到3670g的工业软水中，在60℃下，匀速搅拌1小时，制成阻燃剂含量为15wt%的阻燃剂浆料。

在甲基纤维素含量为10%的再生纤维素纤维纺丝液中，加入相当于纺丝液重量10%的上述复合阻燃剂浆料，搅拌混合均匀并抽真空消泡处理180min，通过湿法纺丝制成高强阻燃再生纤维素纤维，以15%碳酸钠水溶液在40℃下进行脱硫处理。将脱硫后的高强阻燃再生纤维素纤维用去离子水清洗两次，再通入35℃的，含有3%改性氨基有机硅柔软剂的后整理液中（浴比1:10），并用冰醋酸调节至pH=6，进行后处理30min，取出，脱水，80℃恒温烘干，得到手感柔软的高强阻燃再生纤维素纤维。

比较例

按照下述方法分别测试市售常规阻燃再生纤维素纤维以及本发明实施例制备的高强阻燃再生纤维素纤维的产品性能指标：依据GB/T5454-1997《纺织品燃烧性能测定-氧指数测定法》标准检测纤维LOI值；依据GB/T14463-93《粘胶短纤维》标准检测湿断裂强度；依据GB/T14463-93《粘胶短纤维》标准检测初始模量。

从表1中可以看出，本发明制备的高强阻燃粘胶纤维的阻燃性能符合GB/T5454-1997《纺织品燃烧性能测定-氧指数测定法》要求，且在力学性能上优于目前市售阻燃粘胶纤维产品。

Claims (9)

1.一种用于再生纤维素纤维的复合阻燃剂浆料，所述复合阻燃剂浆料是由纤维素醚作为增强剂、环磷腈衍生物作为阻燃剂、烷基多糖苷作为乳化剂，按照比例共混后，溶解在工业软水中制成，其中，所述纤维素醚、环磷腈衍生物和烷基多糖苷的质量比为1∶1～20∶0.1～5。

2.根据权利要求1所述的复合阻燃剂浆料，其特征是所述的纤维素醚为具有羟烷基的纤维素醚。

3.根据权利要求2所述的复合阻燃剂浆料，其特征是所述的纤维素醚为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素。

4.根据权利要求1所述的复合阻燃剂浆料，其特征是所述复合阻燃剂浆料中，环磷腈衍生物的含量占浆料总量的10～40wt%。

5.权利要求1所述复合阻燃剂浆料的制备方法，是将所述纤维素醚增强剂、环磷腈衍生物阻燃剂和烷基多糖苷乳化剂按照所述质量比共混后，加入工业软水中，在10～90℃下匀速搅拌0.5～8小时，制成环磷腈衍生物阻燃剂含量为10～40wt%的复合阻燃剂浆料。

6.一种高强阻燃再生纤维素纤维，所述高强阻燃再生纤维素纤维中含有权利要求1所述的复合阻燃剂浆料。

7.权利要求6所述高强阻燃再生纤维素纤维的制备方法，是将制备好的复合阻燃剂浆料加入再生纤维素纤维的纺丝母液中，均匀搅拌，使再生纤维素纤维纺丝母液中含有0.5～30wt%的阻燃剂浆料，消泡处理30～180min，通过酸性凝固浴喷丝、塑化拉伸成型，成丝以40～50℃工业软水清洗，通过40～50℃的脱硫助剂中脱硫处理，得到高强阻燃再生纤维素纤维。

8.根据权利要求7所述的高强阻燃再生纤维素纤维的制备方法，其特征是所述的脱硫助剂是10～30wt%的碳酸钠水溶液。

9.根据权利要求7所述的高强阻燃再生纤维素纤维的制备方法，其特征是使用改性氨基有机硅柔软剂浓度为0.5～15wt%，pH值为6的25～60℃整理浴对得到的高强阻燃再生纤维素纤维进行后整理，后整理浴比1∶10，处理时间5～45min。