CN106884214A - 一种阻燃抗菌纤维原丝 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纤维原丝制造技术领域。本发明公开了一种阻燃抗菌纤维原丝，其由聚丙烯腈、复合阻燃剂、复合抗菌剂和有机溶剂等原料制得，复合阻燃剂由碳酸氢铵、碳酸氢钠和硅藻土组成，复合抗菌剂由磷酸铝、磷酸钙和三聚磷酸铝组成。本发明中的纤维原丝具有聚丙烯腈纤维自有的特点，此外还具有良好的阻燃和抗菌性能。

Description

一种阻燃抗菌纤维原丝
技术领域
本发明涉及纤维原丝制造技术领域，尤其是涉及一种阻燃抗菌纤维原丝。
背景技术
聚丙烯腈纤维也称为腈纶，是由质量百分比大于85%的聚丙烯腈或丙烯腈的丙烯腈共聚物，经干法纺丝或湿法纺丝制成的合成纤维，聚丙烯腈纤维的弹性似羊毛，但保暖性比羊毛还高，同时具有膨松、易染、柔软、色泽鲜艳、不怕虫蛀等优点，可以根据不同的用途要求与天然纤维混纺或纯纺，得到的纺织品可广泛应用于装饰、服装等领域。
但是，由于聚丙烯腈纤维为高分子聚合物纤维属于可燃物质，其极限氧指数为17～18，在合成纤维中属于最低，其使用在一定程度上受到了限制，因此腈纶的阻燃改性意义重大；同时，随着消费水平的提高，消费者对纤维功能化的需求也越来越大，特别是纤维抗菌性能等功能的需求，因此抗菌改性的意义也相当重大。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种具有抗菌功能的阻燃聚丙烯腈纤维原丝。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种阻燃抗菌纤维原丝，由以下重量份的原料制得：聚丙烯腈100份，复合阻燃剂1.5～3.5份，复合抗菌剂0.2～0.4份，有机溶剂300～500份。
作为优选，复合阻燃剂由原料组成：碳酸氢铵8～12wt%，碳酸氢钠10～15wt%，余量为硅藻土。
碳酸氢铵在受热后会分解释放二氧化碳和氨气，二氧化碳和氨气都是不可燃气体，在遇明火后可以抑制燃烧的继续进行，起到阻燃的作用，其分解后释放的阻燃气体量大，阻燃效果好，但是其也存在相应的缺点，即其释放的氨气具有刺激性，大量释放氨气虽然会阻止燃烧的继续进行，但是也会对消费者产生一定的不良影响；碳酸氢钠受热后也会分解，但是其分解只产生无色无味的二氧化碳，不会产生额外的刺激性气体；虽然与碳酸氢铵相比，其产气量较小，但是对人身无刺激性，更加友善；碳酸氢铵与碳酸氢钠复配合用为阻燃剂，即可以起到高效阻燃的功能，也可以保证所产生的刺激性气体能够在可接受范围内，不对人身产生严重的危害；硅藻土是一种多孔的硅酸盐矿物，其具有的多孔性可以使得制备而得的纤维具有一定的隔热性能，更能够保护使用者在遇明火是不会被灼伤、烫伤；同时硅藻土也可以作为碳酸氢钠和碳酸氢铵的载体，使其与聚丙烯腈的复合更加的稳固、均匀，不会发生沉积等现象。
作为优选，复合抗菌剂由以下原料组成：磷酸铝20～30wt%，磷酸钙10～20wt%，余量为三聚磷酸铝。
作为优选，有机溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种的混合物。
作为优选，硅藻土经过以下预处理：
先将硅藻土粉碎至1～2微米，然后在无水乙醇溶液中超声处理10～600秒，接着在饱和碳酸氢钠溶液中超声处理1～60分钟，最后用水清洗4～6次。
硅藻土预处理可以除去其微孔道中残留的有机物杂质和无机尘埃，同时在饱和碳酸钠溶液中可以发生离子交换作用，除去硅藻土表面及孔道中残存的重金属离子，同时活化其表面及孔道内的表面离子，使其具有更好的吸附性能，能够更好的将复合阻燃剂中的其他组分吸附在其表面和孔道内。
作为优选，阻燃抗菌纤维原丝由以下步骤制得：
a）将聚丙烯腈与有机溶剂混合溶解，并在101～121℃下强力搅拌溶解，搅拌时间为601～721分钟，制得纺丝原液A；
b）向纺丝原液A中加入复合抗菌剂，并在90～100℃下强力搅拌10～20分钟，制得纺丝原液B；
c）纺丝原液B经过一定时间冷却后，向其中加入复合阻燃剂，经搅拌后制成纺丝原液；
d）将纺丝原液输送到纺丝机，经喷丝头挤出后在凝固浴中成型，然后经凝固浴拉伸、水浴和上油过程制得阻燃抗菌纤维原丝。
本发明选用的复合抗菌剂都是具有耐高温的无机磷酸盐类，其可以抵御高温而不发生分解，因此，其可以在较高温度时添加，既能够保证其不被破坏，也能保证其更好的与有机溶剂及聚丙烯腈融合，不发生分离现象；但是复合阻燃剂中的部分成分，如碳酸氢铵和碳酸氢钠属于遇高温易分解的无机物碳酸氢盐，因此需要在溶液稍微冷却后再进行添加，需要选用一个既能够保证与有机成分良好融合，又要能够保证其添加后完整不分解。
作为优选，步骤c中，纺丝原液B冷却至50～60℃时加入复合阻燃剂。
50～60℃，是一个既能够保证复合阻燃剂与有机成分良好融合，又要能够保证其添加后完整不分解的温度区间，温度高了可能会使复合阻燃剂发生部分分解，影响其性能，温度低了又会使其难于与有机成分融合。
作为优选，步骤d中纺丝条件为泵供量为1～1.5g/min，喷丝头为60～80孔。
因此，本发明具有以下有益效果：本发明中的纤维原丝具有聚丙烯腈纤维自有的特点，此外还具有良好的阻燃和抗菌性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种阻燃抗菌纤维原丝，由以下重量份的原料制得：聚丙烯腈100份，复合阻燃剂1.5份，复合抗菌剂0.2份，有机溶剂300份；
复合阻燃剂由原料组成：碳酸氢铵8wt%，碳酸氢钠10wt%，硅藻土82wt%； 复合抗菌剂由以下原料组成：磷酸铝20wt%，磷酸钙10wt%，三聚磷酸铝70wt%；有机溶剂为二甲亚砜；硅藻土经过以下预处理：先将硅藻土粉碎至1微米，然后在无水乙醇溶液中超声处理10秒，接着在饱和碳酸氢钠溶液中超声处理1分钟，最后用水清洗4次；
阻燃抗菌纤维原丝由以下步骤制得：
a）将聚丙烯腈与有机溶剂混合溶解，并在101℃下强力搅拌溶解，搅拌时间为601分钟，制得纺丝原液A；
b）向纺丝原液A中加入复合抗菌剂，并在90℃下强力搅拌10分钟，制得纺丝原液B；
c）纺丝原液B经过一定时间冷却至50℃时，向其中加入复合阻燃剂，经搅拌后制成纺丝原液；
d）将纺丝原液输送到纺丝机，经喷丝头挤出后在凝固浴中成型，然后经凝固浴拉伸、水浴和上油过程制得阻燃抗菌纤维原丝；纺丝条件为泵供量为1g/min，喷丝头为60孔；制备工艺中未特别注明的工艺均采用现有技术中的相关工艺进行。
实施例2
一种阻燃抗菌纤维原丝，由以下重量份的原料制得：聚丙烯腈100份，复合阻燃剂2份，复合抗菌剂0.25份，有机溶剂350份；
复合阻燃剂由原料组成：碳酸氢铵9wt%，碳酸氢钠12wt%，硅藻土79wt%； 复合抗菌剂由以下原料组成：磷酸铝23wt%，磷酸钙14wt%，三聚磷酸铝63wt%；有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；硅藻土经过以下预处理：先将硅藻土粉碎至1.5微米，然后在无水乙醇溶液中超声处理200秒，接着在饱和碳酸氢钠溶液中超声处理15分钟，最后用水清洗5次；
阻燃抗菌纤维原丝由以下步骤制得：
a）将聚丙烯腈与有机溶剂混合溶解，并在110℃下强力搅拌溶解，搅拌时间为640分钟，制得纺丝原液A；
b）向纺丝原液A中加入复合抗菌剂，并在95℃下强力搅拌15分钟，制得纺丝原液B；
c）纺丝原液B经过一定时间冷却至55℃时，向其中加入复合阻燃剂，经搅拌后制成纺丝原液；
d）将纺丝原液输送到纺丝机，经喷丝头挤出后在凝固浴中成型，然后经凝固浴拉伸、水浴和上油过程制得阻燃抗菌纤维原丝；纺丝条件为泵供量为1.2g/min，喷丝头为65孔；制备工艺中未特别注明的工艺均采用现有技术中的相关工艺进行。
实施例3
一种阻燃抗菌纤维原丝，由以下重量份的原料制得：聚丙烯腈100份，复合阻燃剂3份，复合抗菌剂0.35份，有机溶剂450份；
复合阻燃剂由原料组成：碳酸氢铵11wt%，碳酸氢钠13wt%，硅藻土76wt%； 复合抗菌剂由以下原料组成：磷酸铝27wt%，磷酸钙17wt%，三聚磷酸铝56wt%；有机溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺按1：1：1重量比混合制得的混合溶剂；硅藻土经过以下预处理：先将硅藻土粉碎至1.5微米，然后在无水乙醇溶液中超声处理400秒，接着在饱和碳酸氢钠溶液中超声处理40分钟，最后用水清洗5次；
阻燃抗菌纤维原丝由以下步骤制得：
a）将聚丙烯腈与有机溶剂混合溶解，并在115℃下强力搅拌溶解，搅拌时间为680分钟，制得纺丝原液A；
b）向纺丝原液A中加入复合抗菌剂，并在95℃下强力搅拌15分钟，制得纺丝原液B；
c）纺丝原液B经过一定时间冷却至55℃时，向其中加入复合阻燃剂，经搅拌后制成纺丝原液；
d）将纺丝原液输送到纺丝机，经喷丝头挤出后在凝固浴中成型，然后经凝固浴拉伸、水浴和上油过程制得阻燃抗菌纤维原丝；纺丝条件为泵供量为1.3g/min，喷丝头为70孔；制备工艺中未特别注明的工艺均采用现有技术中的相关工艺进行。
实施例4
一种阻燃抗菌纤维原丝，由以下重量份的原料制得：聚丙烯腈100份，复合阻燃剂3.5份，复合抗菌剂0.4份，有机溶剂500份；
复合阻燃剂由原料组成：碳酸氢铵12wt%，碳酸氢钠15wt%，硅藻土73wt%； 复合抗菌剂由以下原料组成：磷酸铝30wt%，磷酸钙20wt%，三聚磷酸铝50wt%；有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺；硅藻土经过以下预处理：先将硅藻土粉碎至2微米，然后在无水乙醇溶液中超声处理600秒，接着在饱和碳酸氢钠溶液中超声处理60分钟，最后用水清洗6次；
阻燃抗菌纤维原丝由以下步骤制得：
a）将聚丙烯腈与有机溶剂混合溶解，并在121℃下强力搅拌溶解，搅拌时间为721分钟，制得纺丝原液A；
b）向纺丝原液A中加入复合抗菌剂，并在100℃下强力搅拌20分钟，制得纺丝原液B；
c）纺丝原液B经过一定时间冷却至60℃时，向其中加入复合阻燃剂，经搅拌后制成纺丝原液；
d）将纺丝原液输送到纺丝机，经喷丝头挤出后在凝固浴中成型，然后经凝固浴拉伸、水浴和上油过程制得阻燃抗菌纤维原丝；纺丝条件为泵供量为1.5g/min，喷丝头为80孔；制备工艺中未特别注明的工艺均采用现有技术中的相关工艺进行。
经上述工艺制得的阻燃抗菌聚丙烯腈纤维纤度为10～14dtex，抗拉强度为800～900Mpa，纤维表面较光滑，极限氧指数为25～30之间，具有相当可靠的阻燃性能；采用振荡法（GB/T 20944.3-2008）测试上述实施例制得的阻燃抗菌纤维，对大肠杆菌的抗菌率为99%及以上，对金黄葡萄球菌的抗菌率为99.5%及以上。
应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种阻燃抗菌纤维原丝，其特征在于由以下重量份的原料制得：聚丙烯腈100份，复合阻燃剂1.5～3.5份，复合抗菌剂0.2～0.4份，有机溶剂300～500份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃抗菌纤维原丝，其特征在于所述的复合阻燃剂由原料组成：碳酸氢铵8～12wt%，碳酸氢钠10～15wt%，余量为硅藻土。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃抗菌纤维原丝，其特征在于所述的复合抗菌剂由以下原料组成：磷酸铝20～30wt%，磷酸钙10～20wt%，余量为三聚磷酸铝。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃抗菌纤维原丝，其特征在于：所述的有机溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求2所述的一种阻燃抗菌纤维原丝，其特征在于所述的硅藻土经过以下预处理：
先将硅藻土粉碎至1～2微米，然后在无水乙醇溶液中超声处理10～600秒，接着在饱和碳酸氢钠溶液中超声处理1～60分钟，最后用水清洗4～6次。
6.根据权利要求1～4所述的一种阻燃抗菌纤维原丝，其特征在于由以下步骤制得：
a）将聚丙烯腈与有机溶剂混合溶解，并在101～121℃下强力搅拌溶解，搅拌时间为601～721分钟，制得纺丝原液A；
b）向纺丝原液A中加入复合抗菌剂，并在90～100℃下强力搅拌10～20分钟，制得纺丝原液B；
c）纺丝原液B经过一定时间冷却后，向其中加入复合阻燃剂，经搅拌后制成纺丝原液；
d）将纺丝原液输送到纺丝机，经喷丝头挤出后在凝固浴中成型，然后经凝固浴拉伸、水浴和上油过程制得阻燃抗菌纤维原丝。
7.根据权利要求6所述的一种阻燃抗菌纤维原丝，其特征在于：所述步骤c中，纺丝原液B冷却至50～60℃时加入复合阻燃剂。
8.根据权利要求6所述的一种阻燃抗菌纤维原丝，其特征在于：所述步骤d中纺丝条件为泵供量为1～1.5g/min，喷丝头为60～80孔。
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