CN108866668B - 一种纳米阻燃纤维及其制备方法 - Google Patents

一种纳米阻燃纤维及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108866668B
CN108866668B CN201810520343.9A CN201810520343A CN108866668B CN 108866668 B CN108866668 B CN 108866668B CN 201810520343 A CN201810520343 A CN 201810520343A CN 108866668 B CN108866668 B CN 108866668B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano
parts
spinning solution
fiber
flame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810520343.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108866668A (zh
Inventor
兰清泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zeta Nanotechnology Suzhou Co ltd
Original Assignee
Zeta Nanotechnology Suzhou Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zeta Nanotechnology Suzhou Co ltd filed Critical Zeta Nanotechnology Suzhou Co ltd
Priority to CN201810520343.9A priority Critical patent/CN108866668B/zh
Publication of CN108866668A publication Critical patent/CN108866668A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108866668B publication Critical patent/CN108866668B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/44—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/46—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyolefins
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/07—Addition of substances to the spinning solution or to the melt for making fire- or flame-proof filaments

Abstract

本发明涉及一种纳米阻燃纤维及其制备方法，使用的纺丝工艺简单，不需要使用电场，所制备的纳米纤维直径较静电纺丝纤维直径要小的多，可达300‑450nm；本发明通过在丙烯单体的聚合过程中加入含乙烯基的硅烷偶联剂，使硅烷偶联剂与丙烯单体发生共聚，然后利用硅烷偶联剂将主阻燃剂纳米氢氧化镁接枝到聚合物主链中，进行纺丝，这种方法不同于现有技术的阻燃方法，提高了纤维制品的持久的阻燃性能，水洗50次后仍具有较好的阻燃性能；本发明在纺丝液中加入阻燃膨胀剂多聚磷酸铵和阻燃协效剂二氧化硅，进一步提高了阻燃性能。

Description

一种纳米阻燃纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于纳米纤维材料领域，特别涉及一种纳米阻燃纤维及其制备方法。
背景技术
聚丙烯纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维，在我国的商品名为丙纶。聚丙烯纤维质轻、强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀、具有电绝缘性和保暖性，回潮率低，同时价格低廉，耐化学性质好，在装饰织物领域具有广泛的运用，但是由于聚丙烯纤维的耐热、耐老化性差，限制了其在服装等领域的应用。因此，有必要制备具有阻燃效果的丙纶纤维。
目前，现有技术中，制备功能性纤维主要通过以下方式进行：（1）对纤维进行阻燃整理，如使用浸渍法、浸轧法、涂层法，在纤维表面附上一层阻燃整理剂，但是该方法存在耐久性较差的问题；（2）将阻燃试剂加入到聚合物中进行纺丝，一方面存在无机阻燃材料易团聚、分散性差的问题，影响纤维的力学性能，另一方面，常规静电纺丝方法需要构建一个大电场，对设备要求较高，且所用的溶剂一般为含氟或氯溶剂，对人体有毒，因此，限制了这种方法的应用。所以，有必要研制一种纳米阻燃纤维，具有较小直径，较好的阻燃性能，且性能持久，力学性能较好。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种纳米阻燃纤维及其制备方法，该方法的工艺设备简单，直径可达纳米级，且阻燃性能较好，性能持久，力学性能较好。
本发明提供了一种纳米阻燃纤维，原料为：丙烯单体、含乙烯基的硅烷偶联剂、乳化剂、引发剂、纳米氢氧化镁、多聚磷酸铵、纳米二氧化硅、溶剂，获得的纺丝溶液通过气体喷纺工艺制备得到，其中各组分的质量份数为：丙烯单体20-50、含乙烯基的硅烷偶联剂10-25、乳化剂5-10、引发剂5-20、纳米氢氧化镁8-12、多聚磷酸铵3-9、纳米二氧化硅3-6、溶剂100-150。
所述含乙烯基的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，所述引发剂选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰，所述溶剂选自DMF、丙酮，所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠或非离子型乳化剂，所得纳米纤维直径为300-450nm。
本发明还涉及制备上述纳米阻燃纤维的制备方法，包括以下步骤，
（1）将丙烯、乳化剂和含乙烯基的硅烷偶联剂加入到溶剂中，逐滴加入引发剂，然后在45℃下乳化分散均匀，升温至80-110℃氮气氛围下反应1-2.5h；
（2）将步骤（1）所得产物中加入水和乙醇，分散均匀，然后加入纳米氢氧化镁，回流反应3-8h；
（3）继续向其中加入多聚磷酸铵和纳米二氧化硅，搅拌混合均匀；
（4）将获得的纺丝溶液通过计量泵供给到注射器中，通过注射泵使纺丝溶液通过喷丝口挤出，使用高压气体实现对纺丝液细流的拉伸，在收集板上收集获得纳米纤维。
纺丝工艺参数：载气压力为0.01-100MPa，纺丝溶液供给至喷丝口的速率为0.1-10m/s，喷丝口到收集板的距离为5-30cm。
本发明的有益效果在于：
（1）使用的纺丝工艺简单，不需要使用电场，所制备的纳米纤维直径较
静电纺丝纤维直径要小的多，可达300-450nm；
（2）本发明通过在丙烯单体的聚合过程中加入含乙烯基的硅烷偶联剂，使硅烷偶联剂与丙烯单体发生共聚，然后利用硅烷偶联剂将阻燃剂纳米氢氧化镁接枝到聚合物主链中，进行纺丝，这种方法不同于现有技术的阻燃方法，提高了纤维制品的持久的阻燃性能，水洗50次后仍具有较好的阻燃性能；
（3）本发明在纺丝液中加入阻燃膨胀剂多聚磷酸铵和阻燃协效剂二氧化硅，进一步提高了阻燃性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不 用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
纳米阻燃纤维的制备方法，包括以下步骤，
（1）将丙烯、十二烷基硫酸钠和乙烯基三甲氧基硅烷加入到DMF中，逐滴加入过氧化二异丙苯，然后在45℃下乳化分散均匀，升温至80℃氮气氛围下反应2h；
（2）将步骤（1）所得产物中加入水和乙醇，分散均匀，然后加入纳米氢氧化镁，回流反应3h；
（3）继续向其中加入多聚磷酸铵和纳米二氧化硅，搅拌混合均匀；
（4）将获得的纺丝溶液通过计量泵供给到注射器中，通过注射泵使纺丝溶液通过喷丝口挤出，使用高压气体实现对纺丝液细流的拉伸，在收集板上收集获得纳米纤维。
纺丝工艺参数：载气压力为0.01MPa，纺丝溶液供给至喷丝口的速率为0.1m/s，喷丝口到收集板的距离为15cm。
各组分的质量份数为：丙烯单体35、含乙烯基的硅烷偶联剂10、十二烷基硫酸钠7、引发剂7、纳米氢氧化镁8、多聚磷酸铵4、二氧化硅3、DMF 100。
所得纤维平均直径为449nm。
对比例1
为不加入乙烯基三甲氧基硅烷的方案。
实施例2
一种纳米阻燃纤维的制备方法，包括以下步骤，
（1）将丙烯、十二烷基硫酸钠和乙烯基三甲氧基硅烷加入到DMF中，逐滴加入过氧化二异丙苯，然后在45℃下乳化分散均匀，升温至90℃氮气氛围下反应2h；
（2）将步骤（1）所得产物中加入水和乙醇，分散均匀，然后加入纳米氢氧化镁，回流反应2.5h；
（3）继续向其中加入多聚磷酸铵和纳米二氧化硅，搅拌混合均匀；
（4）将获得的纺丝溶液通过计量泵供给到注射器中，通过注射泵使纺丝溶液通过喷丝口挤出，使用高压气体实现对纺丝液细流的拉伸，在收集板上收集获得纳米纤维。
纺丝工艺参数：载气压力为0.1MPa，纺丝溶液供给至喷丝口的速率为5m/s，喷丝口到收集板的距离为25cm。
各组分的质量份数为：丙烯单体35、含乙烯基的硅烷偶联剂13、十二烷基硫酸钠7、引发剂7、纳米氢氧化镁9、多聚磷酸铵5、二氧化硅4、DMF 100。
所得纤维平均直径为428nm。
对比例2
为不加入乙烯基三甲氧基硅烷的方案。
实施例3
一种纳米阻燃纤维的制备方法，包括以下步骤，
（1）将丙烯、十二烷基硫酸钠和乙烯基三乙氧基硅烷加入到DMF中，逐滴加入过氧化二异丙苯，然后在45℃下乳化分散均匀，升温至100℃氮气氛围下反应1.5h；
（2）将步骤（1）所得产物中加入水和乙醇，分散均匀，然后加入纳米氢氧化镁，回流反应3h；
（3）继续向其中加入多聚磷酸铵和纳米二氧化硅，搅拌混合均匀；
（4）将获得的纺丝溶液通过计量泵供给到注射器中，通过注射泵使纺丝溶液通过喷丝口挤出，使用高压气体实现对纺丝液细流的拉伸，在收集板上收集获得纳米纤维。
纺丝工艺参数：载气压力为10MPa，纺丝溶液供给至喷丝口的速率为1m/s，喷丝口到收集板的距离为20cm。
各组分的质量份数为：丙烯单体40、含乙烯基的硅烷偶联剂15、十二烷基硫酸钠8、引发剂9、纳米氢氧化镁10、多聚磷酸铵9、二氧化硅5、DMF 120。
所得纤维平均直径为378nm。
对比例3
为不加入乙烯基三乙氧基硅烷的方案。
对比例4-6
为使用实施例1-3的组分及参数进行静电纺丝工艺，纤维平均直径分别为601、586、529nm。
对比例7
实施例1中不加入纳米二氧化硅制备得到的纤维。
对比例8
实施例1中不加入多聚磷酸铵制备得到的纤维。
对实施例1-3和对比例1-3、7、8的纤维进行氧极限指数测试，测试结果为表1所示。
表1
LOI% LOI%（水洗50次）
实施例1 39.2 33.9
实施例2 43.5 38.6
实施例3 47.9 40.6
对比例1 30.6 20.0
对比例2 36.4 23.7
对比例3 39.8 24.9
对比例7 34.0 28.3
对比例8 32.3 26.0
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种纳米阻燃纤维，原料为：丙烯单体、含乙烯基的硅烷偶联剂、乳化剂、引发剂、纳米氢氧化镁、多聚磷酸铵、纳米二氧化硅、溶剂，获得的纺丝溶液通过气体喷纺工艺制备得到，其中各组分的质量份数为：丙烯单体20-50、含乙烯基的硅烷偶联剂10-25、乳化剂5-10、引发剂5-20、纳米氢氧化镁8-12、多聚磷酸铵3-9、二氧化硅3-6、溶剂100-150，包括以下步骤，
（1）将丙烯、乳化剂和含乙烯基的硅烷偶联剂加入到溶剂中，逐滴加入引发剂，然后在45℃下乳化分散均匀，升温至80-110℃氮气氛围下反应1-2.5h；
（2）将步骤（1）所得产物中加入水和乙醇，分散均匀，然后加入纳米氢氧化镁，回流反应3-8h；
（3）继续向其中加入多聚磷酸铵和纳米二氧化硅，搅拌混合均匀；
（4）将获得的纺丝溶液通过计量泵供给到注射器中，通过注射泵使纺丝溶液通过喷丝口挤出，使用高压气体实现对纺丝液细流的拉伸，在收集板上收集获得纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的纳米阻燃纤维，其特征在于，所述含乙烯基的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的纳米阻燃纤维，其特征在于，所述引发剂选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰，所述溶剂选自DMF、丙酮，所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠或非离子型乳化剂。
4.根据权利要求1所述的纳米阻燃纤维，其特征在于，所得纳米纤维直径为300-450nm。
5.一种权利要求1-4中任一项所述的纳米阻燃纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
（1）将丙烯、乳化剂和含乙烯基的硅烷偶联剂加入到溶剂中，逐滴加入引发剂，然后在45℃下乳化分散均匀，升温至80-110℃氮气氛围下反应1-2.5h；
（2）将步骤（1）所得产物中加入水和乙醇，分散均匀，然后加入纳米氢氧化镁，回流反应3-8h；
（3）继续向其中加入多聚磷酸铵和纳米二氧化硅，搅拌混合均匀；
（4）将获得的纺丝溶液通过计量泵供给到注射器中，通过注射泵使纺丝溶液通过喷丝口挤出，使用高压气体实现对纺丝液细流的拉伸，在收集板上收集获得纳米纤维。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，纺丝工艺参数：载气压力为0.01-100MPa，纺丝溶液供给至喷丝口的速率为0.1-10m/s，喷丝口到收集板的距离为5-30cm。
CN201810520343.9A 2018-05-28 2018-05-28 一种纳米阻燃纤维及其制备方法 Active CN108866668B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810520343.9A CN108866668B (zh) 2018-05-28 2018-05-28 一种纳米阻燃纤维及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810520343.9A CN108866668B (zh) 2018-05-28 2018-05-28 一种纳米阻燃纤维及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108866668A CN108866668A (zh) 2018-11-23
CN108866668B true CN108866668B (zh) 2021-02-19

Family

ID=64335097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810520343.9A Active CN108866668B (zh) 2018-05-28 2018-05-28 一种纳米阻燃纤维及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108866668B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111455492A (zh) * 2019-01-20 2020-07-28 泽塔纳米科技（苏州）有限公司 一种电磁屏蔽纳米纤维及其制备方法
CN111455486A (zh) * 2019-01-20 2020-07-28 泽塔纳米科技（苏州）有限公司 一种电磁屏蔽纳米纤维素纤维及其制备方法
CN111455497A (zh) * 2019-01-20 2020-07-28 泽塔纳米科技（苏州）有限公司 一种抗菌纳米纤维及其制备方法
CN111455490A (zh) * 2019-01-20 2020-07-28 泽塔纳米科技（苏州）有限公司 一种防紫外线纳米纤维及其制备方法
CN111455489A (zh) * 2019-01-20 2020-07-28 泽塔纳米科技（苏州）有限公司 一种抗菌纳米蛋白纤维及其制备方法
CN111455494A (zh) * 2019-01-20 2020-07-28 泽塔纳米科技（苏州）有限公司 一种抗菌纳米纤维及其制备方法和用途

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06192954A (ja) * 1992-12-24 1994-07-12 Unitika Ltd 極細繊維不織布及びその製造方法
JPH08109567A (ja) * 1994-09-30 1996-04-30 Unitika Ltd 積層不織構造体及びその製造方法
JPH1136169A (ja) * 1997-07-15 1999-02-09 Tounen Tapirusu Kk メルトブロー不織布の製造方法及びメルトブロー不織布からなる円筒状フィルター
CN102212228A (zh) * 2010-08-17 2011-10-12 扬州大学 一种无卤阻燃聚丙烯母料
CN103450621A (zh) * 2013-08-15 2013-12-18 江苏三角洲塑化有限公司 耐高温低烟无卤阻燃热塑性弹性体电缆料及其制备方法
CN103554364A (zh) * 2013-10-17 2014-02-05 北京化工大学 一种阻燃级氢氧化镁的改性技术
CN104341678A (zh) * 2014-10-17 2015-02-11 苏州保利安新材料科技企业（有限合伙） 一种膨胀型阻燃耐水聚丙烯复合材料
CN107142534A (zh) * 2017-05-25 2017-09-08 天津工业大学 一种溶液喷射纺丝设备
CN107503043A (zh) * 2017-09-25 2017-12-22 安徽依采妮纤维材料科技有限公司 一种复合型熔喷无纺布及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06192954A (ja) * 1992-12-24 1994-07-12 Unitika Ltd 極細繊維不織布及びその製造方法
JPH08109567A (ja) * 1994-09-30 1996-04-30 Unitika Ltd 積層不織構造体及びその製造方法
JPH1136169A (ja) * 1997-07-15 1999-02-09 Tounen Tapirusu Kk メルトブロー不織布の製造方法及びメルトブロー不織布からなる円筒状フィルター
CN102212228A (zh) * 2010-08-17 2011-10-12 扬州大学 一种无卤阻燃聚丙烯母料
CN103450621A (zh) * 2013-08-15 2013-12-18 江苏三角洲塑化有限公司 耐高温低烟无卤阻燃热塑性弹性体电缆料及其制备方法
CN103554364A (zh) * 2013-10-17 2014-02-05 北京化工大学 一种阻燃级氢氧化镁的改性技术
CN104341678A (zh) * 2014-10-17 2015-02-11 苏州保利安新材料科技企业（有限合伙） 一种膨胀型阻燃耐水聚丙烯复合材料
CN107142534A (zh) * 2017-05-25 2017-09-08 天津工业大学 一种溶液喷射纺丝设备
CN107503043A (zh) * 2017-09-25 2017-12-22 安徽依采妮纤维材料科技有限公司 一种复合型熔喷无纺布及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108866668A (zh) 2018-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108866668B (zh) 一种纳米阻燃纤维及其制备方法
EP3257975B1 (en) Method of making a fiber of polyacrylonitrile - cellulose acetate
CN102392356A (zh) 耐洗涤阻燃混纺织物的生产工艺
CN109689951B (zh) 改性丙烯腈系纤维、该纤维的制造方法和含有该纤维的纤维结构体
CN104177696B (zh) 无纺布用填料母粒及其制备工艺
CN113463406A (zh) 一种柔软耐磨无纺布及其制备方法
CN109914118B (zh) 一种三防飞织鞋面
CN106283224A (zh) 一种湿法大有光腈纶的制备方法
CN111394828B (zh) 一种聚丙烯腈纤维的纺丝方法
CN105063792B (zh) 直接纺丝抗菌、阻燃聚酯毛型纤维长丝束及其制造方法和生产系统
CN101265660B (zh) 一种阻燃型涤纶工业长丝及其生产工艺
WO2020238688A1 (zh) 一种高模低缩型阻燃涤纶工业丝制备方法
CN112048816A (zh) 一种富勒烯纤维、聚乳酸纤维与天丝纤维的混纺面料
CN111455490A (zh) 一种防紫外线纳米纤维及其制备方法
CN116427173A (zh) 一种耐洗阻燃抗熔滴涤棉65/35面料及其制备方法
CN111455494A (zh) 一种抗菌纳米纤维及其制备方法和用途
CN108330563B (zh) 一种腈纶纤维及其制备方法
CN102127824B (zh) 改性聚丙烯阻燃纤维的制造方法
CN102753589B (zh) 聚丙烯腈基聚合物溶液及其制备方法、碳纤维母体纤维、碳纤维母体纤维的制备方法以及碳纤维的制备方法
US2686103A (en) Process of modifying regenerated cellulose and product resulting therefrom
WO2020238686A1 (zh) 一种低缩型阻燃涤纶工业丝制备方法
CN114457455B (zh) 一种耐热阻燃无纺布及其制备方法
CN115613353B (zh) 一种自熄性阻燃涤锦织物的制备方法
CN113818105B (zh) 一种改性膨胀型阻燃纤维素纤维的制备方法
CN116024692A (zh) 一种阻燃腈纶纤维及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant