CN1098149A - 纤维素聚硅酸盐阻燃纤维及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明纤维素聚硅酸盐阻燃纤维，是一种纤维素 和聚硅酸盐混合的纤维素纤维，采用混合纤维再生和 封闭处理技术，应用粘胶纤维生产工艺方法生产。生 产简便，无污染。该纤维不仅具有阻燃性、抗碱性、耐 皂洗，而且燃烧时不产生有毒气体，利用其织成织物 时，不影响和改变纺织和染整工艺。

Description

本发明涉及的是化纤产品和生产方法。特别是纤维素阻燃纤维及其生产方法。

纤维素纤维在人造纤维中历史悠久，用途广泛，由于它的原料来源广，有优异的吸湿性、透气性、衣着舒适、良好的染色性及生态相关性，而在人造纤维的生产和应用中占有稳定的地位。然而，普通纤维素纤维易于着火燃烧，阻燃性较差，不能满足社会发展应用要求，因此也限制了它的应用能力。

长期以来，国内外众多研究者都致力于纤维素纤维的阻燃性研究和产品开发，取得了一定的成绩，且有多种阻燃粘胶纤维投入市场。但是，到目前为止阻燃粘胶纤维仍存在有许多不足，所生产出的阻燃粘胶纤维所用的阻燃剂，均属有机化合物，价格昂贵，阻燃粘胶纤维产品成本高，毒性和污染大，并难以克服。

阻燃粘胶纤维生产较为先进国家的代表产品有：奥地利的伦青（Lenging）阻燃粘胶纤维和日本东洋纺的波里诺西克（Polynosic）粘胶纤维，其阻燃剂为有机含磷或卤素有机化合物;日本大和纺的HFG纤维，其阻燃剂为氯化磷酸酯;法国的罗纳普郎克TP-&D纤维和美国的Durvil阻燃粘胶短纤维和PER粘胶纤维，其阻燃剂是有机酯类，

在现有技术中，德国的《化学纤维纺织工业》杂志（Technische Textilien/Technical Textiles，Vol.35，July/August 1992）92年第10期的T90-T92和《纺织工业/纺织技术》（Industrie-Textilien/Technische Textilien Dezember 1991）T224-T225公开了一种使用无机化合物阻燃剂的纤维素粘胶纤维。是芬兰的凯米拉公司（Kemira oy）提出的以水玻璃-硅酸钠作阻燃剂，生产纤维素和聚硅酸的混合物纤维，其命名为维西尔（Visil）。维西尔纤维的化学组成是纤维素和聚硅酸，见下图：

维西尔纤维生产工艺原理是：硅酸盐→聚硅酸、聚硅酸遇到碱如氢氧化钠或碳酸钠等，聚硅酸和碱就生成易溶于水的硅酸钠，聚硅酸会很容易地被溶解掉，失去其阻燃性能。所以，维西尔纤维不能通过粘胶纤维生产工艺中的脱硫（碱洗）工艺过程，只有避开，即不进行脱硫工艺处理，这从文献中所给出的工艺流程图中没有碱洗脱硫工艺过程，也可证明这一点。因此该维西尔纤维是一种纤维素和聚硅酸的混合物纤维，该纤维上含有大量的单质硫，这使得纤维外观色泽泛黄。由于该纤维耐碱性差，利用这种纤维织成织物时，会带来纺织、染整工艺上的困难，容易造成织物颜色发暗，且有硫磺气味，不符合卫生要求，并且失去阻燃性能。

虽然维西尔纤维的发明人为改进其抗碱性能，提到“可用适当的整理剂，或者在纺丝过程中用多元的二价或三价的阳离子化合物”，但在粘胶纤维生产的凝固浴中就含有硫酸锌，纺出的聚硅酸纤维，在通过脱硫工艺时，聚硅酸会全部溶解掉，而使纤维没有一点阻燃性能。由此可见，所谓“在纺丝过程中用多元二价或三价的阳离子化合物”也不会起到任何作用。而用“适当的整理剂”最多在纤维或织物表面处理一下，难以保持阻燃性能的持久性。

本发明的目的是提供一性能好、成本低、生产容易、简便的纤维素无机盐阻燃纤维及其生产方法，特别是提供一种纤维素聚硅酸盐纤维及其生产方法。

本发明纤维素聚硅酸盐阻燃纤维是一种纤维素和聚硅酸盐混合的纤维素纤维，即是一种含聚硅酸盐的纤维素纤维，其结构式如下：

其中：n＝200～310 m＝2～30 Me代表金属

本发明纤维素聚硅酸盐纤维，采用混合纤维再生和封闭处理技术进行生产，为硅酸盐→聚硅酸→聚硅酸盐的无机盐再生原理，利用粘胶纤维生产现有设备装置，采用粘胶纤维生产工艺方法生产。

其工艺流程如下：

1.浆粕

2.浸渍←NaoH

3.黄化←CS₂

4.粘胶←硅酸盐

5.纺丝←凝固浴

6.水洗

7.封闭处理

8.脱硫

9.水洗

10.上油

11.干燥

12.成品

本发明所提供的纤维素聚硅酸盐纤维生产方法按粘胶纤维生产方法进行，特征在于：将模数（SiO₂：Na₂O）为2.5-3.5的水玻璃，或硅酸钾，或硅酸钠，或任意比混合的硅酸钾和硅酸钠，按粘胶原液中甲种纤维素含量的10-50%（重量），混入予先调好的粘胶原液中，并混均，制成纺丝胶;其组成为甲种纤维素7-8%（重量），氢氧化钠5.5-6.5%（重量），粘度40-70秒（落球法），热成度6-9（10%氯化氨值）;用常规纺丝工艺方法纺丝、经拉伸水洗、封闭处理、脱硫、水洗、上油、干燥、制得成品。

为提高所纺出的纤维素聚硅酸纤维的质量，作为最佳实施方法，在纺丝工艺过程中所使用的凝固浴其组成为：硫酸100-130克/升、硫酸锌10-15克/升、硫酸钠240-350克/升;浴温为45-55℃

本发明纤维素聚硅酸盐纤维生产方法的关键之处在于，在生产工艺流程中增加有封闭处理。按照上述粘胶纤维生产工艺生产纺丝，先得到的是长或短型纤维素聚硅酸纤维，如不经封闭稳定处理，其中聚硅酸在碱性条件下极不稳定，容易脱除殆尽。因此，需进行聚硅酸→聚硅酸盐化学处理，进一步完善其抗碱洗性，即进行封闭处理，将聚硅酸分子链转化为抗碱性的聚硅酸盐。

封闭处理是在生产工艺流程的纺丝之后、脱硫之前进行。封闭处理方法是：用含金属（氨或乙二胺）络合物1-10克/升，或含氢氧化钙1-1.8克/升溶液构成的封闭剂，在1-50℃下，对纤维进行5-120分钟淋浴处理。封闭处理是一替换反应，其化学反应方程式如下：

X：碱类化合物 n＝2-30 m＝2-6 Me代表金属

所说的金属（氨或乙二胺）络合物包括银、铜、锌、钴、镍络合物。由于封闭剂即金属（氨或乙二胺）络合物与聚硅酸的化学反应很容易进行，受温度影响小，所以封闭剂浓度低时，淋浴量就大，时间就可长些;浓度高时，淋浴量就小，时间就可短些。因此，封闭处理工艺的浓度、温度、时间参数可以有较大的取值范围。

经上述封闭稳定工艺处理得到的纤维素聚硅酸盐纤维，在温度为60℃，含氢氧化钠大于2克/升溶液中处理60分钟，聚硅酸盐不脱落，纤维保持阻燃性。而维西尔纤维，在温度为40℃，含氢氧化钠2克/升溶液中处理60分钟，聚硅酸全部被溶解掉，失去阻燃性。

本发明纤维素聚硅酸盐纤维，通过封闭处理和脱硫，制得的纤维其组成是纤维素和聚硅酸盐混合物，该纤维只含有微量的单质硫，纤维外观光亮均匀。聚硅酸盐具有不燃性，并与纤维素混合均匀，可充分起到抗燃阻燃作用。聚硅酸盐和碱不易产生化学反应，难以生成溶于水的硅酸钠，所以，本纤维素聚硅酸盐纤维的耐碱性优良，在经过染整工艺过程或其织物家庭皂洗后，该纤维仍保持有同前一样的阻燃性能。而且，利用这种纤维织成织物时，不会影响纺织、染整工艺。

实施例1

将模数（SiO₂：Na₂O）为2.5的水玻璃或硅酸钾或硅酸钠或任意比混合的硅酸钾和硅酸钠，按粘胶原液中甲种纤维素含量的20%（重量），加入粘胶原液中;封闭剂为浓度1.6克/升的氢氧化钙，封闭处理温度10℃，处理时间60分钟;其它同前述（正常粘胶纤维生产）工艺。

实施例2

将模数（SiO₂：Na₂O）为3的水玻璃或硅酸钾或硅酸钠或任意比混合的硅酸钾和硅酸钠，按粘胶原液中甲种纤维素含量的30%（重量），加入粘佼原液中;封闭剂为浓度8克/升的铜或/和锌络合物，封闭处理温度30℃，处理时间30分钟;其它同前述（正常粘胶纤维生产）工艺。

实施例3

将模数（SiO₂：Na₂O）为3.5的水玻璃或硅酸钾或硅酸钠或任意比混合的硅酸钾和硅酸钠，按粘胶原液中甲种纤维素含量的35%（重量），加入粘佼原液中;封闭剂为浓度4克/升的镍或钴或银络合物，封闭处理温度20℃，处理时间10分钟;其它同前述（正常粘胶纤维生产）工艺。

纤维性能指标：

本发明所用阻燃剂-硅酸盐无机原料，资源广，价格低，可实现工业化生产具有慢燃性能的纤维素聚硅酸盐纤维，阻燃剂无污染因素，纤维符合卫生要求。本纤维素聚硅酸盐纤维不仅具有阻燃性、抗碱性、而皂洗，而且在燃烧时不产生有毒气体，不污染环境。利用这种纤维织成织物时，不影响和改变纺织和染整工艺。

Claims (6)

1、纤维素聚硅酸盐纤维，是一纤维素和聚硅酸盐混合的纤维素纤维，其结构式如下：

其中：n=200～310  m=2～30  Me代表金属

2、根据权利要求1所述的纤维素聚硅酸盐纤维，其特征是在于：Me是银、铜、钴、锌、镍、钙。

3、一种生产如权利要求1所述的纤维素聚硅酸盐纤维的方法，包括有浆粕-浸渍-黄化-粘胶-纺丝-水洗-脱硫-水洗-上油-干燥工艺过程，其特征在于：

a、将模数（SiO₂：Na₂O）为2.5-3.5的水玻璃，或硅酸钾，或硅酸钠，或任意比混合的硅酸钾和硅酸钠，按粘胶原液中甲种纤维素含量的10-50%（重量），混入予先调好的粘胶原液中，制成纺丝胶;其组成为甲种纤维素7-8%（重量），氢氧化钠5.5-6.5%（重量），粘度40-70秒（落球法），熟成度6-9（10%氯化氨值）;

b、在纺丝之后对纤维进行有封闭稳定处理，即有聚硅酸→聚硅酸盐化学处理。

4、根据权利要求3所述的纤维素聚硅酸盐纤维生产方法，其特征在于：封闭稳定处理是用含金属（氨或乙二胺）络合物1-10克/升，或含氢氧化钙1-1.8克/升溶液构成的封闭剂，在1-50℃下，对纤维进行5-120分钟淋浴处理，其化学反应方程式如下：

5、根据权利要求4所述的纤维素聚硅酸盐纤维生产方法，其特征在于：所说的金属（氨或乙二胺）络合物是银、铜、锌、钴、镍络合物。

6、根据权利要求1、2、3、4、5任意一项所述的纤维素聚硅酸盐纤维生产方法，其特征在于：在纺丝工艺过程中所使用的凝固浴其组成为：硫酸100-130克/升、硫酸锌10-15克/升、硫酸钠240-350克/升;浴温为45-55℃。