CN110172740A - 一种阻燃纤维素类纤维的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻燃纤维素类纤维及其制备方法，制备方法为：将纤维素类纤维纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，再用阻燃剂水溶液对水洗丝进行处理后进行漂洗和干燥制得阻燃纤维素类纤维；水洗的温度≥90℃，处理时阻燃剂水溶液的温度为60～90℃，漂洗的温度为20～40℃；阻燃剂含能够与纤维素羟基形成共价键的基团、能够自交联反应的基团和能够与纤维素羟基形成氢键的基团中的一种以上。制得的阻燃纤维素类纤维主要由纤维素类纤维基体以及分散在纤维素类纤维基体内的阻燃剂组成。本发明的制备方法工艺简单，条件温和；制得的纤维机械性能优良，耐水洗及阻燃性能优良。

Description

一种阻燃纤维素类纤维的制备方法

技术领域

本发明属于纤维制造技术领域，涉及一种阻燃纤维素类纤维及其制备方法。

背景技术

纤维素纤维中的棉、麻纤维由于其制品具有良好的保暖性能，长期作为重要的纺织原料。由于其具有可再生、无毒、制得织物舒适性好、卫生健康、废旧物可降解且无白色污染的优势，其在相当长时间内是纺织品的最主要原料，随着社会的发展，虽然聚酯纤维在一定程度上替代了其作用，但其仍是纺织品的主流原料。然而随着市场的不断发展，纤维素纤维的需求日益增加，天然纤维素纤维如棉、麻等的产量有限，难以满足日益增长的消费需求，因此人们开发了人造纤维素纤维(再生纤维素纤维)，其主要是利用棉短绒、木材、竹子、甘蔗渣、芦苇等天然物质，通过一定的工艺处理方法对其纤维素分子重塑而得的，其有效利用了天然材料，大大提高了纤维素纤维的供应量。随着消费需求的进一步升级，不仅市场对纤维素纤维的需求量增大了，而且对纤维的品质及功能性提出了更高的要求。

近年来由纺织品引起的火灾逐渐增多，其中床上用品、装饰用织物和衣着织物为起火的主要源头。因此，行业内对于纺织品的阻燃性越来越重视。美国等许多发达国家对老人与儿童睡衣、床上用品、宾馆、航空装饰用织物、仓储用棚盖布等特定应用领域都有专门立法，规定必须使用阻燃纺织品。国外阻燃技术历史较长，阻燃剂生产与消费已达到相当大的规模，阻燃剂已成为助剂中仅次于增塑剂的第二大类助剂。我国阻燃技术和阻燃剂发展较为迟缓，但随着社会的发展，织物的阻燃化成为了目前行业的迫切需求。

目前，制备阻燃性纤维素纤维的方法有几种：一是原液添加法，即在纺丝液中添加阻燃助剂，纺丝制备阻燃纤维，这是再生纤维素纤维阻燃化较为常见的技术方法，其能显著提高阻燃效果，但也存在缺点：1)阻燃助剂容易残留在纺丝设备和凝固水洗体系中，影响正常的生产和溶剂回收利用；2)阻燃助剂的分散程度和添加量对纤维的力学性能等会产生不利影响；3)生产上批次更换不灵活，过渡丝多，增加生产成本；二是纤维或织物后处理法，这一技术对天然纤维和再生纤维都通用，优点是批量可大可小、生产转换灵活、适应品种多，但缺点是： 1)通用的处理方法，可能会产生耐久性差的问题，而反应型整理提高耐久性的方法又对阻燃助剂的选择有局限性，只适合少数能够反应的阻燃助剂、且增加了反应工序和未反应整理剂的回收处理等问题；2)后整理带给纤维或织物功能的同时，往往会影响纤维和织物的手感、柔软性、透气性，甚至导致纤维或织物发生收缩；3)成品的纤维微观结构致密，后处理主要发生纤维表面，能够附加的阻燃助剂量有限，影响产品阻燃性能，或者需要进行溶胀或活化提高反应性，无疑增加了工序、溶剂处理等成本。

因此，开发一种阻燃效果好且耐久性好的阻燃纤维素类纤维的制备方法极具现实意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术无法兼顾阻燃效果和耐久性能的缺陷，提供一种阻燃效果好且耐久性好的阻燃纤维素类纤维的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，将纤维素类纤维纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，再用阻燃剂水溶液对水洗丝进行处理后进行漂洗和干燥制得阻燃纤维素类纤维；

水洗的温度≥90℃，处理时阻燃剂水溶液的温度为60～90℃，漂洗的温度为 20～40℃；

阻燃剂含X基团、Y基团和Z基团中的一种以上，X基团为能够与纤维素羟基形成共价键的基团，Y基团为能够自交联反应的基团，Z基团为能够与纤维素羟基形成氢键的基团。

首先，本发明通过水洗去除丝中的残留纺丝溶剂，水洗温度≥90℃，一方面能够显著加快纺丝溶剂的扩散速度，加快洗涤速度，提高洗涤效率，另一方面，在较高的水洗温度下纤维素类纤维受热膨胀，纤维表面的孔洞变大即微孔结构疏松；

接着，本发明在水洗完成后使用阻燃剂水溶液对水洗丝进行处理，本发明采用60～90℃的阻燃剂水溶液，在适宜温度的阻燃剂水溶液的处理下，纤维表面的微孔结构能够保持疏松，加快了阻燃剂通过纤维表面孔洞渗入纤维内部的速度，而且高温下阻燃剂的溶解度较高，较高温度能够提高阻燃剂水溶液的浓度，同时较高温度的阻燃剂水溶液中的阻燃剂的分子热运动较为剧烈，能够使得阻燃剂快速进入纤维内部，并在较短时间内达到平衡，进而缩短了阻燃剂处理时间，阻燃剂水溶液温度过高，扩散速度太快，容易造成分布不均匀，还会影响纤维的力学性能，同时阻燃剂在水中的反应程度加剧，会导致阻燃剂的减少，影响阻燃效果，阻燃剂水溶液温度过低，扩散速率较慢，反应速率低，阻燃效果较差；

接着，本发明在阻燃处理后再在20～40℃下进行漂洗，漂洗温度较低能够使得之前张开的纤维表面孔洞收缩，以确保渗入纤维内部的阻燃剂牢固的附着在纤维内，大大提高了阻燃剂与纤维的结合牢度，提高了纤维的耐水洗性能，同时较低的温度能够保证内部的阻燃剂不会由于内外浓度差而迅速扩散出来，此外还节约了能耗，如温度过高，内部未反应部分阻燃剂很容易一起被洗涤出来从而使在干燥时与纤维素纤维进行反应的阻燃剂减少，降低了阻燃效果，温度过低，会对纤维本身产生不良影响，如发生收缩、力学性能下降等；

最后，本发明对纤维进行干燥，纤维在该过程中进一步结晶，其微孔结构进一步收缩，由于阻燃剂中的X基团、Y基团或Z基团与纤维素类纤维内的基团存在较强的相互作用，最终制得了耐久性能及阻燃性能优良的阻燃纤维素类纤维。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，纤维素类纤维纺丝液的浓度为5～25wt％，本领域技术人员可根据需要在一定范围内调整纤维素类纤维纺丝液的浓度但不宜太过，随着纺丝液浓度的增加，整个体系的扩散系数不断降低，纺丝液的浓度对纺丝过程中的相分离会产生影响，纺丝液的浓度过低，可能不发生相变，无法形成纤维，或者有相变时也只形成疏松的不均匀结构，使纤维的力学性能下降；浓度过高，相当于进行干法纺丝，形成的纤维结构致密，不利于后续阻燃剂处理；纤维素类纤维为再生纤维素纤维或者纤维素衍生物纤维。

如上所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，纤维素类纤维为粘胶纤维、醋酯纤维、Lyocell纤维、铜氨纤维、以离子液体为溶剂制备的再生纤维素类纤维或以碱溶液为溶剂制备的再生纤维素类纤维。本发明的纤维素类纤维并不仅限于此，此处仅列举部分为例。

如上所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，水洗的终止条件为：水洗丝的含水量为40～70wt％，水洗丝的结晶度小于15％，微孔平均直径为10～200纳米，微孔体积占水洗丝总体积的百分数为10～30％。水洗丝的含水量过低，即纤维干燥过度，此时纤维内部微孔数量减少，微孔直径减小，不利于后续阻燃剂进入纤维内部；含水量过高，微孔中存在较多的水，与外界具有一定的压差，同样会不利于阻燃剂进入纤维内部。

如上所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，X基团为醛基、氰基、环氧基团、酰氯基团、酸酐或二异氰酸酯；Y基团为硅氧烷；Z基团为磺酸基团或硫酸酯基团，本发明的X、Y、Z基团并不仅限于此，此处仅列举部分为例。

如上所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，阻燃剂水溶液中阻燃剂的质量含量为10～30wt％，本领域技术人员可根据需要在一定范围内调整，阻燃剂水溶液的浓度但不宜太过，浓度过高，其进入纤维内部的阻燃剂量相当，即造成了原料的浪费；浓度过低，进入纤维内部的阻燃剂量较少，难以达到较好的阻燃效果；此外阻燃剂的质量含量还与阻燃剂的种类有关，阻燃剂的结构越小，其越容易进入纤维内部，阻燃剂水溶液中的阻燃剂所需的质量含量越少；阻燃剂为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂和氮磷系阻燃剂中的一种以上，本发明的阻燃剂的种类并不仅限于此，此处仅列举部分为例。

如上所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，处理采用浸泡或喷淋的方式，处理的时间为60～600秒；所述漂洗的时间为10～120s。本发明的处理的方式并不仅限于此，仅以浸泡及喷淋为例。处理的时间长短与阻燃剂的种类有关，处理时间过短，阻燃剂并未充分扩散进入纤维内部，其纤维的阻燃效果不佳；处理时间过长，一方面影响效率，另一方面会导致纤维发硬，手感变差，影响力学性能。本发明的漂洗时间也并不仅于此，本领域技术人员可根据实际情况选择漂洗时长。

如上所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，干燥采用热空气烘干的方式，热空气的温度为100～200℃，烘至纤维的含水量<15wt％。本发明干燥的方式并不仅限于此，此处仅以热空气烘干为例，也可在常温下风干，但相对而言耗时较长，在一定程度上影响了制备纤维的效率。

本发明还提供一种采用如上所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法制得的阻燃纤维素类纤维，主要由纤维素类纤维基体以及分散在纤维素类纤维基体内的阻燃剂组成。

作为优选的技术方案：

如上所述的阻燃纤维素类纤维，阻燃纤维素类纤维的结晶度>30％，含微孔，微孔平均直径为5～50纳米，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的5～15％；

阻燃纤维素类纤维的单丝纤度为0.5～5.0dtex，断裂强度为1.0～4.0cN/dtex，断裂伸长率为5％～20％，回潮率为5％～15％，洗涤前，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数达45％以上，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的 3～13％，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数达35％以上；

阻燃纤维素类纤维为长丝、短丝或者丝束，用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用。

发明机理：

本发明通过水洗的温度、处理时阻燃剂水溶液的温度和漂洗的温度的相互配合制得耐久性能、机械性能及阻燃性能优良的阻燃纤维素类纤维。

本发明通过水洗去除丝中的残留纺丝溶剂，水洗温度≥90℃，一方面能够显著加快纺丝溶剂的扩散速度，加快洗涤速度，提高洗涤效率，另一方面，在较高的水洗温度下纤维素类纤维受热膨胀，纤维表面的孔洞变大即微孔结构疏松；水洗完成后使用阻燃剂水溶液对水洗丝进行处理，本发明采用60～90℃的阻燃剂水溶液，在适宜温度的阻燃剂水溶液的处理下，纤维表面的微孔结构能够保持疏松，加快了阻燃剂通过纤维表面孔洞渗入纤维内部的速度，而且高温下阻燃剂的溶解度较高，较高温度能够提高阻燃剂水溶液的浓度，同时较高温度的阻燃剂水溶液中的阻燃剂的分子热运动较为剧烈，能够使得阻燃剂快速进入纤维内部，并在较短时间内达到平衡，进而缩短了阻燃剂处理时间，阻燃剂水溶液温度过高，扩散速度太快，容易造成分布不均匀，还会影响纤维的力学性能，这是因为阻燃剂在水中的反应程度加剧，会导致阻燃剂的减少，影响阻燃效果，阻燃剂水溶液温度过低，扩散速率较慢，反应速率低，阻燃效果较差；在阻燃处理后再在20～40℃下进行漂洗，漂洗温度较低能够使得之前张开的纤维表面孔洞收缩，以确保渗入纤维内部的阻燃剂牢固的附着在纤维内，大大提高了阻燃剂与纤维的结合牢度，提高了纤维的耐水洗性能，同时较低的温度能够保证内部的阻燃剂不会由于内外浓度差而迅速扩散出来，此外还节约了能耗，如温度过高，内部未反应部分阻燃剂很容易一起被洗涤出来从而使在干燥时与纤维素纤维进行反应的阻燃剂减少，降低了阻燃效果，温度过低，会对纤维本身产生不良影响，如发生收缩、力学性能下降等；最终对纤维进行干燥，纤维在该过程中进一步结晶，其微孔结构进一步收缩，由于阻燃剂中的X基团、Y基团或Z基团与纤维素类纤维内的基团存在较强的相互作用，最终制得了耐久性能、机械性能及阻燃性能优良的阻燃纤维素类纤维。

有益效果：

(1)本发明的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，无需在纺丝前加入阻燃助剂，不影响纤维的挤出成型过程，阻燃助剂不影响溶剂的回收利用及纺丝工艺，方法灵活，既适合大批量生产，又适合小批量多品种生产；

(2)本发明的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，工艺简单，条件温和；

(3)本发明的阻燃纤维素类纤维，机械性能优良，耐水洗性能及阻燃性能优良，市场前景好。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，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

一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备浓度为5wt％的粘胶纤维纺丝液；

(2)纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，水洗的温度为 90℃，水洗的终止条件为：水洗丝的含水量为40wt％；

(3)用阻燃剂水溶液对水洗丝进行浸泡，阻燃剂水溶液中阻燃剂的质量含量为10wt％，阻燃剂为烷氧基环三磷腈，浸泡时阻燃剂水溶液的温度为60℃，浸泡的时间为60秒；

(4)对浸泡后的水洗丝进行漂洗和干燥制得阻燃纤维素类纤维，漂洗的温度为20℃，时间为10s，干燥采用热空气烘干的方式，热空气的温度为100℃，烘至纤维的含水量为14.9wt％。

最终制得的阻燃纤维素类纤维为长丝，用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用，其主要由纤维素类纤维基体以及分散在纤维素类纤维基体内的阻燃剂组成，阻燃纤维素类纤维含微孔，微孔平均直径为5纳米，阻燃纤维素类纤维的结晶度为31％，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的5％，阻燃纤维素类纤维的单丝纤度为0.5dtex，断裂强度为1.0N/dtex，断裂伸长率为5％，回潮率为 5％，洗涤前，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为45％，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的3％，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为35％。

对比例1

一种纤维素类纤维的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同仅在于步骤(2)的水洗的温度为80℃。制得的纤维素类纤维的结晶度为30％，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的3.2％，纤维素类纤维的单丝纤度为0.4dtex，断裂强度为1.0N/dtex，断裂伸长率为6％，回潮率为5％，洗涤前，纤维素类纤维的极限氧指数30％，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的 2.1％，极限氧指数为20％。

对比例2

一种纤维素类纤维的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同仅在于步骤(3)的浸泡时阻燃剂水溶液的温度为50℃。制得的纤维素类纤维的结晶度为 30％，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的2.5％，纤维素类纤维的单丝纤度为0.5dtex，断裂强度为0.9N/dtex，断裂伸长率为6％，回潮率为6％，洗涤前，纤维素类纤维的极限氧指数为25％，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的1.9％，极限氧指数为18％。

对比例3

一种纤维素类纤维的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同仅在于步骤(4)的漂洗的温度为50℃。制得的纤维素类纤维的结晶度为29％，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的3.5％，纤维素类纤维的单丝纤度为0.5dtex，断裂强度为0.5N/dtex，断裂伸长率为5％，回潮率为6％，洗涤前，纤维素类纤维的极限氧指数为32％，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的1.5％，极限氧指数为16％。

对比实施例1与对比例1～3发现，本发明通过水洗的温度、处理时阻燃剂水溶液的温度和漂洗的温度的相互配合显著提高了阻燃纤维素类纤维的耐久性能、机械性能及阻燃性能。这是因为首先较高的水洗温度溶剂使扩散速度加快，能使初生纤维中残留的溶剂迅速的洗涤出去，从而不会在后续过程中使溶剂和阻燃剂发生相互作用，影响效果，同时较高的温度也使纤维内部孔洞增大，有利于阻燃剂的进入，而在染色阻燃剂水溶液处理时，适宜的温度能使纤维表面的微孔结构能够一直保持水洗后的疏松状态，加快了阻燃剂通过纤维表面孔洞渗入纤维内部的速度，能够使得阻燃剂快速进入纤维内部，并在较短时间内达到平衡，进而缩短了阻燃剂处理时间，同时在此温度下，不会因为温度过高而使阻燃剂自身发生反应。然后在后续较低漂洗温度下，使纤维内部孔洞收缩，可以洗去表面未反应的阻燃剂而不会使纤维内部阻燃剂洗涤出去，从而可在纤维中内部保持足够并且均匀的染料，显著提高了阻燃纤维的耐久性能及机械性能。

对比例4

一种纤维素类纤维的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同仅在于步骤(4)未进行漂洗。制得的纤维素类纤维的结晶度为28％，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的4.1％，纤维素类纤维的单丝纤度为0.4dtex，断裂强度为 0.4cN/dtex，断裂伸长率为6％，回潮率为6％，洗涤前，纤维素类纤维的极限氧指数为40％，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的1.2％，极限氧指数为14％。

对比实施例1与对比例4发现，本发明通过漂洗显著提高了阻燃纤维素类纤维的阻燃性能，通过漂洗且将漂洗温度控制较低能够使得之前张开的纤维表面孔洞收缩，以确保渗入纤维内部的阻燃剂牢固的附着在纤维内，大大提高了阻燃剂与纤维的结合牢度，提高了纤维的耐水洗性能。

实施例2

一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备浓度为25wt％的醋酯纤维纺丝液；

(2)纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，水洗的温度为 99℃，水洗的终止条件为：水洗丝的含水量为70wt％；

(3)用阻燃剂水溶液对水洗丝进行喷淋，阻燃剂水溶液中阻燃剂的质量含量为30wt％，阻燃剂为卤化磷腈，喷淋时阻燃剂水溶液的温度为90℃，喷淋的时间为600秒；

(4)对喷淋后的水洗丝进行漂洗和干燥制得阻燃纤维素类纤维，漂洗的温度为40℃，时间为120s，干燥采用热空气烘干的方式，热空气的温度为200℃，烘至纤维的含水量为13.5wt％。

最终制得的阻燃纤维素类纤维为短丝，用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用，其主要由纤维素类纤维基体以及分散在纤维素类纤维基体内的阻燃剂组成，阻燃纤维素类纤维含微孔，微孔平均直径为50纳米，阻燃纤维素类纤维的结晶度为33％，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的15％，阻燃纤维素类纤维的单丝纤度为5.0dtex，断裂强度为4.0cN/dtex，断裂伸长率为20％，回潮率为15％，洗涤前，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为45％，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的12％，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为38％。

实施例3

一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备浓度为15wt％的Lyocell纤维纺丝液；

(2)纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，水洗的温度为 95℃，水洗的终止条件为：水洗丝的含水量为55wt％；

(3)用阻燃剂水溶液对水洗丝进行浸泡，阻燃剂水溶液中阻燃剂的质量含量为19wt％，阻燃剂为卤化亚磷酸酯，浸泡时阻燃剂水溶液的温度为75℃，浸泡的时间为330秒；

(4)对浸泡后的水洗丝进行漂洗和干燥制得阻燃纤维素类纤维，漂洗的温度为30℃，时间为65s，干燥采用热空气烘干的方式，热空气的温度为125℃，烘至纤维的含水量为14wt％。

最终制得的阻燃纤维素类纤维为丝束，用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用，其主要由纤维素类纤维基体以及分散在纤维素类纤维基体内的阻燃剂组成，阻燃纤维素类纤维含微孔，微孔平均直径为20纳米，阻燃纤维素类纤维的结晶度为31％，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的12％，阻燃纤维素类纤维的单丝纤度为2.8dtex，断裂强度为2.5cN/dtex，断裂伸长率为12％，回潮率为11％，洗涤前，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为46％，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的10％，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为35％。

实施例4

一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备浓度为8wt％的铜氨纤维纺丝液；

(2)纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，水洗的温度为 92℃，水洗的终止条件为：水洗丝的含水量为45wt％；

(3)用阻燃剂水溶液对水洗丝进行喷淋，阻燃剂水溶液中阻燃剂的质量含量为18wt％，阻燃剂为N-羟甲基-3-二甲氧基磷酰基丙酰胺，喷淋时阻燃剂水溶液的温度为70℃，喷淋的时间为500秒；

(4)对喷淋后的水洗丝进行漂洗和干燥制得阻燃纤维素类纤维，漂洗的温度为25℃，时间为35s，干燥采用热空气烘干的方式，热空气的温度为125℃，烘至纤维的含水量为14wt％。

最终制得的阻燃纤维素类纤维为长丝，用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用，其主要由纤维素类纤维基体以及分散在纤维素类纤维基体内的阻燃剂组成，阻燃纤维素类纤维含微孔，微孔平均直径为14纳米，阻燃纤维素类纤维的结晶度为32％，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的14％，阻燃纤维素类纤维的单丝纤度为1.9dtex，断裂强度为2.1cN/dtex，断裂伸长率为9.5％，回潮率为10％，洗涤前，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为50％，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的13％，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为40％。

实施例5

一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备浓度为20wt％的以离子液体为溶剂制备的再生纤维素类纤维纺丝液，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)，采用离子液体作溶剂，溶解纤维素浆粕，再采用干喷湿法纺丝得到再生纤维素纤维；

(2)纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，水洗的温度为93℃，水洗的终止条件为：水洗丝的含水量为60wt％；

(3)用阻燃剂水溶液对水洗丝进行浸泡，阻燃剂水溶液中阻燃剂的质量含量为15wt％，阻燃剂为N-羟甲基-3-二甲氧基磷酰基丙酰胺，浸泡时阻燃剂水溶液的温度为60℃，浸泡的时间为120秒；

(4)对浸泡后的水洗丝进行漂洗和干燥制得阻燃纤维素类纤维，漂洗的温度为30℃，时间为20s，干燥采用热空气烘干的方式，热空气的温度为120℃，烘至纤维的含水量为14.5wt％。

最终制得的阻燃纤维素类纤维为长丝，用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用，其主要由纤维素类纤维基体以及分散在纤维素类纤维基体内的阻燃剂组成，阻燃纤维素类纤维含微孔，微孔平均直径为30纳米，阻燃纤维素类纤维的结晶度为31％，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的12％，阻燃纤维素类纤维的单丝纤度为1.5dtex，断裂强度为2.1cN/dtex，断裂伸长率为10％，回潮率为9％，洗涤前，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为48％，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的10％，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数达39％。

实施例6

一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备浓度为22wt％的以碱溶液为溶剂制备的再生纤维素类纤维纺丝液，其中碱溶液为氨基甲酸酯/NaOH体系，采用氨基甲酸酯/NaOH作溶剂，溶解纤维素浆粕，经过脱泡和过滤，然后溶液在酸液中析出成纤得到再生纤维素纤维；

(2)纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，水洗的温度为91℃，水洗的终止条件为：水洗丝的含水量为40wt％；

(3)用阻燃剂水溶液对水洗丝进行喷淋，阻燃剂水溶液中阻燃剂的质量含量为20wt％，阻燃剂为卤化磷腈/烷氧基环三磷腈(质量比1:1的混合物)，喷淋时阻燃剂水溶液的温度为80℃，喷淋的时间为600秒；

(4)对喷淋后的水洗丝进行漂洗和干燥制得阻燃纤维素类纤维，漂洗的温度为20℃，时间为40s，干燥采用热空气烘干的方式，热空气的温度为105℃，烘至纤维的含水量为14wt％。

最终制得的阻燃纤维素类纤维为短丝，用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用，其主要由纤维素类纤维基体以及分散在纤维素类纤维基体内的阻燃剂组成，阻燃纤维素类纤维含微孔，微孔平均直径为20纳米，阻燃纤维素类纤维的结晶度为32％，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的12％，阻燃纤维素类纤维的单丝纤度为1.1dtex，断裂强度为1.2cN/dtex，断裂伸长率为18％，回潮率为14％，洗涤前，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为45％，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的10％，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为37％。

实施例7

一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备浓度为12wt％的粘胶纤维纺丝液；

(2)纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，水洗的温度为 90℃，水洗的终止条件为：水洗丝的含水量为40wt％；

(3)用阻燃剂水溶液对水洗丝进行浸泡，阻燃剂水溶液中阻燃剂的质量含量为25wt％，阻燃剂为卤化磷腈/烷氧基环三磷腈/N-羟甲基-3-二甲氧基磷酰基丙酰胺(质量比1:1:1的混合物)，浸泡时阻燃剂水溶液的温度为90℃，浸泡的时间为100秒；

(4)对浸泡后的水洗丝进行漂洗和干燥制得阻燃纤维素类纤维，漂洗的温度为20℃，时间为40s，干燥采用热空气烘干的方式，热空气的温度为125℃，烘至纤维的含水量为12wt％。

最终制得的阻燃纤维素类纤维为丝束，用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用，其主要由纤维素类纤维基体以及分散在纤维素类纤维基体内的阻燃剂组成，阻燃纤维素类纤维含微孔，微孔平均直径为7纳米，阻燃纤维素类纤维的结晶度为31％，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的13％，阻燃纤维素类纤维的单丝纤度为3.5dtex，断裂强度为3.9cN/dtex，断裂伸长率为18％，回潮率为14％，洗涤前，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为46％，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的12％，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数为 39％。

Claims (10)

1.一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其特征是：将纤维素类纤维纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，再用阻燃剂水溶液对水洗丝进行处理后进行漂洗和干燥制得阻燃纤维素类纤维；

水洗的温度≥90℃，处理时阻燃剂水溶液的温度为60～90℃，漂洗的温度为20～40℃；

阻燃剂含X基团、Y基团和Z基团中的一种以上，X基团为能够与纤维素羟基形成共价键的基团，Y基团为能够自交联反应的基团，Z基团为能够与纤维素羟基形成氢键的基团。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，纤维素类纤维纺丝液的浓度为5～25wt％；纤维素类纤维为再生纤维素纤维或者纤维素衍生物纤维。

3.根据权利要求2所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，纤维素类纤维为粘胶纤维、醋酯纤维、Lyocell纤维、铜氨纤维、以离子液体为溶剂制备的再生纤维素类纤维或以碱溶液为溶剂制备的再生纤维素类纤维。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，水洗的终止条件为：水洗丝的含水量为40～70wt％。

5.根据权利要求1所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，X基团为醛基、氰基、环氧基团、酰氯基团、酸酐或二异氰酸酯；Y基团为硅氧烷；Z基团为磺酸基团或硫酸酯基团。

6.根据权利要求5所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，阻燃剂水溶液中阻燃剂的质量含量为10～30wt％；阻燃剂为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂和氮磷系阻燃剂中的一种以上。

7.根据权利要求1所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，处理采用浸泡或喷淋的方式，处理的时间为60～600秒；所述漂洗的时间为10～120s。

8.根据权利要求1所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，干燥采用热空气烘干的方式，热空气的温度为100～200℃，烘至纤维的含水量<15wt％。

9.采用如权利要求1～8任一项所述的一种阻燃纤维素类纤维的制备方法制得的阻燃纤维素类纤维，其特征是：主要由纤维素类纤维基体以及分散在纤维素类纤维基体内的阻燃剂组成。

10.根据权利要求9所述的阻燃纤维素类纤维，其特征在于，阻燃纤维素类纤维的结晶度>30％，含微孔，微孔平均直径为5～50纳米，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的5～15％；

阻燃纤维素类纤维的单丝纤度为0.5～5.0dtex，断裂强度为1.0～4.0cN/dtex，断裂伸长率为5％～20％，回潮率为5％～15％，洗涤前，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数达45％以上，洗涤50次后，阻燃剂的质量为纤维素类纤维基体质量的3～13％，阻燃纤维素类纤维的极限氧指数达35％以上；

阻燃纤维素类纤维为长丝、短丝或者丝束，用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用。