CN113373536A - 一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维及制法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新材料技术领域，且公开了一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，二氧化硅与己二酸反应，得到羧基化二氧化硅，其与端羟基丁腈橡胶反应，得到端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅，其与异佛尔酮二异氰酸酯反应，得到异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅，进一步与9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物反应，得到磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅，将其与聚乳酸混合，通过熔融纺丝法，得到功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，丁腈橡胶和纳米二氧化硅可以吸收和分散应力能量，磷杂菲基团发生燃烧时会生成磷的含氧酸，促进基体成炭，并形成炭保护层，纳米二氧化硅沉积在炭层表面，增强阻隔作用，从而增强了复合纤维的阻燃性能。
Description
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体为一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维及制法。
背景技术
我国是人口大国，因此对纤维和织物的需求量极高，虽然我国目前的合成纤维产量极大，可以满足国内居民的需求，但是我国目前的合成纤维极度依赖化石能源，加剧了化石能源消耗速度的同时，也对人类赖以生存的环境造成了不可磨灭的影响，因此，研发出可再生可生物降解的新型纤维材料具有十分重大的战略意义，聚乳酸以其优异的可再生、生物可降解和优异的生物相容性，逐渐走进了人们的视野，近年来，以聚乳酸为基体制备的纤维非常火热，且聚乳酸的熔融纺丝技术也逐渐成熟，使得聚乳酸可以成为替代石油基高分子材料成为化学纤维的原料，但是聚乳酸自身的韧性和阻燃等性能较差，无法满足市场发展的需求，因此还需要对聚乳酸进行改性，提高其综合性能，进一步推动聚乳酸纤维的应用和发展。
纳米二氧化硅具有特殊的光电学性能，常作为有机高分子材料的增韧增强功能性填料，广泛应用于橡胶、塑料、粘合剂等领域，通过结合纳米二氧化硅的优势，来增强橡胶、塑料和粘合剂的力学、机械、阻燃等综合性能，是近年来有机高分子材料改性领域中的重要手段，CN102839443A等中国专利中公开了一种将纳米二氧化硅填充进聚乳酸基体中，形成耐热性好、力学性能优良的复合型纤维材料的可行方法，但是多数这类专利都忽视了纳米二氧化硅的团聚性问题，也没有对纳米二氧化硅进行功能化改进，简单的物理混合往往难以达到理想的改性效果，因此需要对纳米二氧化硅进行改性，通过其表面的羟基，进一步引入磷杂菲等功能性分子，改善其团聚性问题的同时，丰富其功能性，进一步拓展其应用范围。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维及制法，解决了聚乳酸纤维韧性和阻燃性能较差的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，所述功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维的制备方法包括以下步骤：
(1)向反应器中加入乙腈溶剂和纳米二氧化硅，超声分散均匀，继续加入己二酸，混合均匀后转移至油浴锅中，升高温度至70-90℃，恒温搅拌反应12-36h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到羧基化二氧化硅；
(2)向反应器中加入四氢呋喃溶剂和羧基化二氧化硅，超声分散10-30min，继续加入端羟基丁腈橡胶和催化剂，机械搅拌均匀后转移至油浴锅中，在20-40℃下搅拌反应12-24h，反应结束后沉淀、抽滤、洗涤并干燥，得到端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(3)向反应器中加入正己烷溶剂和端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅，超声分散至完全溶解，继续加入异佛尔酮二异氰酸酯和催化剂，混合均匀后转移至油浴锅中，在60-80℃下搅拌反应6-18h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅；
(4)向反应器中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅，超声混合均匀，继续加入9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和促进剂，混合均匀后转移至油浴锅中，在80-100℃下反应8-24h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(5)向高速搅拌机中加入聚乳酸、磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅、0.6-2％的抗紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和1-3％的防蚊虫剂二氯二苯三氯乙烷，高速混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中进行造粒，设置温度为190-210℃，再将母粒置于熔融纺丝机中，设置纺丝温度为180-200℃，喷丝孔直径为1-2mm，进行纺丝，得到功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维。
优选的，所述步骤(1)中乙腈溶剂、纳米二氧化硅和己二酸的质量比为450-1200:10:15-40。
优选的，所述步骤(2)中四氢呋喃溶剂、羧基化二氧化硅、端羟基丁腈橡胶和催化剂的质量比为600-2000:10:12-25:30-75。
优选的，所述步骤(2)中催化剂为二环己基碳二亚胺。
优选的，所述步骤(3)中正己烷溶剂、端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅、异佛尔酮二异氰酸酯和催化剂的质量比为350-1000:10:0.8-2.5:0.01-0.04。
优选的，所述步骤(3)中催化剂为二月桂酸二丁基锡。
优选的，所述步骤(4)中N,N-二甲基甲酰胺溶剂、异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和促进剂的质量比为300-850:10:1.8-5:0.02-0.06。
优选的，所述步骤(4)中促进剂为三乙胺。
优选的，所述步骤(5)中聚乳酸和磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅的质量比为100:1.5-6。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益技术效果：
该一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，二氧化硅表面富含羟基，可以在高温条件下与己二酸一端的羧基发生酯化反应，得到羧基化二氧化硅，在催化剂二环己基碳二亚胺的作用下，羧基化二氧化硅中的羧基可以与端羟基丁腈橡胶分子链一端的羟基发生酯化反应，得到端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅，在催化剂二月桂酸二丁基锡的作用下，端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅中的端羟基可以与异佛尔酮二异氰酸酯中的异氰酸酯基团发生氨基甲酸酯化反应，得到异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅，在促进剂三乙胺的作用下，其结构中的异氰酸酯基团进一步与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物中的P-H键发生反应，得到磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅，通过这种化学连接的方式，在纳米二氧化硅表面共价连接了丁腈橡胶大分子和磷杂菲阻燃功能性小分子，避免了纳米二氧化硅和阻燃剂在长期使用中发生脱落现象，有效的增强了纳米二氧化硅的功能性，为其进一步应用在有机高分子材料的填充改性中提供了较大的便利。
该一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，将聚乳酸与磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅以及各项助剂进行混合，在通过熔融纺丝法，最终得到了功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，由于丁腈橡胶与聚乳酸的溶解度参数相近，因此具有良好的相容性，而纳米二氧化硅通过化学键与丁腈橡胶分子链结合，因此使得纳米二氧化硅能够稳定分散在聚乳酸基体中，一定程度上避免了纳米二氧化硅的团聚现象，少量的纳米二氧化硅在复合纤维基体中可以起到异相成核剂的作用，促进聚乳酸基体成核及结晶行为，使得分子链排列规整，并能够在复合纤维受到外力拉伸时阻碍和钝化裂纹的扩展，使得复合纤维的断裂强度等力学性能得到改善和提高，而丁腈橡胶在基体受力时可以引发大量的银纹，银纹中的空洞会在复合纤维拉伸过程中消耗大量应力能量，阻止银纹进一步扩散形成裂纹，有利于银纹的终止，此外，纳米二氧化硅表面接枝的磷杂菲基团在基体发生燃烧时，会生成大量磷的含氧酸，促进复合纤维基体成炭，进而在基体表面形成致密的炭层，从而对基体内部形成良好的保护，同时，纳米二氧化硅会沉积在炭层表面，增强炭层的强度，形成连续结构的炭层，加强炭层的阻隔作用，有效地抑制热量的传播，延缓甚至阻止复合纤维基体进一步燃烧，从而有效地增强了复合纤维的阻燃性能。
附图说明
图1是羧基化二氧化硅和端羟基丁腈橡胶的反应机理图。
图2是端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅和异佛尔酮二异氰酸酯的反应机理图。
图3是异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的反应机理图。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，制备方法包括以下步骤：
(1)向反应器中加入乙腈溶剂和纳米二氧化硅，超声分散均匀，继续加入己二酸，其中乙腈溶剂、纳米二氧化硅和己二酸的质量比为450-1200:10:15-40，混合均匀后转移至油浴锅中，升高温度至70-90℃，恒温搅拌反应12-36h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到羧基化二氧化硅；
(2)向反应器中加入四氢呋喃溶剂和羧基化二氧化硅，超声分散10-30min，继续加入端羟基丁腈橡胶和二环己基碳二亚胺，其中四氢呋喃溶剂、羧基化二氧化硅、端羟基丁腈橡胶和二环己基碳二亚胺的质量比为600-2000:10:12-25:30-75，机械搅拌均匀后转移至油浴锅中，在20-40℃下搅拌反应12-24h，反应结束后沉淀、抽滤、洗涤并干燥，得到端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(3)向反应器中加入正己烷溶剂和端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅，超声分散至完全溶解，继续加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，其中正己烷溶剂、端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡的质量比为350-1000:10:0.8-2.5:0.01-0.04，混合均匀后转移至油浴锅中，在60-80℃下搅拌反应6-18h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅；
(4)向反应器中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅，超声混合均匀，继续加入9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和三乙胺，其中N,N-二甲基甲酰胺溶剂、异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和三乙胺的质量比为300-850:10:1.8-5:0.02-0.06，混合均匀后转移至油浴锅中，在80-100℃下反应8-24h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(5)向高速搅拌机中加入质量比为100:1.5-6的聚乳酸、磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅以及0.6-2％的抗紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和1-3％的防蚊虫剂二氯二苯三氯乙烷，高速混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中进行造粒，设置温度为190-210℃，再将母粒置于熔融纺丝机中，设置纺丝温度为180-200℃，喷丝孔直径为1-2mm，进行纺丝，得到功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维。
实施例1
(1)向反应器中加入290mL乙腈溶剂和5g纳米二氧化硅，超声分散均匀，继续加入7.5g己二酸，混合均匀后转移至油浴锅中，升高温度至70℃，恒温搅拌反应12h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到羧基化二氧化硅；
(2)向反应器中加入340mL四氢呋喃溶剂和5g羧基化二氧化硅，超声分散10min，继续加入6g端羟基丁腈橡胶和15g二环己基碳二亚胺，机械搅拌均匀后转移至油浴锅中，在20℃下搅拌反应12h，反应结束后沉淀、抽滤、洗涤并干燥，得到端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(3)向反应器中加入270mL正己烷溶剂和5g端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅，超声分散至完全溶解，继续加入0.4g异佛尔酮二异氰酸酯和0.005g二月桂酸二丁基锡，混合均匀后转移至油浴锅中，在60℃下搅拌反应6h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅；
(4)向反应器中加入160mL的N,N-二甲基甲酰胺溶剂和5g异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅，超声混合均匀，继续加入0.9g的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和0.01g三乙胺，混合均匀后转移至油浴锅中，在80℃下反应8h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(5)向高速搅拌机中加入50g聚乳酸、0.75g磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅以及0.3g抗紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和0.5g防蚊虫剂二氯二苯三氯乙烷，高速混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中进行造粒，设置温度为190℃，再将母粒置于熔融纺丝机中，设置纺丝温度为180℃，喷丝孔直径为1mm，进行纺丝，得到功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维。
实施例2
(1)向反应器中加入360mL乙腈溶剂和5g纳米二氧化硅，超声分散均匀，继续加入11g己二酸，混合均匀后转移至油浴锅中，升高温度至75℃，恒温搅拌反应16h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到羧基化二氧化硅；
(2)向反应器中加入500mL四氢呋喃溶剂和5g羧基化二氧化硅，超声分散15min，继续加入7.5g端羟基丁腈橡胶和20g二环己基碳二亚胺，机械搅拌均匀后转移至油浴锅中，在25℃下搅拌反应15h，反应结束后沉淀、抽滤、洗涤并干燥，得到端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(3)向反应器中加入400mL正己烷溶剂和5g端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅，超声分散至完全溶解，继续加入0.6g异佛尔酮二异氰酸酯和0.008g二月桂酸二丁基锡，混合均匀后转移至油浴锅中，在65℃下搅拌反应8h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅；
(4)向反应器中加入200mL的N,N-二甲基甲酰胺溶剂和5g异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅，超声混合均匀，继续加入1.3g的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和0.015g三乙胺，混合均匀后转移至油浴锅中，在85℃下反应12h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(5)向高速搅拌机中加入50g聚乳酸、1.5g磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅以及0.5g抗紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和0.8g防蚊虫剂二氯二苯三氯乙烷，高速混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中进行造粒，设置温度为200℃，再将母粒置于熔融纺丝机中，设置纺丝温度为190℃，喷丝孔直径为1mm，进行纺丝，得到功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维。
实施例3
(1)向反应器中加入500mL乙腈溶剂和5g纳米二氧化硅，超声分散均匀，继续加入14g己二酸，混合均匀后转移至油浴锅中，升高温度至80℃，恒温搅拌反应24h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到羧基化二氧化硅；
(2)向反应器中加入700mL四氢呋喃溶剂和5g羧基化二氧化硅，超声分散20min，继续加入9g端羟基丁腈橡胶和25g二环己基碳二亚胺，机械搅拌均匀后转移至油浴锅中，在30℃下搅拌反应16h，反应结束后沉淀、抽滤、洗涤并干燥，得到端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(3)向反应器中加入550mL正己烷溶剂和5g端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅，超声分散至完全溶解，继续加入0.8g异佛尔酮二异氰酸酯和0.012g二月桂酸二丁基锡，混合均匀后转移至油浴锅中，在70℃下搅拌反应12h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅；
(4)向反应器中加入280mL的N,N-二甲基甲酰胺溶剂和5g异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅，超声混合均匀，继续加入1.7g的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和0.02g三乙胺，混合均匀后转移至油浴锅中，在90℃下反应15h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(5)向高速搅拌机中加入50g聚乳酸、2g磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅以及0.6g抗紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和1g防蚊虫剂二氯二苯三氯乙烷，高速混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中进行造粒，设置温度为200℃，再将母粒置于熔融纺丝机中，设置纺丝温度为190℃，喷丝孔直径为1mm，进行纺丝，得到功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维。
实施例4
(1)向反应器中加入600mL乙腈溶剂和5g纳米二氧化硅，超声分散均匀，继续加入17g己二酸，混合均匀后转移至油浴锅中，升高温度至85℃，恒温搅拌反应30h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到羧基化二氧化硅；
(2)向反应器中加入900mL四氢呋喃溶剂和5g羧基化二氧化硅，超声分散25min，继续加入11g端羟基丁腈橡胶和30g二环己基碳二亚胺，机械搅拌均匀后转移至油浴锅中，在35℃下搅拌反应20h，反应结束后沉淀、抽滤、洗涤并干燥，得到端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(3)向反应器中加入680mL正己烷溶剂和5g端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅，超声分散至完全溶解，继续加入1g异佛尔酮二异氰酸酯和0.016g二月桂酸二丁基锡，混合均匀后转移至油浴锅中，在75℃下搅拌反应16h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅；
(4)向反应器中加入350mL的N,N-二甲基甲酰胺溶剂和5g异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅，超声混合均匀，继续加入2.1g的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和0.025g三乙胺，混合均匀后转移至油浴锅中，在95℃下反应18h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(5)向高速搅拌机中加入50g聚乳酸、2.5g磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅以及0.8g抗紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和1.2g防蚊虫剂二氯二苯三氯乙烷，高速混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中进行造粒，设置温度为200℃，再将母粒置于熔融纺丝机中，设置纺丝温度为190℃，喷丝孔直径为2mm，进行纺丝，得到功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维。
实施例5
(1)向反应器中加入750mL乙腈溶剂和5g纳米二氧化硅，超声分散均匀，继续加入20g己二酸，混合均匀后转移至油浴锅中，升高温度至90℃，恒温搅拌反应36h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到羧基化二氧化硅；
(2)向反应器中加入1120mL四氢呋喃溶剂和5g羧基化二氧化硅，超声分散30min，继续加入12.5g端羟基丁腈橡胶和37.5g二环己基碳二亚胺，机械搅拌均匀后转移至油浴锅中，在40℃下搅拌反应24h，反应结束后沉淀、抽滤、洗涤并干燥，得到端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(3)向反应器中加入270mL正己烷溶剂和5g端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅，超声分散至完全溶解，继续加入1.25g异佛尔酮二异氰酸酯和0.02g二月桂酸二丁基锡，混合均匀后转移至油浴锅中，在80℃下搅拌反应18h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅；
(4)向反应器中加入440mL的N,N-二甲基甲酰胺溶剂和5g异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅，超声混合均匀，继续加入2.5g的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和0.03g三乙胺，混合均匀后转移至油浴锅中，在100℃下反应24h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(5)向高速搅拌机中加入50g聚乳酸、3g磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅以及1g抗紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和1.5g防蚊虫剂二氯二苯三氯乙烷，高速混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中进行造粒，设置温度为210℃，再将母粒置于熔融纺丝机中，设置纺丝温度为200℃，喷丝孔直径为2mm，进行纺丝，得到功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维。
对比例1
(1)向反应器中加入300mL乙腈溶剂和5g纳米二氧化硅，超声分散均匀，继续加入8g己二酸，混合均匀后转移至油浴锅中，升高温度至80℃，恒温搅拌反应12h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到羧基化二氧化硅；
(2)向反应器中加入360mL四氢呋喃溶剂和5g羧基化二氧化硅，超声分散10min，继续加入6.5g端羟基丁腈橡胶和16g二环己基碳二亚胺，机械搅拌均匀后转移至油浴锅中，在25℃下搅拌反应16h，反应结束后沉淀、抽滤、洗涤并干燥，得到端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(3)向高速搅拌机中加入50g聚乳酸、0.8g端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅以及0.4g抗紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和0.6g防蚊虫剂二氯二苯三氯乙烷，高速混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中进行造粒，设置温度为190℃，再将母粒置于熔融纺丝机中，设置纺丝温度为180℃，喷丝孔直径为1mm，进行纺丝，得到功能化修饰二氧化硅改性聚乳酸复合纤维。
将实施例和对比例中的复合纤维制备成规格为4cm×4cm的正方形样布，使用BLD-1028A抗拉强度试验机测试其断裂伸强度和断裂伸长率，测试标准为GB/T 14344-2008。
将实施例和对比例中的复合纤维制备成规格为4cm×4cm的正方形样布，将其放入ZKHW-205氧指数测试仪中，通入空气，待气体稳定后，从顶端开始点燃，待其燃烧一半时测量氧气浓度，计算极限氧指数，测试标准为GB/T 5454-1997。
Claims (9)
1.一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向乙腈溶剂中加入纳米二氧化硅，超声分散均匀，继续加入己二酸，混合均匀后转移至油浴锅中，升高温度至70-90℃，恒温搅拌反应12-36h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到羧基化二氧化硅；
(2)向四氢呋喃溶剂中加入羧基化二氧化硅，超声分散10-30min，继续加入端羟基丁腈橡胶和催化剂，机械搅拌均匀后转移至油浴锅中，在20-40℃下搅拌反应12-24h，反应结束后沉淀、抽滤、洗涤并干燥，得到端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(3)向正己烷溶剂中加入端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅，超声分散至完全溶解，继续加入异佛尔酮二异氰酸酯和催化剂，混合均匀后转移至油浴锅中，在60-80℃下搅拌反应6-18h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅；
(4)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅，超声混合均匀，继续加入9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和促进剂，混合均匀后转移至油浴锅中，在80-100℃下反应8-24h，产物冷却后离心、洗涤并干燥，得到磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅；
(5)向高速搅拌机中加入聚乳酸、磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅、0.6-2％的抗紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和1-3％的防蚊虫剂二氯二苯三氯乙烷，高速混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中进行造粒，设置温度为190-210℃，再将母粒置于熔融纺丝机中，设置纺丝温度为180-200℃，喷丝孔直径为1-2mm，进行纺丝，得到功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维。
2.根据权利要求1所述的一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，其特征在于：所述步骤(1)中乙腈溶剂、纳米二氧化硅和己二酸的质量比为450-1200:10:15-40。
3.根据权利要求1所述的一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，其特征在于：所述步骤(2)中四氢呋喃溶剂、羧基化二氧化硅、端羟基丁腈橡胶和催化剂的质量比为600-2000:10:12-25:30-75。
4.根据权利要求1所述的一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，其特征在于：所述步骤(2)中催化剂为二环己基碳二亚胺。
5.根据权利要求1所述的一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，其特征在于：所述步骤(3)中正己烷溶剂、端羟基丁腈橡胶改性二氧化硅、异佛尔酮二异氰酸酯和催化剂的质量比为350-1000:10:0.8-2.5:0.01-0.04。
6.根据权利要求1所述的一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，其特征在于：所述步骤(3)中催化剂为二月桂酸二丁基锡。
7.根据权利要求1所述的一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，其特征在于：所述步骤(4)中N,N-二甲基甲酰胺溶剂、异氰酸酯化丁腈橡胶改性二氧化硅、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和促进剂的质量比为300-850:10:1.8-5:0.02-0.06。
8.根据权利要求1所述的一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，其特征在于：所述步骤(4)中促进剂为三乙胺。
9.根据权利要求1所述的一种功能化修饰二氧化硅阻燃改性聚乳酸复合纤维，其特征在于：所述步骤(5)中聚乳酸和磷杂菲基丁腈橡胶改性二氧化硅的质量比为100:1.5-6。
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