CN114164521A - 一种皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维及其制备方法和应用 - Google Patents

一种皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法，在外层纺丝液中引入具有螯合金属离子作用的物质，在内层纺丝液中引入无卤阻燃剂，然后分别输入到同轴双针头的外层和内层，经过含有金属离子的凝固浴进行湿法纺丝。所述复合纤维外层含有的具有螯合金属离子作用的物质与凝固浴中所含的金属离子充分螯合，形成稳定的螯合物，将金属离子引入到所述复合纤维的表面及内部。利用金属离子良好的催化成炭作用，以及所述复合纤维外层所形成的金属离子螯合物与所述复合纤维内层含有的无卤阻燃剂之间的协同阻燃作用，提高所述复合纤维的阻燃性能，极限氧指数值可达36％，同时较好地保持了聚丙烯腈纤维原有的优良性能。

Description

一种皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及纤维材料领域，尤其涉及一种皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯腈纤维具有良好的蓬松性、弹性、保温性、耐候性、耐日晒性等特性，有“人造羊毛”的美誉，用途也十分广泛。然而，聚丙烯腈纤维属易燃纤维，极易燃烧而引发火灾，给人类生命财产安全带来危害，因此，开发阻燃聚丙烯腈纤维意义重大。
目前，阻燃聚丙烯腈纤维的制备方法按生产过程和阻燃剂的引入方式区分，主要有：共混法、热氧化法、后整理法和共聚法。其中共混改性是在聚丙烯腈纺丝液中添加阻燃剂，然后进行纺丝工艺得到阻燃聚丙烯腈纤维。热氧化法是将聚丙烯腈原丝置于200～300℃的空气氧化炉中停留一定时间，使聚丙烯腈大分子结构中的氰基发生环化、氧化、脱氢等反应，生成一种梯形结构，但是热氧化法成本过高，并且聚丙烯腈复合纤维中原有的氰基数量大大减少，导致聚丙烯腈纤维原有优良性能(蓬松性、弹性、保温性、耐候性和耐日晒性)的损失。共聚法是唯一实现阻燃聚丙烯腈纤维产业化的方法，该方法将丙烯腈与氯乙烯或偏氯乙烯共聚成丙烯腈共聚物，然后通过湿法纺丝得到阻燃聚丙烯腈纤维，即腈氯纶。腈氯纶虽然在阻燃、手感、蓬松度、染色、可纺性等方面都具有较多优势，但是其燃烧时会释放出氯化氢等腐蚀性有害气体，不利于环保。
因此，如何制备无卤环保、阻燃性能优异，同时保持聚丙烯腈的原有优良性能的阻燃聚丙烯腈纤维是现有技术亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维及其制备方法和应用，本发明提供的方法制备的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维，无卤环保，阻燃性能优异，同时较好地保留了聚丙烯腈纤维原有的优良性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液混合，得到外层纺丝液；
(2)将无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液混合，得到内层纺丝液；
所述步骤(1)和步骤(2)没有先后顺序之分；
(3)将所述步骤(1)得到的外层纺丝液和步骤(2)得到的内层纺丝液分别输入到同轴双针头的外层和内层进行湿法纺丝，得到皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维；所述湿法纺丝所用的凝固浴中含有金属离子。
优选地，所述步骤(1)中具有螯合金属离子作用的物质为海藻酸盐、无机类金属离子螯合剂、羧酸类金属离子螯合剂、有机多元膦酸螯合剂、含巯基螯合剂和天然改性高分子金属离子螯合剂中的一种或多种。
优选地，所述步骤(1)中具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比为1：(3～10)。
优选地，所述步骤(2)中无卤阻燃剂为磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂、无机金属氢氧化物和膨胀型阻燃剂中的一种或多种。
优选地，所述步骤(2)中无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比为1：(3～8)。
优选地，所述步骤(1)中聚丙烯腈溶液和步骤(2)中聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的浓度独立地为6～17wt％。
优选地，所述步骤(3)中内层纺丝液和外层纺丝液的流速之比为1:(0.5～10)，内层纺丝液和外层纺丝液的流速之和为(0.3～6)L/h。
优选地，所述步骤(3)中同轴双针头的内层和外层的直径之比为(1～10)：(1～10)。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维。
本发明还提供了上述技术方案所述皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维在纺织品中的应用。
本发明提供了一种皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法，在外层纺丝液中引入具有螯合金属离子作用的物质，在内层纺丝液中引入无卤阻燃剂，然后分别输入到同轴双针头的外层和内层，经过含有金属离子的凝固浴进行湿法纺丝。所述复合纤维外层含有的具有螯合金属离子作用的物质与凝固浴中所含的金属离子充分螯合，形成稳定的螯合物，将金属离子引入到所述复合纤维的表面及内部。利用金属离子良好的催化成炭作用，以及所述复合纤维外层所形成的金属离子螯合物与所述复合纤维内层含有的无卤阻燃剂之间的协同阻燃作用，提高所述复合纤维的阻燃性能，最终得到无卤环保，阻燃性能优异的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维。实施例的结果显示，利用本发明提供的方法，所制备的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的极限氧指数值可达36％，其阻燃性能优异，无卤环保，同时较好的保持了聚丙烯腈原有的优良性能。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的截面(左)和平面(右)的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液混合，得到外层纺丝液；
(2)将无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液混合，得到内层纺丝液；
所述步骤(1)和步骤(2)没有先后顺序之分；
(3)将所述步骤(1)得到的外层纺丝液和步骤(2)得到的内层纺丝液分别输入到同轴双针头的外层和内层进行湿法纺丝，得到皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维；所述湿法纺丝所用凝固浴中含有金属离子。
在本发明中，若无特殊说明，所采用的原料均为本领域常规市售产品。
本发明将具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液混合，得到外层纺丝液。
在本发明中，所述具有螯合金属离子作用的物质优选为海藻酸盐、无机类金属离子螯合剂、羧酸类金属离子螯合剂、有机多元膦酸螯合剂、含巯基螯合剂和天然改性高分子金属离子螯合剂中的一种或多种。在本发明中，所述海藻酸盐优选为海藻酸钠、海藻酸钙和海藻酸铵中的一种或多种。在本发明中，所述无机类金属离子螯合剂优选为聚磷酸铵(APP)、三聚磷酸钠(STPP)和焦磷酸钠中的一种或多种。在本发明中，所述羧酸类金属离子螯合剂优选为乙二胺四乙酸(EDTA)及其盐、氨基三乙酸(NTA)、柠檬酸(CA)、酒石酸(TA)、葡萄糖酸(GA)、单宁酸、没食子酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和水解聚马来酸酐中的一种或多种。在本发明中，所述有机多元膦酸螯合剂优选为植酸(PA)、羟基亚乙基-1,1-二磷酸(HEDP)、氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、二乙烯三胺五亚甲基膦酸(HTPMP)和三乙烯四胺六亚甲基膦酸(TETHMP)中的一种或多种。在本发明中，所述含巯基螯合剂优选为2-羟甲基-4-巯基苯硫酚和四硫代联氧基甲酸中的一种或多种。在本发明中，所述天然改性高分子金属离子螯合剂优选为淀粉类、木质素类、纤维素类、壳聚糖类、环糊精类、植物胶类和聚多糖类中的一种或多种。
在本发明中，所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的浓度优选为6～17wt％，更优选为7～16wt％。本发明将聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的浓度控制在上述范围内，可避免因聚丙烯腈的浓度过高或过低，导致制备的纺丝液粘度过大或过小，影响复合纤维的纺丝成型。
在本发明中，所述具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量优选比为1：(3～10)，更优选为1：(4～9)。本发明将具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量优选比控制在上述范围内，有利于在确保凝固浴中金属离子螯合效果的同时，降低加工成本以及减小对聚丙烯腈复合纤维性能的影响。
在本发明中，所述具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液的混合的温度优选为50～100℃，更优选为65～90℃。在本发明中，所述具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液的混合的时间优选为1～5h，更优选为1.5～3h。本发明将具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液的混合的温度和时间控制在上述范围内，有利于保证具有螯合金属离子作用的物质在外层纺丝液中分散均匀，从而制备得到阻燃性能较好的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维。
具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液的混合完成后，本发明优选将所述混合物进行脱泡处理，得到外层纺丝液。
本发明对所述脱泡处理的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的方式即可。本发明通过脱泡处理将混合物中的气泡脱除，可避免湿法纺丝过程中产生气泡丝，导致复合纤维包括强度在内的力学性能的下降，确保后续湿法纺丝的顺利进行。
本发明将无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液混合，经脱泡处理后得到内层纺丝液。
在本发明中，所述无卤阻燃剂优选为磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂、无机金属氢氧化物和膨胀型阻燃剂中的一种或多种。在本发明中，所述磷系阻燃剂优选为磷酸铵、聚磷酸铵和三苯基膦酸酯中的一种或多种。在本发明中，所述氮系阻燃剂优选为三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐和氰尿酸三聚氰胺中的一种或多种。在本发明中，所述硅系阻燃剂优选为纳米二氧化硅、有机硅氧烷和玻璃微球中的一种或多种。在本发明中，所述无机金属氢氧化物优选为氢氧化铝、氢氧化镁和层状双金属氢氧化物中的一种或多种。在本发明中，所述膨胀型阻燃剂优选由酸源、碳源和气源按照一定比例组成的混合物。在本发明中，所述膨胀型阻燃剂中酸源、碳源和气源的质量比优选为(1)：(0.5～12)：(0.5～12)，更优选为(1)：(1～10)：(1～10)。本发明将膨胀型阻燃剂中酸源、碳源和气源的质量比控制在上述范围内，有利于保证膨胀型阻燃剂在具有较高阻燃性能的同时，降低原料的成本。在本发明中，所述酸源优选为植酸(PA)、聚磷酸铵、三苯基膦酸酯、氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、二乙烯三胺五亚甲基膦酸(HTPMP)和三乙烯四胺六亚甲基膦酸(TETHMP)中的一种或多种。在本发明中，所述碳源优选为季戊四醇、海藻酸、海藻酸盐、纤维素、半纤维素、木质素、单宁、环糊精、淀粉和壳聚糖中的一种或多种。在本发明中，所述海藻酸盐优选为海藻酸钠、海藻酸钙和海藻酸铵中的一种或多种。在本发明中，所述气源优选为三聚氰胺、酪蛋白、乳白蛋白、卵白蛋白、卵磷蛋白、白蛋白、肌蛋白、大豆蛋白和谷蛋白中的一种或多种。
在本发明中，所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的浓度优选为6～17wt％，更优选为7～16wt％。本发明将聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的浓度控制在上述范围内，可避免因聚丙烯腈的浓度过高或过低，导致制备的纺丝液粘度过大或过小，影响复合纤维的纺丝成型。
在本发明中，所述无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比优选为1：(3～8)，更优选为1：(4～7)。本发明将无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量优选比控制在上述范围内，有利于保证复合纤维内层具有较高阻燃性能的同时，降低原料的成本。在本发明中，所述无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液的混合温度优选为50～100℃，更优选为65～90℃。在本发明中，所述无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液的混合时间优选为1～5h，更优选为1.5～3h。本发明将无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液的混合温度和时间控制在上述范围内，以保证无卤阻燃剂在聚丙烯腈溶液中分散均匀，从而制备得到阻燃性能较好的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维。
无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液的混合完成后，本发明优选将所述混合物进行脱泡处理，得到内层纺丝液。
本发明对所述脱泡处理的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的方式即可。本发明通过脱泡处理将混合物中气泡脱除，可避免湿法纺丝过程中产生气泡丝，导致复合纤维包括强度在内的力学性能的下降，确保后续湿法纺丝的顺利进行。
在本发明中，上述外层纺丝液和内层纺丝液的制备方案没有先后顺序之分。
得到外层纺丝液和内层纺丝液后，本发明将所述外层纺丝液和内层纺丝液分别输入到同轴双针头的外层和内层进行湿法纺丝，得到皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维；所述湿法纺丝所用凝固浴中含有金属离子。
本发明对所述同轴双针头没有特殊的限制，采用常规市售产品即可。
在本发明中，所述内层纺丝液和外层纺丝液的流速之比优选为1：(0.5～10)，更优选为1：(0.8～5)。本发明将内外层纺丝液的流速之比控制在上述范围内，可控制皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维内外层纺丝液的出料速率在上述范围内，用以调节所制备的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维内外层的直径比。内外层纺丝液的流速之比越高，则内层纺丝液的相对流速越大，外层纺丝液的相对流速越小，制备得到的所述复合纤维的内外层直径比越大，；反之，则制备得到的所述复合纤维的内外层直径比越小。控制内外层纺丝液流速之比，可控制所述复合纤维的内外层直径比，不仅能够避免因内外层直径比过小或过大而导致的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维外层中具有金属离子螯合作用的物质与凝固浴中金属离子的螯合效果下降的情况，而且能够合理调配皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维外层所形成的金属离子螯合物与内层所含的无卤阻燃剂之间的协同阻燃效应，确保所制备得到的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的阻燃性能。
在本发明中，所述内层纺丝液和外层纺丝液的流速之和优选为0.3～6L/h，更优选为1～4L/h。本发明将外层纺丝液的流速之和控制在上述范围内，即控制总纺丝液的出料速率在上述范围内，不仅可避免因总纺丝液出料速率过高而导致的纺丝液堆积，而且可避免因总纺丝液出料速率过低而导致的纤维过细保证后续湿法纺丝的顺利进行，以制备得到性能较好的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维。
在本发明中，所述同轴双针头的内层和外层的直径之比为(1～10)：(1～10)，更优选为((2～8)：(2～8))。本发明将同轴双针头的内层和外层的直径之比控制在上述范围内，以有利于控制皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的内外层直径比，避免因内外层直径比过高而导致的内层直径过大，外层直径过小；或避免因内外层直径比过低而导致的内层直径过小，外层直径过大。确保所述复合纤维的内外层直径比恰当，不仅有利于皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维外层中所含的具有金属离子螯合作用的物质与凝固浴中金属离子的螯合效果，而且有利于皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维外层所形成的金属离子螯合物与皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维内层所含的无卤阻燃剂之间挥更好的协同阻燃效应。
在本发明中，所述湿法纺丝优选包括所述纺丝液依次进行喷丝和凝固浴处理得到初生纤维；将所述初生纤维依次经过牵伸、洗涤、干燥和卷绕得到皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维。
本发明对所述喷丝所用喷丝孔没有特殊的限制，采用本领域常规喷丝孔即可。
在本发明中，所述湿法纺丝所用凝固浴中含有金属离子。在本发明中，所述金属离子优选为Fe3+、Fe2+、Al3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Co2+、Mn2+、Mg2+和Ca2+中的一种或多种。在本发明的实施例中，所述金属离子可具体为Cu2+、Ca2+或Fe3+。
在本发明中，所述凝固浴中含有的金属离子的总浓度优选为1～6wt％，更优选为1～3wt％。本发明将凝固浴中含有的金属离子的总浓度控制在上述范围内，有利于所述外层纺丝液中所含的具有螯合金属离子作用的物质与所述金属离子充分螯合，形成更稳定的金属螯合物，附着于皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维外层，提高阻燃性能。
本发明对所述牵伸、洗涤、干燥和卷绕的方式没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
本发明提供的方法操作简单，反应条件温和，原料来源广泛，成本低廉，绿色环保，适宜规模化生产。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维。在本发明中，所述皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维优选包括具有螯合金属离子作用的物质、无卤阻燃剂、聚丙烯腈和负载在皮芯阻燃聚丙烯腈复合纤维内部和表面的金属离子。
本发明提供的方法制备的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维，不含卤素，绿色环保，阻燃性优异，同时保留了聚丙烯腈原有的优良性能。
本发明还提供了上述技术方案所述皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维在纺织品中的应用。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法
(1)将具有螯合金属离子作用的物质纳米级非水溶性聚磷酸铵(APP)和聚丙烯腈溶液在80℃下混合2h后，进行脱泡处理得到外层纺丝液；
所述具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比为1：5；
所述聚丙烯腈溶液的浓度为8wt％；所述聚丙烯腈溶液由20g聚丙烯腈溶解在230gDMSO(二甲基亚砜)中制备得到；
(2)将无卤阻燃剂木质素和聚丙烯腈溶液在80℃下混合2h后，进行脱泡处理得到内层纺丝液；
所述无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比为1：5；
所述聚丙烯腈溶液的浓度为8wt％；所述聚丙烯腈溶液由20g聚丙烯腈溶解在230gDMSO(二甲基亚砜)中制备得到；
所述步骤(1)和步骤(2)没有先后顺序之分；
(3)将所述步骤(1)得到的外层纺丝液和步骤(2)得到的内层纺丝液分别输入到同轴双针头的外层和内层进行湿法纺丝，即依次进行喷丝和凝固浴处理得到初生纤维；将所述初生纤维依次经过牵伸、洗涤、干燥和卷绕得到皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维；
所述内层纺丝液和外层纺丝液的流速之比为1：1；
所述内层纺丝液和外层纺丝液的流速之和为3.7L/h；
所述同轴双针头的内层和外层的直径之比为7：3；
所述湿法纺丝所用的凝固浴中含有金属离子Ca2+；所述凝固浴中含有的金属离子Ca2+的总浓度为3wt％。
经极限氧指数仪测得，皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的极限氧指数值为30％。
图1为实施例1制备的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的截面(左)和平面(右)图，由图1可知，实施例1制备的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维具有两层结构，包括内层(芯层)和外层(皮层)。
实施例2
皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法
(1)将具有螯合金属离子作用的物质植酸和聚丙烯腈溶液在75℃下混合2h后，进行脱泡处理得到外层纺丝液；
所述具有螯合金属离子作用的物质植酸和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比为1：8；
所述聚丙烯腈溶液的浓度为10wt％；所述聚丙烯腈溶液由20g聚丙烯腈溶解在180g DMSO(二甲基亚砜)中制备得到；
(2)将无卤膨胀型阻燃剂和聚丙烯腈溶液在75℃下混合2h后，进行脱泡处理得到内层纺丝液；
所述无卤膨胀型阻燃剂由质量比为1：1：1的β-环糊精、角蛋白和聚磷酸铵混合复配制备；
所述无卤膨胀型阻燃剂和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比为1：6；
所述聚丙烯腈溶液的浓度为10wt％；所述聚丙烯腈溶液由20g聚丙烯腈溶解在180g DMSO(二甲基亚砜)中制备得到；
所述步骤(1)和步骤(2)没有先后顺序之分；
(3)将所述步骤(1)得到的外层纺丝液和步骤(2)得到的内层纺丝液分别输入到同轴双针头的外层和内层进行湿法纺丝，即依次进行喷丝和凝固浴处理得到初生纤维；将所述初生纤维依次经过牵伸、洗涤、干燥和卷绕得到皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维；
所述内层纺丝液和外层纺丝液的流速之比为1：1；
所述内层纺丝液和外层纺丝液的流速之和为3L/h；
所述同轴双针头的内层和外层的直径之比为8：2；
所述湿法纺丝所用的凝固浴中含有金属离子Fe3+；所述凝固浴中含有的金属离子Fe3+的总浓度为2.5wt％。
经极限氧指数仪测得，皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的极限氧指数值为35％。
实施例3
皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法
(1)将具有螯合金属离子作用的物质二乙烯三胺五甲叉膦酸铵和聚丙烯腈溶液在80℃下混合2h后，进行脱泡处理得到外层纺丝液；
所述具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比为1：6；
所述聚丙烯腈溶液的浓度为12wt％；所述聚丙烯腈溶液由20g聚丙烯腈溶解在146.7g DMSO(二甲基亚砜)中制备得到；
(2)将无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液在80℃下混合2h后，进行脱泡处理得到内层纺丝液；
所述无卤阻燃剂由质量比为1：1：1的淀粉、壳聚糖和酪蛋白混合复配制备；
所述无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比为1：4；
所述聚丙烯腈溶液的浓度为12wt％；所述聚丙烯腈溶液由20g聚丙烯腈溶解在146.7g DMSO(二甲基亚砜)中制备得到；
所述步骤(1)和步骤(2)没有先后顺序之分；
(3)将所述步骤(1)得到的外层纺丝液和步骤(2)得到的内层纺丝液分别输入到同轴双针头的外层和内层进行湿法纺丝，即依次进行喷丝和凝固浴处理得到初生纤维；将所述初生纤维依次经过牵伸、洗涤、干燥和卷绕得到皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维；
所述内层纺丝液和外层纺丝液的流速之比为1：1；
所述内层纺丝液和外层纺丝液的流速之和为2.4L/h
所述同轴双针头的内层和外层的直径之比为6：4；
所述湿法纺丝所用的凝固浴中含有金属离子Cu2+；所述凝固浴中含有的金属离子Cu2+的总浓度为2wt％。
经极限氧指数仪测得，皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的极限氧指数值为34％。
实施例4
皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法
(1)将具有螯合金属离子作用的物质海藻酸钠和聚丙烯腈溶液在85℃下混合2h后，进行脱泡处理得到外层纺丝液；
所述具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比为1：4；
所述聚丙烯腈溶液的浓度为15wt％；所述聚丙烯腈溶液由20g聚丙烯腈溶解在113.3g DMSO(二甲基亚砜)中制备得到；
(2)将无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液在85℃下混合2h后，进行脱泡处理得到内层纺丝液；
所述无卤阻燃剂由质量比为1：0.5：0.6的乳糖、纤维素和大豆蛋白混合复配制备；
所述无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比为1：6；
所述聚丙烯腈溶液的浓度为15wt％；所述聚丙烯腈溶液由20g聚丙烯腈溶解在113.3g DMSO(二甲基亚砜)中制备得到；
所述步骤(1)和步骤(2)没有先后顺序之分；
(3)将所述步骤(1)得到的外层纺丝液和步骤(2)得到的内层纺丝液分别输入到同轴双针头的外层和内层进行湿法纺丝，即依次进行喷丝和凝固浴处理得到初生纤维；将所述初生纤维依次经过牵伸、洗涤、干燥和卷绕得到得到皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维；
所述内层纺丝液和外层纺丝液的流速之比为1：1；
所述内层纺丝液和外层纺丝液的流速之和为2L/h
所述同轴双针头的内层和外层的直径之比为1：1；
所述湿法纺丝所用的凝固浴中含有金属离子Cu2+；所述凝固浴中含有的金属离子Cu2+的总浓度为2wt％。
经极限氧指数仪测得，皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的极限氧指数值为36％。
由实施例可知，本申请提供的方法制备的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维，无卤环保，极限氧指数值可达36％，阻燃性能优异，同时保留了聚丙烯腈的原有优良性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液混合，得到外层纺丝液；
(2)将无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液混合，得到内层纺丝液；
所述步骤(1)和步骤(2)没有先后顺序之分；
(3)将所述步骤(1)得到的外层纺丝液和步骤(2)得到的内层纺丝液分别输入到同轴双针头的外层和内层进行湿法纺丝，得到皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维；所述湿法纺丝所用的凝固浴中含有金属离子。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中具有螯合金属离子作用的物质为海藻酸盐、无机类金属离子螯合剂、羧酸类金属离子螯合剂、有机多元膦酸螯合剂、含巯基螯合剂和天然改性高分子金属离子螯合剂中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中具有螯合金属离子作用的物质和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比为1：(3～10)。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中无卤阻燃剂为磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂、无机金属氢氧化物和膨胀型阻燃剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中无卤阻燃剂和聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量比为1：(3～8)。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中聚丙烯腈溶液和步骤(2)中聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的浓度独立地为6～17wt％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中内层纺丝液和外层纺丝液的流速之比为1:(0.5～10)，内层纺丝液和外层纺丝液的流速之和为(0.3～6)L/h。
8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中同轴双针头的内层和外层的直径之比为(1～10)：(1～10)。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维。
10.权利要求9所述皮芯结构阻燃聚丙烯腈复合纤维在纺织品中的应用。
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