CN116180256B - 一种阻燃型丙纶短纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及功能性丙纶纤维的技术领域，更具体地说，它涉及一种阻燃型丙纶短纤维及其制备方法。一种阻燃型丙纶短纤维，包括以下重量份的原料：70‑90份丙纶成纤切片及5‑20份阻燃母粒；所述阻燃母粒为纳米氢氧化镁铝、丙纶成纤切片及磷系偶联剂的混合物。本申请的阻燃型丙纶短纤维同时具备优良的力学性能和阻燃性能，而且本申请的阻燃型丙纶短纤维燃烧时不易产生有毒有害的气体，对人体和环境较为友好。
Description
技术领域
本申请涉及功能性丙纶纤维的技术领域，更具体地说，它涉及一种阻燃型丙纶短纤维及其制备方法。
背景技术
丙纶，又称聚丙烯纤维或PP纤维，是一种用等规聚丙烯熔融纺制的纤维，其具有强度高、比重小、耐磨损、耐腐蚀等优点，因此被广泛应用于民用领域和工业领域。但与此同时，丙纶也具有阻燃性差、吸湿性差等缺点。
而对于提升丙纶的阻燃性能，市场上通常采用添加阻燃剂的形式进行提升。目前，阻燃剂主要以含卤素的阻燃剂为主，究其原因在于，含卤素的阻燃剂在阻燃性能好的同时，添加量还相对较少。但是，含卤素的阻燃剂燃烧时容易释放出刺激性和腐蚀性的卤化氢气体，从而对人们的生命安全造成威胁。
氢氧化铝和氢氧化镁是无机阻燃剂的主要品种，其阻燃机理在于，氢氧化铝或氢氧化镁受热时发生分解，从而吸收燃烧物表明热量以起到阻燃作用；同时分解时产出大量水分和活性氧化物，其中，水分稀释燃烧物表面的氧气，活性氧化物附着于燃烧物表面，进而阻止燃烧物进一步燃烧。
氢氧化铝或氢氧化镁不仅可以起到阻燃作用，还可以起到填充作用，而且，氢氧化铝或氢氧化镁的燃烧还不产生腐蚀性卤气及有害气体、不挥发、效果持久、无毒无烟不熔滴等特点，因此，氢氧化铝或氢氧化镁可以完美替代含卤素阻燃剂。
但是氢氧化铝或氢氧化镁等无机阻燃剂的阻燃效率低、填充量大，而且氢氧化铝或氢氧化镁与高分子材料的相容性差，难分散。再加上氢氧化铝或氢氧化镁本身属于非熔物质，在丙纶纺丝过程中氢氧化铝或氢氧化镁很容易堵塞挤死或喷丝板孔，进而影响丙纶的生产效率。
发明内容
为了改善丙纶阻燃性能差的缺陷，本申请提供一种阻燃型丙纶短纤维及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种阻燃型丙纶短纤维，采用如下的技术方案：
一种阻燃型丙纶短纤维，包括以下重量份的原料：70-90份丙纶成纤切片及5-20份阻燃母粒；所述阻燃母粒为纳米氢氧化镁铝、丙纶成纤切片及磷系偶联剂的混合物。
氢氧化镁铝，又称水滑石，其具有多种无机金属离子，如Mg2+、Zn2+、Cu2+、Al3+、Fe3+，同时又具有OH-及H2O，因此，氢氧化镁铝具有氢氧化铝或氢氧化镁同等的阻燃效果及填充效果，甚至由于离子的多样性阻燃效果更为突出。
同时，氢氧化镁铝也属于不溶物，因此，其也可能对喷丝板孔进行封堵，而且氢氧化镁铝与高分子材料的相容性也欠佳，而将氢氧化镁铝纳米化可以有效降低其粒径，进而在降低喷丝板的可能性得到同时，还提高氢氧化镁铝与丙纶成纤切片的相容性。
而且，本申请采用首先将通过磷系偶联剂对氢氧化镁铝进行改性，而后再与部分丙纶成纤切片进行预混合，最后再与剩下的丙纶成纤切片进行混合的方式，从而进一步提升氢氧化镁铝与丙纶成纤切片的相容性。
另外，本申请还采用磷系偶联剂，而磷系偶联剂中含有磷酸酯或者焦磷酸酰氧基体系，而两者均属于有机磷系阻燃剂中的功能体系，因此，当偶联剂选用磷系偶联剂时，磷系偶联剂除了可以改善氢氧化镁铝与丙纶成纤切片的相容性之外，还可以进一步提高阻燃型丙纶短纤维的阻燃性能。
再加上，当氢氧化镁铝与磷系偶联剂配合使用时，氢氧化镁铝分解产生的金属氧化物还可以对磷系偶联剂加热产生的少量毒性/腐蚀性气体进行吸收，从而有效降低对阻燃型丙纶短纤维燃烧时对人们身体的影响。
优选的，所述纳米氢氧化镁铝、丙纶成纤切片及磷系偶联剂的质量比例为(2-4)：(8-10)：5。
当纳米氢氧化镁铝、丙纶成纤切片及磷系偶联剂采用上述质量比例时，磷系偶联剂可以更为有效的提高纳米氢氧化镁铝与丙纶成纤切片的相容性，而纳米氢氧化镁铝分解产生的金属氧化物可以更为有效的对磷系偶联剂燃烧形成的有毒有害气体进行吸收。同时，纳米氢氧化镁铝及磷系偶联剂采用上述占比时，阻燃型丙纶短纤维具备更为优良的阻燃性能和力学性能。
优选的，所述磷系偶联剂为2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯及异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基中的一种或两种的混合物。
2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯及异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基均可作为偶联剂以改善纳米氢氧化镁铝与丙纶成纤切片的相容性，其中，2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯中含有磷酸酯体系，磷酸酯体系除了具有优良阻燃性能，还具有一定的增塑性能。
而异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中含有焦磷酸酰氧基体系和钛酸酯体系，其中，焦磷酸酰氧基体系具有优良的成炭效果，即具有优良的阻燃性，而钛酸酯具有优良的促进相容效果。
综上，2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯及异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基中的一种或两种的混合物均可以在提升氢氧化镁铝与丙纶成纤切片的相容性的同时，进一步改善阻燃型丙纶短纤维的阻燃性能。
优选的，所述磷系偶联剂为2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯及异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基中的混合物。
虽然2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯及异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基中的任意一种均具有提升阻燃性和相容性的效果但是两种实现阻燃性相容性提升的体系完全不同。
而相对于单独使用2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯或异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯来说，将2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯及异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯混合使用时，阻燃型丙纶短纤维具有更为优良的阻燃性能及力学性能，即2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯及异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基存在一定的协配关系。
优选的，所述2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯与异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的质量比例为1：(1-3)。
当2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯与异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯采用上述质量比例时，阻燃型丙纶短纤维具有更为优良的阻燃性能及力学性能。
优选的，所述阻燃母粒的制备方法包括以下步骤：
纳米氢氧化镁铝溶液制备：
将Mg(NO)2·6H2O与Al(NO)3·9H2O按照4:3的质量比例溶解于水中，配制得到混合盐溶液；
将NaOH与Na2CO3按照3:1的质量比例溶解于水中，配制得到混合碱溶液；
将混合盐溶液与混合碱溶液以相同的添加速度滴加至水中，随后滴加NaOH溶液调pH值至碱性，直至混合盐溶液与混合碱溶液滴加完毕后，得到纳米氢氧化镁铝溶液；
纳米氢氧化镁铝改性：
将纳米氢氧化镁铝溶液升温至60-70℃，随后滴加磷系偶联剂，恒温搅拌2-3h，之后静置15-20h，最后冷却过滤洗涤干燥，得到改性纳米氢氧化镁铝；
阻燃母粒制备：将丙纶成纤切片与改性纳米氢氧化镁铝进行混合，随后进行加热挤出造粒，得到阻燃母粒。
对于纳米氢氧化镁铝的制备，通常有溶胶凝胶法、水热法、共沉淀法，其中，水热法需要在高压环境下制备，存在条件苛刻的问题，而溶胶凝胶法制备的纳米氢氧化镁铝粒径较难控制，而共沉淀法操作简单，粒径均匀，同时还可以促使磷系偶联剂可以更为稳定且快速地连接于纳米氢氧化镁铝上，间接提升阻燃型丙纶短纤维的阻燃性能及力学性能。
优选的，所述纳米氢氧化镁铝溶液制备中，将混合盐溶液与混合碱溶液以相同的添加速度滴加至水中，随后滴加NaOH溶液调pH值至10-11，直至混合盐溶液与混合碱溶液滴加完毕后，得到纳米氢氧化镁铝溶液。
当沉淀pH值环境始终处于10-11时，改性纳米氢氧化镁铝的制备可以更为简单快速，而且纳米氢氧化镁铝的粒径可以更为均匀，进一步提升阻燃型丙纶短纤维的阻燃性能及力学性能。
第二方面，本申请提供一种阻燃型丙纶短纤维的制备方法，采用如下的技术方案：
一种阻燃型丙纶短纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将阻燃母粒与丙纶成纤切片放置于110-130℃的温度下进行预加热并持续搅拌20-40min，随后冷却。之后在120-140℃下进行干燥3-4h，得到混合母料；
S2、将混合母料输送至螺杆挤出机，经过压实塑化、螺杆熔融、过滤器过滤后进入熔体管道，过滤器的滤网目数为180-220目；
S3、随后依次进行挤出纺丝、冷却、上油、牵伸、卷曲、热定型、切断、打包，得到阻燃型丙纶短纤维。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、氢氧化镁铝具有氢氧化铝或氢氧化镁同等的阻燃效果及填充效果，甚至由于离子的多样性阻燃效果更为突出，而将氢氧化镁铝纳米化可以有效降低其粒径，进而在降低喷丝板的可能性得到同时，还提高氢氧化镁铝与丙纶成纤切片的相容性。
2、本申请还采用磷系偶联剂，而磷系偶联剂中含有磷酸酯或者焦磷酸酰氧基体系，而两者均属于有机磷系阻燃剂中的功能体系，因此，当偶联剂选用磷系偶联剂时，磷系偶联剂除了可以改善氢氧化镁铝与丙纶成纤切片的相容性之外，还可以进一步提高阻燃型丙纶短纤维的阻燃性能。
3、当氢氧化镁铝与磷系偶联剂配合使用时，氢氧化镁铝分解产生的金属氧化物还可以对磷系偶联剂加热产生的少量毒性/腐蚀性气体进行吸收，从而有效降低对阻燃型丙纶短纤维燃烧时对人们身体的影响。
4、将2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯及异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯混合使用时，阻燃型丙纶短纤维具有更为优良的阻燃性能及力学性能，即2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯及异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基存在一定的协配关系。
具体实施方式
以下结合实施例1-12和对比例1-4对本申请作进一步详细说明。
原料
丙纶成纤切片PP BH兰港石化；2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯CAS：52628-03-2；异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯CAS：67691-13-8；乙烯基三甲氧基硅烷CAS：2768-02-7；Mg(NO)2·6H2O CAS：10377-60-3；Al(NO)3·9H2O CAS：13473-90-0；NaOH CAS：1310-73-2；Na2CO3 CAS：497-19-8。
实施例
实施例1
一种阻燃型丙纶短纤维，其制备方法包括以下步骤：
S1、将15kg阻燃母粒与80kg丙纶成纤切片放置于120℃(110-130℃均宜)的温度下进行预加热并持续搅拌30min(20-40min均宜)，随后冷却。之后在130℃(120-140℃均宜)下进行干燥3.5h(3-4h均宜)，得到混合母料；
S2、将混合母料输送至螺杆挤出机，经过压实塑化、螺杆熔融、过滤器过滤后进入熔体管道；
S3、随后依次进行挤出纺丝、冷却、上油、牵伸、卷曲、热定型、切断、打包，得到阻燃型丙纶短纤维。
其中，过滤器的滤网目数为200目(180-220目均宜)，螺杆五区温度分别为：一区：305℃；二区：300℃；三区：295℃；四区：280℃；五区：275℃。法兰区275℃，弯管区：270℃，纺丝箱体：267℃，环吹风速：0.45m/min，风温：16℃，纺速：750m/min，前纺上油：1.5％；原丝给油湿率：15％。
集束总旦数：66万旦，总牵伸倍数：4；拉伸速度：90m/min，拉伸温度：油浴56℃，过热蒸汽：110℃，卷曲机主压：1.8kg/cm2，背压：1.2kg/cm2，热定型四区温度：一区：100℃，二区：115℃，三区：125℃，四区：95℃；95℃切断打包，切断长度35mm。
阻燃母粒的制备方法包括以下步骤：
纳米氢氧化镁铝溶液制备：
将12kg Mg(NO)2·6H2O与9kg Al(NO)3·9H2O溶解于100L去离子水中，配制得到混合盐溶液；
将6kg NaOH与2kg Na2CO3溶解于100L去离子水中，配制得到混合碱溶液；
随后将混合盐溶液与混合碱溶液以相同的添加速度滴加至100L去离子水中，之后滴加0.1mol/L NaOH水溶液调pH值至10(10-11均宜)，直至混合盐溶液与混合碱溶液滴加完毕后，得到纳米氢氧化镁铝溶液；
纳米氢氧化镁铝改性：
将纳米氢氧化镁铝溶液升温至65℃(60-70℃均宜)，随后滴加50kg 2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯，恒温搅拌2.5h(2-3h均宜)，之后静置18h(15-20h均宜)，最后室温冷却过滤洗涤干燥，得到改性纳米氢氧化镁铝；
阻燃母粒制备：将90g丙纶成纤切片与改性纳米氢氧化镁铝进行混合，随后进行加热挤出造粒，得到阻燃母粒。
实施例2-3
与实施例1的不同之处在于，丙纶成纤切片与阻燃母粒的添加量有所不同，具体如表1所示。
表1实施例1-3中各组分的添加量表(kg)
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 丙纶成纤切片 | 80 | 90 | 70 |
| 阻燃母粒 | 15 | 5 | 20 |
实施例4-5
与实施例1的不同之处在于，阻燃母粒制备中，Mg(NO)2·6H2O、Al(NO)3·9H2O、NaOH、Na2CO3、2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯及丙纶成纤切片的添加量有所不同，具体如表2所示。
表2实施例1、实施例4-5中各组分的添加量表(kg)
| 实施例1 | 实施例4 | 实施例5 | |
| Mg(NO)2·6H2O | 12 | 15 | 9 |
| Al(NO)3·9H2O | 9 | 12 | 6 |
| NaOH | 6 | 8 | 4 |
| Na2CO3 | 2 | 4 | 1 |
| 2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯 | 50 | 50 | 50 |
| 丙纶成纤切片 | 90 | 80 | 100 |
实施例6
与实施例1的不同之处在于，纳米氢氧化镁铝溶液制备中，滴加0.1mol/LNaOH水溶液调pH值至9。
实施例7
与实施例1的不同之处在于，将2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯替换为相同添加量的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基。
实施例8
与实施例1的不同之处在于，将2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯替换为相同添加量的2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯与异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基的混合物，2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯与异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基的质量比例为2:1。
实施例9
与实施例8的不同之处在于，2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯与异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基的质量比例为1:1。
实施例10
与实施例8的不同之处在于，2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯与异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基的质量比例为1:2。
实施例11
与实施例8的不同之处在于，2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯与异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基的质量比例为1:3。
实施例12
与实施例8的不同之处在于，2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯与异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基的质量比例为1:4。
对比例
对比例1
与实施例1的不同之处在于，阻燃母粒制备中，不再添加丙纶成纤切片及2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，阻燃母粒制备中，不再添加丙纶成纤切片。
对比例3
与实施例1的不同之处在于，阻燃母粒制备中，不再添加2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯。
对比例4
与实施例1不同之处在于，将2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯替换为相同添加量的乙烯基三甲氧基硅烷。
性能检测试验
试验方法
试验一、力学性能测试
从实施例1-12及对比例1-4中分别取出三份阻燃型丙纶短纤维样品，随后参照GB/T 14337-1993《合成短纤维断裂强力及断裂伸长试验方法》对上述样品进行断裂伸长率测试，并取平均值。
试验二、阻燃性能测试
从实施例1-12及对比例1-4中分别取出三份阻燃型丙纶短纤维样品，随后参照GB/T5454-1997《纺织品燃烧性能试验方法氧指数法》对上述样品的氧指数进行测试，并取平均值。
实施例1-12及对比例1-4的试验数据如表3所示。
表3实施例1-12及对比例1-4的试验数据表
参照实施例1及对比例1-3并结合表3可以看出，相对于对比例1来说，对比例2的断裂伸长率及氧指数均显著提升，由此说明，2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯的添加可以在有效改善阻燃型丙纶短纤维的阻燃性能的同时，有效改善纳米氢氧化镁铝与丙纶成纤切片的相容性。
究其原因在于，2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯本身属于一种偶联剂，其具有改善有机组分与无机组分之间的相容性的效果。与此同时，2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯中含有磷酸酯体系，而磷酸酯体系又具有优良阻燃性能，从而同步提升阻燃型丙纶短纤维的力学性能和阻燃性能。
相对于对比例1来说，对比例3的氧指数基本没有变化，但是对比例3的断裂伸长率明显有所提升，由此说明，在制备阻燃母粒时，丙纶成纤切片的预添加可以有效改善制备阻燃型丙纶短纤维时纳米氢氧化镁铝与丙纶成纤切片的相容性，进而提升阻燃型丙纶短纤维的力学性能。
相对于对比例1-3来说，实施例1的断裂伸长率及氧指数均显著提升，由此说明，在制备阻燃母粒时，2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯与丙纶成纤切片的同时添加可以有效提升阻燃型丙纶短纤维的力学性能和阻燃性能。
参照实施例1-3并结合表3可以看出，相对于实施例1来说，实施例2的断裂伸长率略微有所提升，但是实施例2的氧指数略微有所下降。相对于实施例1来说，实施例3的断裂伸长率略微有所下降，但是实施例3的氧指数略微有所提升，综合考虑，阻燃型丙纶短纤维的各组分采用实施例1的配比时相对较优。
参照实施例1、实施例4-5并结合表3可以看出，相对于实施例1来说，实施例4的断裂伸长率略微有所下降，而实施例4的氧指数略微有所提升。相对于实施例1来说，实施例5的断裂伸长率略微有所提升，而实施例5的氧指数略微有所下降，综合考虑，阻燃母粒的各组分采用实施例1的配比相对较优。
参照实施例1及实施例6并结合表3可以看出，相对于实施例1来说，实施例6的断裂伸长率及氧指数均略微有所下降，由此说明，在制备纳米氢氧化镁铝溶液时，pH＝10-11可以促使纳米氢氧化镁铝的生成更为稳定均匀。
参照实施例1、实施例7及对比例4并结合表3可以看出，相对于对比例4来说，实施例1的断裂伸长率略微有所下降，但是实施例1的氧指数显著提升。相对于对比例1来说，实施例7的断裂伸长率基本没有变化，但是实施例7的氧指数也显著提升。其中，实施例1的氧指数提升幅度更大。
也就是说，异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基、2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯及乙烯基三甲氧基硅烷均具有改善阻燃型丙纶短纤维中各组分的相容性的效果，但是异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基及2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯还具有提升阻燃型丙纶短纤维阻燃性的功能。
究其原因在于，异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中含有焦磷酸酰氧基体系和钛酸酯体系，焦磷酸酰氧基体系具有优良的成炭效果，即具有优良的阻燃性。
参照实施例1及实施例7-8并结合表3可以看出，相对于实施例1及实施例7来说，实施例8的断裂伸长率基本没有什么变化，但是实施例8的氧指数进一步提升，由此说明，异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基及2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯存在一定的协配作用，当两者同时使用时，阻燃型丙纶短纤维具有更为优良的阻燃性能，
参照实施例8-12并结合表3可以看出，相对于实施例9-11来说，实施例8及实施例12的氧指数相对较低。相对于实施例10来说，实施例9及实施例11的氧指数相对较低，综上，当异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基及2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯采用实施例10的质量比例时，阻燃型丙纶短纤维具备更为优良的阻燃性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (5)
1.一种阻燃型丙纶短纤维，其特征在于，包括以下重量份的原料：70-90份丙纶成纤切片及5-20份阻燃母粒；所述阻燃母粒为纳米氢氧化镁铝、丙纶成纤切片及磷系偶联剂的混合物；
所述磷系偶联剂为2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯及异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基中的混合物，所述2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯与异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯基的质量比例为1：(1-3)。
2.根据权利要求1所述的阻燃型丙纶短纤维，其特征在于：所述纳米氢氧化镁铝、丙纶成纤切片及磷系偶联剂的质量比例为(2-4)：(8-10)：5。
3.根据权利要求1所述的阻燃型丙纶短纤维，其特征在于，所述阻燃母粒的制备方法包括以下步骤：
纳米氢氧化镁铝溶液制备：
将Mg(NO)2·6H2O与Al(NO)3·9H2O按照4:3的质量比例溶解于水中，配制得到混合盐溶液；
将NaOH与Na2CO3按照3:1的质量比例溶解于水中，配制得到混合碱溶液；
将混合盐溶液与混合碱溶液以相同的添加速度滴加至水中，随后滴加NaOH溶液调pH值至碱性，直至混合盐溶液与混合碱溶液滴加完毕后，得到纳米氢氧化镁铝溶液；
纳米氢氧化镁铝改性：
将纳米氢氧化镁铝溶液升温至60-70℃，随后滴加磷系偶联剂，恒温搅拌2-3h，之后静置15-20h，最后冷却过滤洗涤干燥，得到改性纳米氢氧化镁铝；
阻燃母粒制备：将丙纶成纤切片与改性纳米氢氧化镁铝进行混合，随后进行加热挤出造粒，得到阻燃母粒。
4.根据权利要求3所述的阻燃型丙纶短纤维，其特征在于：所述纳米氢氧化镁铝溶液制备中，将混合盐溶液与混合碱溶液以相同的添加速度滴加至水中，随后滴加NaOH溶液调pH值至10-11，直至混合盐溶液与混合碱溶液滴加完毕后，得到纳米氢氧化镁铝溶液。
5.一种权利要求1-4任意一项所述的阻燃型丙纶短纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将阻燃母粒与丙纶成纤切片放置于110-130℃的温度下进行预加热并持续搅拌20-40min，随后冷却，之后在120-140℃下进行干燥3-4h，得到混合母料；
S2、将混合母料输送至螺杆挤出机，经过压实塑化、螺杆熔融、过滤器过滤后进入熔体管道，过滤器的滤网目数为180-220目；
S3、随后依次进行挤出纺丝、冷却、上油、牵伸、卷曲、热定型、切断、打包，得到阻燃型丙纶短纤维。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101481829A (zh) * | 2009-01-20 | 2009-07-15 | 浙江依莱特纺织有限公司 | 一种有色阻燃丙纶纤维及其制备方法和应用 |
| CN101701096A (zh) * | 2009-11-30 | 2010-05-05 | 上海交通大学 | 一种阻燃聚丙烯材料的制备方法 |
| CN101717545A (zh) * | 2009-12-01 | 2010-06-02 | 宁波明佳汽车内饰有限公司 | 增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法 |
| CN107989535A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-05-04 | 常州市雄图纺织有限公司 | 一种防火阻燃型卷帘材料的制备方法 |
| CN108610626A (zh) * | 2016-12-13 | 2018-10-02 | 南京科技职业学院 | 一种新型阻燃pa6复合材料的制备方法 |
| CN111073056A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-28 | 合肥中科阻燃新材料有限公司 | 一种无载体氢氧化铝阻燃剂母粒及其制备方法 |
| CN114479438A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-05-13 | 贝克兰(厦门)新材料有限公司 | 一种氢氧化铝协效红磷阻燃pa6增强材料及其制备方法 |
| CN114990710A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-09-02 | 兴惠化纤集团有限公司 | 一种poy、fdy混纤丝的生产工艺 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101481829A (zh) * | 2009-01-20 | 2009-07-15 | 浙江依莱特纺织有限公司 | 一种有色阻燃丙纶纤维及其制备方法和应用 |
| CN101701096A (zh) * | 2009-11-30 | 2010-05-05 | 上海交通大学 | 一种阻燃聚丙烯材料的制备方法 |
| CN101717545A (zh) * | 2009-12-01 | 2010-06-02 | 宁波明佳汽车内饰有限公司 | 增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法 |
| CN108610626A (zh) * | 2016-12-13 | 2018-10-02 | 南京科技职业学院 | 一种新型阻燃pa6复合材料的制备方法 |
| CN107989535A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-05-04 | 常州市雄图纺织有限公司 | 一种防火阻燃型卷帘材料的制备方法 |
| CN111073056A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-28 | 合肥中科阻燃新材料有限公司 | 一种无载体氢氧化铝阻燃剂母粒及其制备方法 |
| CN114479438A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-05-13 | 贝克兰(厦门)新材料有限公司 | 一种氢氧化铝协效红磷阻燃pa6增强材料及其制备方法 |
| CN114990710A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-09-02 | 兴惠化纤集团有限公司 | 一种poy、fdy混纤丝的生产工艺 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "改性层状双氢氧化镁铝的制备及在PA6中的阻燃应用";蒋文俊等;《南京理工大学学报（自然科学版）》;第33卷(第2期);272-276 * |
| "钛酸酯偶联剂在膨胀型阻燃聚丙烯中的偶联作用";马志领等;《中国塑料》;第25卷(第10期);78-80 * |
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