WO2020124396A1 - 一种阻燃型耐紫外芳纶纤维 - Google Patents

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梁国正
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南通纺织丝绸产业技术研究院
苏州大学
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Definitions

  • the present invention relates to a surface modification technology of aramid fiber, in particular to a flame-retardant UV-resistant aramid fiber.
  • UV shielding agents have been introduced on the surface of aramid fibers.
  • UV shielding agents are divided into organic UV shielding agents and inorganic UV shielding agents.
  • the organic ultraviolet shielding agent has poor heat resistance and oxidation resistance.
  • These problems are well controlled in the inorganic UV shielding agent, but there is a problem of high catalytic activity, which brings the risk of photocatalytic degradation of organic fibers;
  • the binding force of inorganic materials and organic fibers is limited, in the process of use There will be a problem of shedding, which affects the reliability of service.
  • the inventor's research group has developed a new type of aramid fiber with both surface activity and UV resistance, which has good UV resistance, but does not involve flame retardant properties.
  • the present invention aims to maintain the original mechanical properties of the fiber and the UV resistance does not decrease on the premise of developing a new inorganic UV modifier, through a new preparation method, to form a stronger binding force on the surface of aramid fiber Coating, which gives the modified aramid fiber UV resistance and flame retardancy.
  • a flame-retardant ultraviolet-resistant aramid fiber the preparation method of the flame-retardant ultraviolet-resistant aramid fiber includes the following steps:
  • a method for preparing a flame-retardant UV-resistant aramid fiber includes the following steps:
  • silicon methoxylated aramid fiber is prior art, which is described in the 2018104223562 invention application; the aramid fiber is para-aramid fiber, meta-aramid fiber.
  • the inorganic base is sodium hydroxide or potassium hydroxide
  • the plutonium salt is one of plutonium nitrate, plutonium chloride, or any combination thereof
  • the boron source is boric acid or metaboric acid One of them
  • the nitrogen-containing compound is one of urea, cyanamide, and ammonium bromide.
  • the mass ratio of nano-plutonium oxide, boron source, nitrogen-containing compound, cobalt nitrate is 100: (30 ⁇ 50): (60 ⁇ 120): (10 ⁇ 13).
  • cobalt nitrate is added after the mixed adsorption of nano-plutonium oxide, boron source and nitrogen-containing compound to reduce the disadvantage to boron nitride coating. At the same time, cobalt is adsorbed on the surface of nano-plutonium oxide.
  • the nanoparticles contain Cobalt ions;
  • the presence of cobalt is believed to improve the reactivity of nanoparticles, especially the interfacial reactivity with aramid fiber, which is beneficial to the adhesion of nanoparticles on the surface of aramid fiber, thereby improving the flame retardancy.
  • cobalt may increase the relationship between nanoparticles and The performance of the bond at the aramid interface is beneficial to improve the flame retardancy at the interface.
  • the mass ratio of plutonium salt and inorganic base is 100: (20 ⁇ 50); the nitrogen source gas is one of nitrogen and ammonia; the buffer solution is Tris-HCl, hydrogen phosphate Disodium-one of sodium dihydrogen phosphate buffer.
  • the mass ratio of nanoparticles, hydrogen peroxide solution and sulfuric acid solution is 100: (60 ⁇ 70): (5 ⁇ 7); the mass concentrations of hydrogen peroxide solution and sulfuric acid solution are 30% and 98%, respectively.
  • This step is the first disclosure of the present invention.
  • micro-grooves on the surface of the nanoparticle, which should be caused by oxidative etching, and can also increase the surface active groups such as hydroxyl groups on the surface of the nanoparticle; this is beneficial to improve the reactivity and interface effect of the nanoparticle .
  • the mass ratio of modified particles, dopamine hydrochloride, curcumin is 100: (30 ⁇ 50): (8 ⁇ 12).
  • a small amount of curcumin combined with successive reactions has little effect on the reaction of dopamine hydrochloride on the surface of the modified particles, and at the same time, curcumin can react to the surface of the particles, which is beneficial to improve the interface effect between the particles and the aramid. It can be seen from the comparison of the examples that turmeric The addition of element improves the binding force of particles on the surface of aramid.
  • the mass ratio of silicon methoxylated aramid fiber, organic modified particles, trimethylsilanol is 1: (2 ⁇ 9): (0.3 ⁇ 0.35).
  • the addition of trimethylsilanol is compatible with the silicon methoxy group on the surface of aramid, on the other hand, it can react with curcumin and dopamine to a certain extent, and more importantly, it can cooperate with boron nitride to improve Flame retardant performance; as can be seen from the examples, the addition of trimethylsilanol is beneficial to flame retardancy.
  • the preparation method of silicon methoxylated aramid fiber can be as follows, in terms of mass,
  • Aramid fibers are immersed in acetone, petroleum ether, and deionized water in sequence, and stay for 2h ⁇ 4h respectively, and then washed and dried to obtain a clean surface aramid fiber;
  • the nanoparticles are treated with hydrogen peroxide and sulfuric acid solution to obtain modified particles with improved surface structure and activity, which is further improved. Nanoparticle reactivity.
  • the inorganic nano modifier provided by the present invention maintains the ability of the polydopamine modified chaotic layer boron nitride-coated plutonium oxide to have high ultraviolet absorption, high heat resistance, and very low photocatalytic activity, and Through the addition of cobalt, the adhesion to nanoparticles is improved, which is beneficial to flame retardancy.
  • the present invention significantly improves the flame retardant effect through the synergistic effect of nanoparticles, the interface between the nanoparticles and the aramid fiber and the silanol on the surface of the aramid fiber with good flame retardancy, and has little effect on the ultraviolet resistance.
  • the breaking work of the modified aramid fiber of Example 1 is 1.32 times that of the clean fiber, and the tensile strength is 1.28 times that of the clean fiber, indicating that the surface modification helps to improve the breaking work and tensile strength of the fiber.
  • Example 1 After 30 times of conventional soaping, after 168h of ultraviolet radiation, the breaking work of Example 1 decreased by 22.02%, the tensile strength decreased by 12.29%, 2018104223562 The breaking work of the modified aramid fiber prepared in Example 1 It decreased by 28.32%, and the tensile strength decreased by 17.99%.
  • the modified aramid fiber of Example 1 has an oxygen index of 36, and there is no smoldering and no dripping phenomenon.
  • the modified aramid fiber prepared by Example 1 has an oxygen index Is 31, and the clean aramid fiber has an oxygen index of 27; after conventional soaping 30 times, the oxygen index of the modified aramid fiber of Example 1 is 32, and the oxygen index of the modified aramid fiber prepared in Example 1 of 2018104223562 is 28.
  • step (3) replaces the modified particles with nanoparticles
  • the oxygen index is 30, and the UV radiation breaking work of 168h decreases The tensile strength decreased by 15.79%.
  • step (3) does not add curcumin
  • the prepared modified aramid fiber is conventionally soaped 30 times, the oxygen index is 30, UV radiation breaking work at 168h decreased by 27.36% , The tensile strength decreases 16.89%.
  • the prepared modified aramid fiber has an oxygen index of 34, and after an ordinary soaping 30 times, the oxygen index is 31.
  • step (7) is added to the existing phosphate flame retardant, prepared modified aramid fiber oxygen index 32, after conventional soaping 30 times, the oxygen index is 28; if used Adding flame retardants (such as phosphorus and nitrogen), the effect is even worse.
  • flame retardants such as phosphorus and nitrogen
  • Modified aramid fiber as a composite material, has a complicated combustion mechanism and many process influencing factors. From the interaction between the modified particle and the aramid fiber and the properties of the modified particle itself combined with the synergistic effect of the element, it seems to improve the flame retardant performance Effective methods require further research on thermal and electrical properties; based on the preliminary work of the research group, the present invention not only solves the problems of low surface activity and poor UV resistance of aramid fibers, but also mainly improves the flame retardancy of aramid fibers. Performance, which can make aramid fiber as a typical representative of high-performance organic fiber, plays an important role in the fields of aerospace, safety protection, electronic information, sports goods, tire skeleton and other fields.

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Abstract

一种阻燃型耐紫外芳纶纤维，其制备方法包括如下步骤：将纳米粒子加入双氧水溶液中，磁力搅拌0.5-1h，再加入硫酸溶液，继续磁力搅拌0.5h；然后过滤得到滤饼，再将滤饼水洗、干燥，得到改性粒子，再经过姜黄素、多巴胺改性得到有机物改性粒子，最后与硅甲氧基化芳纶纤维反应，得到了一种表面改性的芳纶纤维。具有高的紫外吸收性，同时具备极低催化活性，避免了辐射过程光催化对纤维结构的破坏，尤其是改善了芳纶纤维的阻燃性能。

Description

一种阻燃型耐紫外芳纶纤维 技术领域
[0001] 本发明涉及一种芳纶纤维的表面改性技术， 具体涉及一种阻燃型耐紫外芳纶纤 维。
背景技术
[0002] 近年来， 人们为提高芳纶纤维的表面活性和耐紫外性， 在芳纶纤维表面引入了 紫外屏蔽剂。 紫外屏蔽剂分为有机紫外屏蔽剂和无机紫外屏蔽剂。 但有机紫外 屏蔽剂存在耐热性和耐氧化性差。 这些问题在无机紫外屏蔽剂中得到很好的控 制， 但是却存在催化活性高的问题， 对有机纤维带来光催化降解的风险； 此外 ， 无机材料与有机纤维的结合力有限， 在使用过程中会出现脱落的问题， 从而 影响服役可靠性。
[0003] 另外， 在某些特殊的场合， 如救火队员、 炼钢工人、 电焊工、 化工厂工人、 炼 油厂工人以及油田钻井工人等穿着的工装以及部队战士的作战服都需要阻燃功 育 B， 同时还需要及阻燃有无熔滴的要求， 以避免二次烫伤； 在许多民用场合， 如宾馆、 会堂、 舞台的装饰以至于飞机、 火车和汽车等交通工具的座椅套、 窗 帘、 床上用具等装饰以及儿童服装等同样应当具备阻燃功能。
[0004] 发明人课题组研发了一种兼具表面活性和耐紫外性的新型芳纶纤维， 具有较好 的耐紫外效果， 但是没有涉及阻燃性能。
发明概述
技术问题
问题的解决方案
技术解决方案
[0005] 本发明旨在保持纤维原有的力学性能和耐紫外性能不降低的前提下， 研发新型 无机紫外改性剂， 通过新的制备方法， 在芳纶纤维表面形成一种结合力更强的 涂层， 从而赋予改性芳纶纤维耐紫外性能与阻燃性。
[0006] 为了实现上述发明目的， 本发明采取的技术方案是： [0007] 一种阻燃型耐紫外芳纶纤维， 所述阻燃型耐紫外芳纶纤维的制备方法包括如下 步骤：
[0008] ( 1) 将钸盐和无机碱溶解在水中， 搅拌 20〜 45min， 然后加入双氧水， 得到悬 浮液， 调节悬浮液的 pH至 10〜 14后在 20°C〜 50°C下反应 10〜 20h， 再经过水洗、 过滤、 干燥后， 在 500〜 800°C下煅烧 1〜 3h， 得到纳米氧化钸； 将所述纳米氧化 钸、 硼源和含氮化合物分散在由乙醇和水组成的混合溶液中， 超声搅拌 0.5〜 1.5 h， 再经过旋蒸、 干燥后再分散在硝酸钴水溶液中， 超声搅拌 0.5〜 lh， 再经过旋 蒸、 干燥得到固体物； 所述固体物在氮源气体氛围下， 于 850°C〜 950°C下煅烧 13 〜 15h， 然后粉碎得到纳米粒子；
[0009] (2) 将纳米粒子加入双氧水溶液中， 磁力搅拌 0.5〜 lh， 再加入硫酸溶液， 继 续磁力搅拌 0.5h; 然后过滤得到滤饼， 再将滤饼水洗、 干燥， 得到改性粒子；
[0010] (3) 将改性粒子和盐酸多巴胺加入到 pH为 8.3〜 8.8的缓冲液中， 在室温下搅拌
2〜 3h; 然后加入姜黄素乙醇溶液， 继续搅拌 1〜 2h; 然后经过过滤、 洗涤、 干 燥， 得到有机物改性粒子；
[0011] (4) 将硅甲氧基化芳纶纤维浸没在含有三甲基硅醇的水溶液中， 振荡 0.5〜 lh
; 然后浸入含有有机物改性粒子的水溶液中， 在 70°C〜 80°C下振荡反应 2〜 3h; 反应结束后经过洗涤、 干燥， 得到阻燃型耐紫外芳纶纤维。
[0012] 一种阻燃型耐紫外芳纶纤维的制备方法， 包括如下步骤：
[0013] ( 1) 将钸盐和无机碱溶解在水中， 搅拌 20〜 45min， 然后加入双氧水， 得到悬 浮液， 调节悬浮液的 pH至 10〜 14后在 20°C〜 50°C下反应 10〜 20h， 再经过水洗、 过滤、 干燥后， 在 500〜 800°C下煅烧 1〜 3h， 得到纳米氧化钸； 将所述纳米氧化 钸、 硼源和含氮化合物分散在由乙醇和水组成的混合溶液中， 超声搅拌 0.5〜 1.5 h， 再经过旋蒸、 干燥后再分散在硝酸钴水溶液中， 超声搅拌 0.5〜 lh， 再经过旋 蒸、 干燥得到固体物； 所述固体物在氮源气体氛围下， 于 850°C〜 950°C下煅烧 13 〜 15h， 然后粉碎得到纳米粒子；
[0014] (2) 将纳米粒子加入双氧水溶液中， 磁力搅拌 0.5〜 lh， 再加入硫酸溶液， 继 续磁力搅拌 0.5h; 然后过滤得到滤饼， 再将滤饼水洗、 干燥， 得到改性粒子；
[0015] (3) 将改性粒子和盐酸多巴胺加入到 pH为 8.3〜 8.8的缓冲液中， 在室温下搅拌 2〜 3h; 然后加入姜黄素乙醇溶液， 继续搅拌 1〜 2h; 然后经过过滤、 洗涤、 干 燥， 得到有机物改性粒子；
[0016] （4） 将硅甲氧基化芳纶纤维浸没在含有三甲基硅醇的水溶液中， 振荡 0.5〜 lh
; 然后浸入含有有机物改性粒子的水溶液中， 在 70°C〜 80°C下振荡反应 2〜 3h; 反应结束后经过洗涤、 干燥， 得到阻燃型耐紫外芳纶纤维。
[0017] 本发明中， 硅甲氧基化芳纶纤维为现有技术， 其记载于 2018104223562发明申 请； 所述芳纶纤维为对位芳纶纤维、 间位芳纶纤维。
[0018] 本发明中， 所述无机碱为氢氧化钠或者氢氧化钾； 所述钸盐为硝酸钸、 氯化钸 中的一种或者它们的任意组合； 所述硼源为硼酸、 偏硼酸中的一种； 所述含氮 化合物为尿素、 三氯氰胺、 溴化铵中的一种。
[0019] 本发明中， 纳米氧化钸、 硼源、 含氮化合物、 硝酸钴的质量比为 100: （30〜 50 ） : （60〜 120） : （10〜 13） 。 本发明在纳米氧化钸、 硼源和含氮化合物混合吸 附后反应后再加入硝酸钴， 减少对氮化硼包裹的不利， 同时在纳米氧化钸表面 吸附钴， 根据元素分析， 可以发现纳米粒子含钴离子； 钴的存在被认为可以提 高纳米粒子反应性尤其与芳纶界面反应性能， 这对纳米粒子在芳纶表面的附着 有利， 从而对阻燃性有提高作用， 另外钴可能提高纳米粒子与芳纶界面处结合 物的性能， 对改善界面处阻燃性有利。
[0020] 本发明中， 钸盐和无机碱的质量比为 100: （20〜 50） ; 所述氮源气体为氮气、 氨气中的一种； 所述缓冲液为 Tris-HCl、 磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液中的一种 。 纳米粒子、 双氧水溶液、 硫酸溶液的质量比为 100: （60〜 70） : （5〜 7） ; 双 氧水溶液、 硫酸溶液的质量浓度分别为 30%、 98%。 这一步为本发明首次公开， 可以在纳米粒子表面形成微凹槽， 应该是氧化刻蚀所致， 也可以增加纳米粒子 表面活性基团比如羟基； 这样对提高纳米粒子的反应性与界面作用有利。
[0021] 本发明中， 改性粒子、 盐酸多巴胺、 姜黄素的质量比为 100: （30〜 50） : （8〜 1 2） 。 采用少量的姜黄素结合先后反应对盐酸多巴胺在改性粒子表面的反应影响 小， 同时姜黄素可以反应到粒子表面， 这对提高粒子与芳纶界面效应有利， 从 实施例对比可以看出， 姜黄素的添加提高了粒子在芳纶表面的结合力。
[0022] 本发明中， 硅甲氧基化芳纶纤维、 有机物改性粒子、 三甲基硅醇的质量比为 1: (2〜 9) : (0.3〜 0.35) 。 三甲基硅醇的加入一方面可以与芳纶表面的硅甲氧基 相容， 另一方面可以与姜黄素、 多巴胺发生一定的反应， 更主要的是， 可以与 氮化硼协同作用， 提高阻燃性能； 从实施例可以看出， 三甲基硅醇的加入对阻 燃有利。
[0023] 本发明中， 硅甲氧基化芳纶纤维的制备方法可如下， 按质量计，
[0024] ( 1) 芳纶纤维依次在丙酮、 石油醚、 去离子水中浸没， 分别停留 2h〜 4h， 而 后洗涤， 干燥， 得到表面洁净的芳纶纤维；
[0025] (2) 将 1份表面洁净的芳纶纤维浸入质量浓度为 5.0〜 15.0wt%的碱金属氢氧化 物的醇溶液中， 在温度为 50°C〜 80°C的条件下， 振荡反应 4〜 8h; 反应结束后， 水洗、 干燥， 即得到表面带有氨基和羧基的芳纶纤维；
[0026] (3) 在惰性气体氛围下， 将 1份步骤 (2) 得到的表面带氨基和羧基的芳纶纤 维浸入含有 100〜 200份 Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的 150〜 350份有机溶剂 中， 在温度为 50〜 100°C条件下反应 10〜 18h， 得到硅甲氧基化芳纶纤维。 发明的有益效果
有益效果
[0027] 与现有技术相比， 本发明取得的有益效果是：
[0028] 1、 本发明在聚多巴胺改性使无机纳米粒子与芳纶纤维表面以化学键连接的基 础上， 通过双氧水、 硫酸溶液处理纳米粒子得到表面结构与活性改善的改性粒 子， 进一步提高了纳米粒子的反应性。
[0029] 2、 本发明提供的无机纳米改性剂保持了聚多巴胺改性乱层氮化硼包覆氧化钸 具有高紫外吸收性、 高耐热性能和很低的光催化活性的能力， 而且通过钴的加 入， 对纳米粒子的附着力有所提升， 从而对阻燃有利。
[0030] 3、 本发明在本身阻燃不错的芳纶表面通过纳米粒子、 纳米粒子与芳纶界面作 用以及硅醇的协同作用， 显著提高了阻燃效果， 而且对耐紫外性能影响甚小。 发明实施例
本发明的实施方式
[0031] 参考 CN2018104223562:
[0032] ( 1) 将 lg芳纶纤维 (Kevlar-49， 直径 12 on， 密度 1.45g/m 3， 美国杜邦公司生 产) 依次浸没到 70°C的丙酮、 75°C的石油醚和 115°C的去离子水中， 分别保留 3h ; 然后取出纤维， 在 80°C真空烘箱中干燥， 得到洁净芳纶纤维， 记为 KF;
[0033] (2) 将 10.5g氢氧化钠溶解在 120mL乙醇中， 制得氢氧化钠的乙醇溶液 A; 将 步骤 ( 1) 所得的洁净芳纶纤维 KF浸没在上述溶液 A中， 在 65°C下， 振荡反应 5h ， 反应结束后， 洗涤、 干燥， 得到表面带有氨基和羧基的芳纶纤维；
[0034] (3) 将 0.25g表面带有氨基和羧基的芳纶纤维和 30mL Y-缩水甘油醚氧丙基三甲 氧基硅烷加入到 70mL乙醇中， 在氮气氛围下， 在 70°C反应 12h; 反应结束后， 取 出纤维， 得到表面带有硅甲氧基的芳纶纤维。
[0035] 实施例 1
[0036] 1、 改性芳纶纤维的制备
[0037] ( 1) 将 12.32g氯化钸、 6g氢氧化钠溶解在水溶液中， 搅拌 35min， 得到悬浮液
A； 加入双氧水， 用氢氧化钠调节悬浮液 A的 pH至 12， 在 40°C反应 12h， 过滤、 洗涂、 干燥； 在马弗炉中， 于 700°C下煅烧 2h， 得到纳米氧化钸 Ce0 2 ; 将 3g纳米 氧化钸、 1.2g硼酸和 2.1g尿素放入 400mL乙醇和 200mL水的混合溶液中， 超声分 散 lh; 旋蒸、 干燥后得到干燥物， 然后将干燥物分散在 100毫升硝酸钴水溶液 ( 3.6mg/mL) 中， 超声搅拌 50分钟， 再经过旋蒸、 干燥得到固体物； 所述固体物 在氮气氛围下， 于 950°C下， 煅烧 15h; 反应结束后， 洗涤、 干燥， 粉碎得到纳米 粒子， 粒径小于 lOOnm， 元素分析看出含有钴元素；
[0038] (2) 将 5g纳米粒子加入 3g双氧水溶液 (30wt%) 中， 磁力搅拌 0.5〜 lh， 再加 入 0.3硫酸溶液 (98wt%) ， 继续磁力搅拌 0.5h; 然后过滤得到滤饼， 再将滤饼水 洗、 干燥， 得到改性粒子； 扫描电镜可以看出， 改性粒子表面较纳米粒子粗糙 ， 同样的方式加入水中， 改性粒子产生的汽泡较纳米粒子稍多；
[0039] (3) 配置浓度为 10mM的 Tris-HCl缓冲溶液， 用氢氧化钠调节缓冲溶液的 pH至
8.5， 得到缓冲溶液 B ; 按改性粒子与盐酸多巴胺的质量比为 5:2.2， 将改性粒子和 盐酸多巴胺加入到缓冲溶液 B中， 在室温下， 搅拌 2h， 然后加入姜黄素乙醇溶液 ， 继续搅拌 2h; 反应结束后， 过滤、 洗涤、 干燥， 得到有机物改性粒子， 改性 粒子、 姜黄素的质量比为 10:0.8 ;
[0040] (4) 取 0.2g硅甲氧基化芳纶纤维浸没在含有 0.06g三甲基硅醇的水溶液中， 振 荡 0.5h; 反应结束后取出纤维再和 lg有机物改性粒子分散在水溶液中， 在 80°C下 ， 振荡 2.5h; 反应结束后取出纤维， 洗涤， 干燥， 得到阻燃型耐紫外芳纶纤维， 称为改性芳纶纤维。
[0041] 2、 洁净纤维和改性纤维的紫外辐照
[0042] 将洁净芳纶纤维和阻燃型耐紫外芳纶纤维暴露于 QUV/spmy型紫外光加速老化 试验机中 （美国 Q-Lab公司） 进行 168h的 UV辐照 （辐射照度为 1.55W/m 2， 测试 温度为 60°C） ， 得到经 168h辐照的洁净芳纶纤维和改性芳纶纤维， 性能测试结果 如下：
[0043] 实施例 1的改性芳纶纤维的断裂功是洁净纤维的 1.32倍， 拉伸强度是洁净纤维的 1.28倍， 说明表面改性有助于提高纤维的断裂功和拉伸强度。
[0044] 经 168h紫外辐射后， 洁净纤维的断裂功、 拉伸强度下降了 47.43%、 27.64%， 而 实施例 1的断裂功下降了 15.12% , 拉伸强度则下降了 9.9%。
[0045] 常规皂洗 30次后， 经 168h紫外辐射后， 实施例 1的断裂功下降了 22.02%， 拉伸 强度则下降了 12.29% , 2018104223562实施例 1制备的改性芳纶纤维的断裂功下 降了 28.32%， 拉伸强度则下降了 17.99%。
[0046] 采用阻燃纤维及其性能表征方法研究， 实施例 1的改性芳纶纤维氧指数为 36， 无阴燃、 无熔滴现象， 2018104223562实施例 1制备的改性芳纶纤维氧指数为 31 ， 洁净芳纶纤维氧指数为 27 ; 常规皂洗 30次后， 实施例 1的改性芳纶纤维氧指数 为 32， 2018104223562实施例 1制备的改性芳纶纤维氧指数为 28。
[0047] 对比例
[0048] 采用实施例 1的方法， 其中步骤 （3） 用纳米粒子代替改性粒子， 制备的改性芳 纶纤维常规皂洗 30次后， 氧指数为 30， 168h的 UV辐照断裂功下降了 26.88%， 拉 伸强度下降了 15.79%。
[0049] 采用实施例 1的方法， 其中步骤 （1） 不加入硝酸钴， 制备的改性芳纶纤维常规 皂洗 30次后， 氧指数为 31， 168h的 UV辐照断裂功下降了 24.58%， 拉伸强度下降 了 14.02%。
[0050] 采用实施例 1的方法， 其中步骤 （3） 不加入姜黄素， 制备的改性芳纶纤维常规 皂洗 30次后， 氧指数为 30， 168h的 UV辐照断裂功下降了 27.36%， 拉伸强度下降 了 16.89%。
[0051] 采用实施例 1的方法， 其中步骤 （4） 不加入三甲基硅醇， 制备的改性芳纶纤维 氧指数 34， 常规皂洗 30次后， 氧指数为 31。
[0052] 采用 2018104223562实施例 1的方法， 其中步骤 （7） 加入现有磷酸酯阻燃剂， 制备的改性芳纶纤维氧指数 32, 常规皂洗 30次后， 氧指数为 28 ; 如果采用添加 型阻燃剂 （比如磷氮类） ， 效果更差。
[0053] 改性芳纶纤维作为复合材料， 燃烧机理复杂、 过程影响因素很多， 从改性粒子 与芳纶纤维界面作用以及改性粒子本身性质结合元素协效作用看起来是改善阻 燃性能的有效方法， 对于热性能以及电性能， 还需要进一步研究； 本发明在课 题组前期工作基础上， 除了解决芳纶纤维存在表面活性低和耐紫外性差等不足 问题， 更主要提高了芳纶阻燃性能， 从而可以使得芳纶纤维作为高性能有机纤 维的典型代表， 在航空航天、 安全防护、 电子信息、 体育用品、 轮胎骨架等领 域扮演重要角色。

Claims

权利要求书 [权利要求 1] 一种阻燃型耐紫外芳纶纤维， 其特征在于， 所述阻燃型耐紫外芳纶纤 维的制备方法包括如下步骤：
( 1) 将钸盐和无机碱溶解在水中， 搅拌 20〜 45min， 然后加入双氧水 ， 得到悬浮液， 调节悬浮液的 pH至 10〜 14后在 20°C〜 50°C下反应 10 〜 20h， 再经过水洗、 过滤、 干燥后， 在 500〜 800°C下煅烧 1〜 3h， 得 到纳米氧化钸； 将所述纳米氧化钸、 硼源和含氮化合物分散在由乙醇 和水组成的混合溶液中， 超声搅拌 0.5〜 1.5h， 然后经过旋蒸、 干燥后 再分散在硝酸钴水溶液中， 超声搅拌 0.5〜 lh， 再经过旋蒸、 干燥得 到固体物； 所述固体物在氮源气体氛围下， 于 850°C〜 950°C下煅烧 13 〜 15h， 然后粉碎得到纳米粒子；
(2) 将纳米粒子加入双氧水溶液中， 磁力搅拌 0.5〜 lh， 再加入硫酸 溶液， 继续磁力搅拌 0.5h; 然后过滤得到滤饼， 再将滤饼水洗、 干燥 ， 得到改性粒子；
(3) 将改性粒子和盐酸多巴胺加入到 pH为 8.3〜 8.8的缓冲液中， 在 室温下搅拌 2〜 3h; 然后加入姜黄素乙醇溶液， 继续搅拌 1〜 2h; 然后 经过过滤、 洗涤、 干燥， 得到有机物改性粒子；
(4) 将硅甲氧基化芳纶纤维浸没在含有三甲基硅醇的水溶液中， 振 荡 0.5〜 lh; 然后浸入含有有机物改性粒子的水溶液中， 在 70°C〜 80 °C下振荡反应 2〜 3h; 反应结束后经过洗涤、 干燥， 得到阻燃型耐紫 外芳纶纤维。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述阻燃型耐紫外芳纶纤维， 其特征在于： 所述芳纶 纤维为对位芳纶纤维、 间位芳纶纤维。
[权利要求 3] 根据权利要求 1所述阻燃型耐紫外芳纶纤维， 其特征在于： 所述无机 碱为氢氧化钠或者氢氧化钾； 所述钸盐为硝酸钸、 氯化钸中的一种或 者它们的任意组合； 所述硼源为硼酸、 偏硼酸中的一种； 所述含氮化 合物为尿素、 三氯氰胺、 溴化铵中的一种。
[权利要求 4] 根据权利要求 1所述阻燃型耐紫外芳纶纤维， 其特征在于： 纳米氧化 钸、 硼源、 含氮化合物、 硝酸钴的质量比为 100: （30〜 50） : （60〜 12
0） : （10〜 13） 。
[权利要求 5] 根据权利要求 1所述阻燃型耐紫外芳纶纤维， 其特征在于： 所述缓冲 液为 Tris-HCl、 磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液中的一种。
[权利要求 6] 根据权利要求 1所述阻燃型耐紫外芳纶纤维， 其特征在于： 纳米粒子 、 双氧水溶液、 硫酸溶液的质量比为 100: （60〜 70） : （5〜 7） 。
[权利要求 7] 根据权利要求 1所述阻燃型耐紫外芳纶纤维， 其特征在于： 改性粒子 、 盐酸多巴胺、 姜黄素的质量比为 100: （30〜 50） : （8〜 12） 。
[权利要求 8] 根据权利要求 1所述阻燃型耐紫外芳纶纤维， 其特征在于： 硅甲氧基 化芳纶纤维、 有机物改性粒子、 三甲基硅醇的质量比为 1: （2〜 9） : （ 0.3〜 0.35） 。
[权利要求 9] 根据权利要求 1所述阻燃型耐紫外芳纶纤维， 其特征在于： 钸盐和无 机碱的质量比为 100: （20〜 50） 。
[权利要求 10] 根据权利要求 1所述阻燃型耐紫外芳纶纤维， 其特征在于： 所述氮源 气体为氮气、 氨气中的一种。
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