專利名稱：三聚氰胺甲醛樹脂/聚乙烯醇阻燃纖維的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三聚氰胺甲醛樹脂/聚乙烯醇阻燃纖維的制造方法。屬于阻燃纖維的制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前纖維的阻燃技術(shù)方案有為以下三種a.阻燃劑共混紡絲法，這種方法是將占成纖聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％～40％阻燃劑混合到聚合物中采取熔體或者溶液紡絲方法得到阻燃纖維；b.阻燃單體共聚法，這種方法是將含有阻燃元素的可聚合單體與主要單體共聚得到具有阻燃特性的聚合物，再將此聚合物紡絲得到阻燃纖維；c.后整理法，這種方法是將阻燃劑通過涂覆或者交聯(lián)的方法附著到纖維表面獲得阻燃纖維的方法。阻燃劑共混法目前應(yīng)用較廣，但是由于阻燃劑的加入會影響紡絲性能和纖維的力學(xué)性能，并且阻燃劑大多在使用過程中有所流失，使纖維阻燃性能下降。阻燃單體共聚法應(yīng)用面較窄，共聚阻燃高分子合成控制較為復(fù)雜。后整理法由于阻燃劑極易流失目前應(yīng)用不多。三聚氰胺-甲醛纖維具有高效阻燃、無鹵環(huán)?；⒉蝗鄣?、持久阻燃的特點(diǎn)，一定程度上代表了阻燃纖維的發(fā)展方向。德國專利DE 2364091-B最早提出了一種將三聚氰胺和甲醛的縮合物溶液添加一定量的助成纖劑后通過“干法反應(yīng)紡絲法”或者“離心紡絲法”紡制成阻燃纖維的方法。以上兩種方法均屬于溶液干法紡絲的范疇，紡絲效率較低，且紡制得到的纖維需要通過長時(shí)間的熱處理使纖維脫除溶劑、固化成型、強(qiáng)度升高。中國專利CN 1344821A介紹了一種三聚氰胺-甲醛樹脂混合一定量的添加物質(zhì)(乙二醇、乙二胺等)和無機(jī)納米離子后經(jīng)過離心紡絲得到阻燃纖維的方法。關(guān)于三聚氰胺-甲醛纖維的專利還有歐洲專利EP 93965-A和EP 221330-A，這兩個專利是將改性后的三聚氰胺與甲醛縮合得到的樹脂直接紡絲得到阻燃纖維，這兩種方法不需要加入助成纖劑，采用的紡絲方法同樣是“干反應(yīng)紡絲法”或者“離心紡絲法”，同樣存在著生產(chǎn)效率較低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種三聚氰胺甲醛/聚乙烯醇阻燃纖維的制造方法。其特點(diǎn)是將三聚氰胺甲醛樹脂溶液與聚乙烯醇水溶液混合制成紡絲原液，通過濕法紡絲得到初生纖維，初生纖維經(jīng)后處理得到阻燃纖維。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。
1.三聚氰胺甲醛樹脂的制備將三聚氰胺和甲醛水溶液摩爾比1∶1.2～1∶6混合，用堿調(diào)節(jié)pH＝8～10，加入帶有溫度計(jì)、攪拌器和回流冷凝器的反應(yīng)釜內(nèi)，于溫度50～100℃反應(yīng)1～5小時(shí)，制得均勻透明的三聚氰胺甲醛樹脂。樹脂粘度為0.01～0.05Pa·S，固含量為40～60wt％。
2.紡絲原液的制備將濃度10～30wt％的聚乙烯醇水溶液與上述所得的三聚氰胺甲醛樹脂溶液在60～95℃下混和，用堿調(diào)節(jié)pH＝8～11，聚乙烯醇溶液與三聚氰胺甲醛樹脂溶液的固含量之比為2∶8～8∶2，混合物總固含量為20～40wt％。
3.紡絲原液的濕法紡絲采用孔徑0.06～0.20mm的噴絲頭，將紡絲原液加壓過濾，脫泡，于溫度40～80℃經(jīng)計(jì)量泵，過濾器，從噴絲頭噴出，紡絲細(xì)流在凝固浴中凝固成型，纖維經(jīng)過2～6倍的拉伸得到初生纖維。
4.初生纖維的后處理A.短纖維的后處理初生纖維緊張狀態(tài)下經(jīng)溫度60～120℃的水蒸汽氛圍熱處理5～30分鐘，再經(jīng)溫度30～70℃的熱水洗滌除去殘余鹽分，然后對纖維進(jìn)行上油、干燥、卷曲，卷曲溫度100～170℃，纖維經(jīng)干燥送入200～230℃的焙烘裝置進(jìn)行干熱定型，定型時(shí)間2～10分鐘，再將纖維切斷至3～20cm的短纖維，經(jīng)開纖、打包獲得阻燃短纖維。
B.長絲的后處理初生纖維緊張狀態(tài)下經(jīng)溫度60～120℃的水蒸汽氛圍熱處理5～30分鐘，再經(jīng)30～70℃的熱水洗滌除去殘余鹽分，對纖維進(jìn)行上油、干燥，而后送入溫度200～230℃的焙烘裝置緊張狀態(tài)下進(jìn)行干熱定型，定型時(shí)間2～10分鐘，將纖維卷繞后得到阻燃長絲。
堿為氫氧化鈉、硼酸鈉、碳酸鈉、氨水、三乙胺、三乙醇胺中的任一種。
聚乙烯醇的聚合度為1700～2000、醇解度為97％～99％。
凝固浴為溫度30～60℃的飽和硫酸鈉水溶液，凝固浴pH＝3～6。
上述方法制得的三聚氰胺甲醛樹脂/聚乙烯醇阻燃纖維。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1.紡絲原液具有很好的可紡性，纖維在凝固浴中能迅速凝固成型。由于采用的是濕法紡絲工藝路線，纖維的生產(chǎn)效率較高。
2.制得的阻燃纖維具有良好的阻燃性能，阻燃成分以結(jié)構(gòu)材料形式存在于纖維基體中，使用過程中阻燃性能不下降，具有永久阻燃性。
3.制得的纖維在具有良好的阻燃性的同時(shí)擁有較好的強(qiáng)度。
4.制造方法簡便，工藝流程短，充分利用現(xiàn)有的濕法紡絲設(shè)備和生產(chǎn)路線。
5.本發(fā)明制得的阻燃纖維具有很好的白度，染色性能良好。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例1將三聚氰胺80g，37wt％的甲醛水溶液87.6g(三聚氰胺與甲醛摩爾比為1∶1.7)加入帶有溫度計(jì)、攪拌器和回流冷凝器的反應(yīng)釜內(nèi)，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH＝8～9，于溫度90℃反應(yīng)5小時(shí)得到無色透明粘稠液體，樹脂固含量51wt％。將330g20wt％的聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度99％)與上述三聚氰胺甲醛樹脂溶液于溫度75℃混合均勻，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH＝8～9，在溫度60℃下加壓過濾，脫泡，經(jīng)計(jì)量泵輸送至孔徑0.08mm的噴絲孔，原液經(jīng)噴絲孔以細(xì)流狀噴入溫度50℃pH＝3的飽和硫酸鈉水溶液中凝固成型，初生纖維拉伸3倍后送入溫度100℃的蒸汽烘箱濕熱處理15分鐘，纖維經(jīng)溫度60℃的溫水洗滌除去殘余鹽分，然后對纖維上油、干燥后送入卷曲設(shè)備，在溫度100℃下對纖維進(jìn)行卷曲，送入220℃的干熱定型裝置熱處理6分鐘，再將纖維切斷至5cm的短纖維，經(jīng)開纖、打包后得到成品三聚氰胺甲醛/聚乙烯醇阻燃短纖維。成品阻燃纖維纖度5dtex，強(qiáng)度2cN/dtex，斷裂伸長率10％，回潮率10％，極限氧指數(shù)35～37。
實(shí)施例2將三聚氰胺80g，37wt％的甲醛水溶液206g(三聚氰胺與甲醛摩爾比為1∶4)加入帶有溫度計(jì)、攪拌器和回流冷凝器的反應(yīng)釜內(nèi)，用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH＝8～9，于溫度50℃反應(yīng)2小時(shí)得到無色透明粘稠液體，樹脂固含量35wt％。將400g25wt％的聚乙烯醇(聚合度2000，醇解度99％)與上述三聚氰胺甲醛樹脂溶液于溫度60℃混合均勻，用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH＝8～9，在溫度40℃加壓過濾、脫泡，經(jīng)計(jì)量泵輸送至孔徑0.1mm的噴絲孔，原液經(jīng)噴絲孔以細(xì)流狀噴入45℃pH＝4的飽和硫酸鈉水溶液中凝固成型，初生纖維拉伸5倍后送入溫度60℃的蒸汽烘箱濕熱處理25分鐘，纖維經(jīng)30℃的溫水洗滌除去殘余鹽分，對纖維上油、干燥，而后纖維送入200℃的干熱定型裝置熱處理5分鐘，將纖維卷繞后得到成品三聚氰胺甲醛/聚乙烯醇阻燃長絲。成品阻燃長絲纖度3dtex，強(qiáng)度1.8cN/dtex，斷裂伸長率8％，回潮率10％，極限氧指數(shù)30～33。
實(shí)施例3將三聚氰胺80g，37wt％的甲醛水溶液77.2g(三聚氰胺與甲醛摩爾比為1∶1.5)加入帶有溫度計(jì)、攪拌器和回流冷凝器的反應(yīng)釜內(nèi)，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH＝9～10，于溫度100℃反應(yīng)5小時(shí)得到無色透明粘稠液體，樹脂固含量52wt％。將330g20wt％的聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度97％)與上述三聚氰胺甲醛樹脂溶液于溫度95℃混合均勻，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH＝8～9，在溫度80℃下加壓過濾，脫泡，經(jīng)計(jì)量泵輸送至孔徑0.08mm的噴絲孔，原液經(jīng)噴絲孔以細(xì)流狀噴入溫度48℃pH＝3的飽和硫酸鈉水溶液中凝固成型，初生纖維拉伸4倍后送入溫度90℃的蒸汽烘箱濕熱處理15分鐘，纖維經(jīng)溫度70℃的溫水洗滌除去殘余鹽分，然后對纖維上油、干燥后送入卷曲設(shè)備，在溫度170℃下對纖維進(jìn)行卷曲，送入230℃的干熱定型裝置熱處理5分鐘，再將纖維切斷至6cm的短纖維，經(jīng)開纖、打包后得到成品三聚氰胺甲醛/聚乙烯醇阻燃短纖維。成品阻燃纖維纖度6dtex，強(qiáng)度2cN/dtex，斷裂伸長率9％，回潮率8％，極限氧指數(shù)38～40。
實(shí)施例4將三聚氰胺80g，37wt％的甲醛水溶液82.3g(三聚氰胺與甲醛摩爾比為1∶1.6)加入帶有溫度計(jì)、攪拌器和回流冷凝器的反應(yīng)釜內(nèi)，用三乙胺調(diào)節(jié)pH＝9～10，于溫度85℃反應(yīng)2小時(shí)得到無色透明粘稠液體，樹脂固含量50wt％。將193g18wt％的聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度99％)與上述三聚氰胺甲醛樹脂溶液于溫度70℃混合均勻，用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH＝8～9，在溫度65℃加壓過濾、脫泡，經(jīng)計(jì)量泵輸送至孔徑0.06mm的噴絲孔，原液經(jīng)噴絲孔以細(xì)流狀噴入45℃pH＝3的飽和硫酸鈉水溶液中凝固成型，初生纖維拉伸2倍后送入溫度120℃的蒸汽烘箱濕熱處理20分鐘，纖維經(jīng)50℃的溫水洗滌除去殘余鹽分，對纖維上油、干燥，而后纖維送入230℃的干熱定型裝置熱處理5分鐘，將纖維卷繞后得到成品三聚氰胺甲醛/聚乙烯醇阻燃長絲。成品阻燃長絲纖度5dtex，強(qiáng)度2.5cN/dtex，斷裂伸長率7％，回潮率7％，極限氧指數(shù)42～45。
權(quán)利要求
1.一種三聚氰胺甲醛樹脂/聚乙烯醇阻燃纖維的制造方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)三聚氰胺甲醛樹脂的制備將三聚氰胺和甲醛水溶液摩爾比1∶1.2～1∶6混合，用堿調(diào)節(jié)pH＝8～10，加入帶有溫度計(jì)、攪拌器和回流冷凝器的反應(yīng)釜內(nèi)，于溫度50～100℃反應(yīng)1～5小時(shí)，制得均勻透明的三聚氰胺甲醛樹脂。樹脂粘度為0.01～0.05Pa·S，固含量為40～60wt％；(2)紡絲原液的制備將濃度10～30wt％的聚乙烯醇水溶液與上述所得的三聚氰胺甲醛樹脂溶液在溫度60～95℃下混和，用堿調(diào)節(jié)pH＝8～11，聚乙烯醇溶液與三聚氰胺甲醛樹脂溶液的固含量之比為2∶8～8∶2，混合物總固含量為20～40wt％；(3)紡絲原液的濕法紡絲采用孔徑0.06～0.20mm的噴絲頭，將紡絲原液加壓過濾，脫泡，于溫度40～80℃經(jīng)計(jì)量泵，過濾器，從噴絲頭噴出，紡絲細(xì)流在凝固浴中凝固成型，纖維經(jīng)過2～6倍的拉伸得到初生纖維；(4)初生纖維的后處理A.短纖維的后處理初生纖維緊張狀態(tài)下經(jīng)溫度60～120℃的水蒸汽氛圍熱處理5～30分鐘，再經(jīng)溫度30～70℃的熱水洗滌除去殘余鹽分，然后對纖維進(jìn)行上油、干燥、卷曲，卷曲溫度100～170℃，纖維經(jīng)干燥送入200～230℃的焙烘裝置進(jìn)行干熱定型，定型時(shí)間2～10分鐘，再將纖維切斷至3～20cm的短纖維，經(jīng)開纖、打包獲得阻燃短纖維；B.長絲的后處理初生纖維緊張狀態(tài)下經(jīng)溫度60～120℃的水蒸汽氛圍熱處理5～30分鐘，再經(jīng)30～70℃的熱水洗滌除去殘余鹽分，對纖維進(jìn)行上油、干燥，而后送入溫度200～230℃的焙烘裝置緊張狀態(tài)下進(jìn)行干熱定型，定型時(shí)間2～10分鐘，將纖維卷繞后得到阻燃長絲。
2.如權(quán)利要求1所述三聚氰胺甲醛樹脂/聚乙烯醇阻燃纖維的制造方法，其特征在于堿為氫氧化鈉、硼酸鈉、碳酸鈉、氨水、三乙胺、三乙醇胺中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述三聚氰胺甲醛樹脂/聚乙烯醇阻燃纖維的制造方法，其特征在于聚乙烯醇的聚合度為1700～2000、醇解度為97％～99％。
4.如權(quán)利要求1所述三聚氰胺甲醛樹脂/聚乙烯醇阻燃纖維的制造方法，其中特征在于凝固浴為溫度30～60℃的飽和硫酸鈉水溶液，調(diào)節(jié)凝固浴pH＝3～6。
5.如權(quán)利要求1所述方法制得的三聚氰胺甲醛樹脂/聚乙烯醇阻燃纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三聚氰胺甲醛樹脂/聚乙烯醇阻燃纖維的制造方法，其特點(diǎn)是將三聚氰胺和甲醛按照摩爾比為1∶1.2～1∶6，于溫度50～100℃合成三聚氰胺甲醛樹脂水溶液，與聚乙烯醇水溶液按固含量之比為2∶8～8∶2混合制得紡絲原液，紡絲原液按常規(guī)的濕法紡絲成型，凝固浴采用酸性飽和硫酸鈉水溶液。初生纖維經(jīng)過拉伸、濕熱定型、洗滌、卷曲、上油、干燥、干熱定型后得到三聚氰胺甲醛樹脂/聚乙烯醇阻燃纖維。阻燃纖維的纖度為3～10dtex，強(qiáng)度為1～3cN/dtex，斷裂伸長率為5％～15％，回潮率為5～10％，極限氧指數(shù)30～45。
文檔編號D01D1/02GK101016658SQ20071004826
公開日2007年8月15日 申請日期2007年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月15日
發(fā)明者徐建軍, 施楣梧, 姜猛進(jìn), 葉光斗, 李守群, 楊智淵, 盧奎林 申請人:四川大學(xué), 中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所士兵系統(tǒng)研究中心