專利名稱：一種阻燃黏膠纖維紡絲液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃黏膠纖維紡絲液及其制備方法，包括阻燃劑的選取和分散劑 的應(yīng)用，以及阻燃劑的添加方式。
背景技術(shù)：
黏膠纖維由于原料來(lái)源廣，產(chǎn)品有優(yōu)異的吸濕性、透氣性，衣著舒適性等特點(diǎn)， 然而普通黏膠纖維的極限氧指數(shù)只有17%，屬于易燃品，致使黏膠纖維紡織品的生產(chǎn)、 運(yùn)輸、使用等各方面均受到安全方面的限制。目前，我國(guó)黏膠纖維產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對(duì) 其阻燃性能的研究也開始活躍。
目前阻燃黏膠纖維所采用的阻燃劑主要包括鹵-銻系阻燃劑、垸基或芳基膦酸衍生 物、聚膦酸酯、磷腈聚合物等，有機(jī)化合物或含磷、鹵的無(wú)機(jī)物等。這些阻燃劑都存 在一定的毒性或環(huán)境污染的問(wèn)題，如鹵系阻燃劑容易釋放出溴化氫、氯化氫等具有腐 蝕性氣體，以及在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒煙霧等，磷系無(wú)機(jī)阻燃劑容易進(jìn)入水域，造成海 洋赤潮等現(xiàn)象。也有部分采用含硅的環(huán)保型阻燃劑，如納米二氧化硅和水玻璃，但二 氧化硅因其粒團(tuán)聚嚴(yán)重、粒徑分布寬，在紡絲過(guò)程會(huì)堵塞噴頭，使紡絲的質(zhì)量大幅度 下降，而水玻璃因無(wú)法均勻的分散在黏膠纖維中，導(dǎo)致黏膠纖維產(chǎn)生絮凝，無(wú)法進(jìn)行 紡絲，這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有得到很好的解決。
目前對(duì)黏膠纖維的阻燃整理多為后整理法，通常采用浸涂法，浸涂法的缺點(diǎn)是耐 水洗性比較差，而且經(jīng)阻燃整理后的纖維的紡絲質(zhì)量也明顯下降，洗滌過(guò)程中會(huì)使大 量的阻燃劑進(jìn)入水相，造成對(duì)水的污染。
國(guó)內(nèi)的黏膠纖維阻燃改性研究始于20世紀(jì)80年代，嘗試了共混法與后整理法等方 法。90年代前后研究熱點(diǎn)是共混法，所用阻燃劑多為瑞士Sandoz公司的Sandoflame5060 焦磷酸酯類有機(jī)化合物。國(guó)內(nèi)，上海紡織研究院也試制了焦磷酸酯類阻燃劑STI—27， 保定天鵝化纖集團(tuán)有限公司、丹東化纖股份有限公司、南京化纖股份有限公司等公司 采用國(guó)產(chǎn)或者進(jìn)口的該阻燃劑試制或批量生產(chǎn)了阻燃黏膠纖維產(chǎn)品。但是由于進(jìn)口阻 燃劑價(jià)格較高，而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的阻燃劑存在粒徑大、分散液穩(wěn)定性差、對(duì)纖維物理機(jī)械 性能有較大不良影響等問(wèn)題，阻燃黏膠纖維在國(guó)內(nèi)最終沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。 國(guó)外還沒(méi)有這方面的文獻(xiàn)報(bào)道。
黏膠纖維屬于濕法成形，對(duì)于永久型阻燃功能的加工，只有采用紡前添加的方法， 即共混的紡絲工藝，因此阻燃劑與黏膠纖維素的配伍性是決定阻燃劑是否適用于黏膠纖維阻燃的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種阻燃黏膠纖維紡絲液及其制備方法。
本發(fā)明釆用水玻璃與有機(jī)磷酸酯類化合物混合物作為阻燃劑，并添加適當(dāng)?shù)姆稚?劑到黏膠纖維中得到黏膠纖維紡絲液，該紡絲液具有分散穩(wěn)定、無(wú)絮凝的特點(diǎn)，用該 紡絲液紡絲得到的黏膠纖維燃燒時(shí)不產(chǎn)生有害氣體，可減少對(duì)環(huán)境的污染。
阻燃紡絲液的配方(按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì))
黏膠纖維(以干纖維量計(jì)) 100
水玻璃 20-70
分散劑 0.01-0.5
阻燃劑 5-20 較佳的配方是
黏膠纖維 100
水玻璃中 37-50
分散劑 0.05-0.1
阻燃劑 10-15
其中，分散劑為甲基纖維、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素或海藻酸鈉中的一種； 阻燃劑是有機(jī)磷酸酯類化合物，較佳的是磷酸三(2-丁氧基乙基)酯、磷酸三丁酯、甲基 磷酸二甲酯、磷酸三乙酯、磷酸一辛酯或磷酸二辛酯中的一種；所述水玻璃的固含量 為40 — 50%，模數(shù)為1.2—3.2。
阻燃紡絲液的配方制備步驟如下
A、 將分散劑按配方中的比例加入水玻璃中混合均勻，使其能與黏膠纖維很好的 相溶；再將阻燃劑加入到上述水玻璃溶液中攪拌混合均勻；抽真空、靜置20-24小時(shí)、 脫氣泡；所用水玻璃的固含量為40 — 50%，模數(shù)為1.2 — 3.2;
B、 將步驟A得到的阻燃劑溶液加入到黏膠纖維原液中，抽真空、靜置20-24小 時(shí)、脫氣泡得到阻燃黏膠纖維紡絲液。所用黏膠纖維原液為普通的黏膠纖維原液，其 含纖維素8.2%。
將上述得到的阻燃黏膠纖維紡絲液采用共混法噴入凝固液，纖維絲在40-8(TC的 凝固液中拉伸10-40分鐘；再按照傳統(tǒng)紡絲工藝進(jìn)行后處理得到阻燃黏膠纖維。
將得到的黏膠纖維進(jìn)行極限氧指數(shù)和垂直燃燒速度測(cè)定，根據(jù)《紡織品燃燒性能試驗(yàn)氧指數(shù)法》GB /T 5454-1997，《紡織織物燃燒性能垂直向試樣易點(diǎn)燃性的測(cè)定》 GB 8746-88進(jìn)行測(cè)定，極限氧指數(shù)在28. 3-32: 8，垂直燃燒速度〈0. 002-0. 005m/s。
本發(fā)明的有益效果是阻燃黏膠纖維紡絲液所用的水玻璃、磷酸酯阻燃試劑均為 無(wú)毒無(wú)味無(wú)害的環(huán)保產(chǎn)品，其在黏膠纖維液中分散性好，成本低；而且水玻璃中的二 氧化硅具有抑煙作用，磷酸酯具有很好的阻燃作用，硅一磷的協(xié)同作用使阻燃效果更 佳，黏膠纖維的阻燃性能大幅度提高，極限氧指數(shù)可達(dá)到28以上，達(dá)到國(guó)家的紡織品 的阻燃要求。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例一
按如下劑量黏膠纖維100 g (以干纖維素計(jì))，阻燃劑磷酸三(2-丁氧基乙基)
酯(TBEP) 10g，含二氧化硅30y。模數(shù)為3.18的水玻璃50g，海藻酸鈉分散劑0.05g;
將海藻酸鈉加入水玻璃中混合均勻，再將TBEP加入到上述水玻璃溶液中攪拌混 合均勻；抽真空、靜置24小時(shí)、脫氣泡
將上述阻燃劑溶液加入到黏膠纖維原液中液，抽真空靜置24小時(shí)脫氣泡得到阻 燃黏膠纖維紡絲液。
阻燃黏膠纖維紡絲液噴絲進(jìn)入凝固液中，于溫度6(TC保持30分鐘，將阻燃黏膠 纖維絲按傳統(tǒng)的紡絲工藝進(jìn)行后處理。
根據(jù)《紡織品燃燒性能試驗(yàn)氧指數(shù)法》GB /T 5454-1997，《紡織織物燃燒性能垂 直向試樣易點(diǎn)燃性的測(cè)定》GB 8746-88進(jìn)行檢測(cè)阻燃黏膠纖維的極限氧指數(shù)(LOI) 值為29. 2，垂直燃燒速度<0. 002m/s。
實(shí)例二
按如下劑量黏膠纖維100g (以干纖維素計(jì))，阻燃劑TBEP15g;含二氧化硅
35%模數(shù)為1.6的水玻璃42 g，羥乙基纖維素分散劑0.08g; 按實(shí)施例一的方法配制阻燃黏膠纖維紡絲液。 再按實(shí)施例一的方法紡絲及后處理。
按實(shí)施例一的方法測(cè)得該阻燃黏膠纖維的極限氧指數(shù)(LOI)值為32.8，垂直燃 燒速度〈0.003m/s。 實(shí)例三
按如下劑量黏膠纖維100g (以干纖維素計(jì))，阻燃劑TBEP12g，含二氧化硅 30%模數(shù)為2.5的水玻璃45g;羧甲基纖維素分散劑0.08g;按實(shí)施例一的方法配制阻燃黏膠纖維紡絲液。 再按實(shí)施例一的方法紡絲及后處理。
按實(shí)施例一的方法測(cè)得該阻燃黏膠纖維的極限氧指數(shù)(LOI)值為32.2，垂直燃 燒速度〈0.003m/s。 實(shí)例四
按如下劑量黏膠纖維100g，阻燃劑TBEP 12g，含二氧化硅30%模數(shù)為3.18 的水玻璃50g，海藻酸鈉分散劑；0.06g。
按實(shí)施例一的方法配制阻燃黏膠纖維紡絲液。 再按實(shí)施例一的方法紡絲及后處理。
按實(shí)施例一的方法測(cè)得該阻燃黏膠纖維的極限氧指數(shù)(LOO值為31.6，垂直燃 燒速度〈0.002m/s。 實(shí)例五
按如下劑量黏膠纖維100 g，阻燃劑磷酸三乙酯(TEP) 12g，含二氧化硅30%， 模數(shù)為3.18的水玻璃40g，海藻酸鈉分散劑0.06g; 按實(shí)施例一的方法配制阻燃黏膠纖維紡絲液。 再按實(shí)施例一的方法紡絲及后處理。
按實(shí)施例一的方法測(cè)得該阻燃黏膠纖維的極限氧指數(shù)(LOI)值為28.5，垂直燃 燒速度〈0.002m/s。 實(shí)例六
按如下劑量黏膠纖維100g，阻燃劑甲基磷酸二甲酯(DMMP) 12g,含二氧 化硅30%，模數(shù)為3.18的水玻璃37g，海藻酸鈉分散劑0.06g。 按實(shí)施例一的方法配制阻燃黏膠纖維紡絲液。 再按實(shí)施例一的方法紡絲及后處理。
按實(shí)施例一的方法測(cè)得該阻燃黏膠纖維的極限氧指數(shù)(LOI)值為28.3，垂直燃 燒速度〈0.005m/s。
權(quán)利要求
1.一種阻燃黏膠纖維紡絲液，其配方如下按質(zhì)量份數(shù)計(jì)黏膠纖維以干纖維量計(jì)100水玻璃20-70分散劑0.01-0.5阻燃劑5-20其中，分散劑為甲基纖維、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素或海藻酸鈉中的一種；阻燃劑是有機(jī)磷酸酯類化合物；所述水玻璃的固含量為40-50％，模數(shù)為1.2-3.2；所述黏膠纖維是黏膠纖維原液中所含的干纖維素，黏膠纖維原液是普通的黏膠纖維原液，其含纖維素8.2％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的阻燃黏膠纖維紡絲液，其特征是阻燃黏膠纖維紡絲液配 方如下按質(zhì)量份數(shù)計(jì)黏膠纖維 100 水玻璃中 37-50 分散劑 0.05-0.1 阻燃劑 10-15 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的阻燃黏膠纖維紡絲液，其特征是所述的有機(jī)磷酸酯類化 合物是磷酸三(2-丁氧基乙基)酯、磷酸三丁酯、甲基磷酸二甲酯、磷酸三乙酯、磷酸一 辛酯或磷酸二辛酯中的一種。
4. 一種如權(quán)利要求1所述的阻燃紡絲液的制備方法，步驟如下A、 將分散劑加入水玻璃中混合均勻，再將阻燃劑加入到上述水玻璃溶液中攪拌 混合均勻；抽真空、靜置20-24小時(shí)、脫氣泡；所用水玻璃的固含量為40 — 50%,模數(shù) 為1.2 — 3.2;B、 將步驟A得到的阻燃劑溶液加入到黏膠纖維原液中，抽真空、靜置20-24小時(shí)、脫氣泡得到阻燃黏膠纖維紡絲液。所用黏膠纖維原液為普通的黏膠纖維原液，其 含纖維素8.2%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻燃黏膠纖維紡絲液及其制備方法，本發(fā)明采用水玻璃與有機(jī)磷酸酯類化合物混合作為阻燃劑，并添加適當(dāng)?shù)姆稚┑金つz纖維中得到黏膠纖維紡絲液，該紡絲液具有分散穩(wěn)定、無(wú)絮凝的特點(diǎn)。該阻燃黏膠纖維紡絲液所用的水玻璃、磷酸酯阻燃試劑均為無(wú)毒無(wú)味無(wú)害的環(huán)保產(chǎn)品，其在黏膠纖維液中分散性好，成本低。用該紡絲液紡絲得到的黏膠纖維燃燒時(shí)不產(chǎn)生有害氣體，可減少對(duì)環(huán)境的污染，且阻燃性能好，極限氧指數(shù)可達(dá)到28以上，達(dá)到國(guó)家的紡織品的阻燃要求。
文檔編號(hào)D01F1/07GK101597806SQ20081011468
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者趙新穎, 鑫 金 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)