[发明专利]生产不燃性腈纶纱线的方法及由此制得的不燃性腈纶纱线

说明书

发明领域

本发明涉及生产不燃性腈纶纱线的方法及由此制得的不燃性腈纶纱线，还涉及生产不燃性腈纶纱线过程中的中间产物，所述中间产物为不燃性可纺腈纶纤维、不燃性可纺腈纶碳纤维和不燃性生条。

发明背景

现今世界上许多国家已经建立了严格的纺织品防火法规和相应的检测方法，这使阻燃性腈纶成为阻燃性材料研究的热点。目前市售的消防等热工操作岗位所用的阻燃性腈纶主要通过三种方法获得：

(1)后处理物理改性

在后处理时采用磷系、氯系、锑系、溴系等阻燃剂，通过浸渍或喷涂工艺对天然纤维、合成纤维或其织物进行表面整理，使氧指数(LOI)提高至45％，从而获得良好的阻燃性。即所述纤维或织物在一般的火焰中可燃，而撤离火源时缓慢自熄。此法获得的织物属于国家标准GB20286-2006阻燃I级织物。但是，此法所得的纤维或织物的阻燃性不持久，经多次洗涤后即失去阻燃性；并且卤系阻燃剂在燃烧时放出毒性卤化物，不利于环境保护的要求。

(2)前处理改性

将聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等阻燃性共聚物或含阻燃成分(如含磷、氮、氯等)的阻燃剂微粒与聚丙烯腈原液共混纺丝。此法所得的织物具有永久阻燃性。但遗憾的是其LOI偏低，仅为约28％，属于GB20286-2006阻燃II级织物。

(3)后处理化学改性

将线性分子链的聚丙烯腈原丝经预氧化处理，形成耐热的梯形结构预氧化丝，其LOI≤45％。由其生产的织物属于GB20286-2006阻燃I级织物。然而，对聚丙烯腈进行预氧化，在使其LOI增加的同时，聚丙烯腈的线性分子链刚性显著增强，导致纤维的可纺性降低，因而限制了其在工业中的应用。目前此法生产的纱线或织物的LOI为约40％，较好可达到约45％。

因此，现有技术中的阻燃性纱线或织物的LOI一般较低，就其耐火度而言，这样的纱线或织物在一般火焰中都可燃烧，而撤离火焰后，可缓慢自熄，但仍处于阴燃状态。仅用阻燃性耐火纺织品很难防护人体安全，因此急待不燃性纺织品的问世。

发明内容

本发明的一方面在于生产不燃性腈纶纱线的方法，其包括：(1)对聚丙烯腈原丝以分阶段加热的方式进行预氧化，每阶段间的温差为约1℃至约5℃，优选为约1.5℃至约3.5℃，最优选为约2℃；(2)对经预氧化得到的不燃性可纺腈纶纤维在约300℃至约1,000℃，优选350℃至约800℃下进行碳化，获得不燃性可纺腈纶碳纤维；(3)对所述不燃性可纺腈纶纤维或不燃性可纺腈纶碳纤维进行预断以形成若干预断点，然后牵切成生条；(4)将所述生条合并成熟条以进行打纱。

本发明的另一方面在于提供由本发明方法生产的不燃性腈纶纱线，其LOI为约50％至约85％。

本发明的另一方面在于提供不燃性可纺腈纶纤维。与传统方法生产的阻燃性腈纶纤维相比，该不燃性可纺腈纶纤维的LOI为约50％至约65％，属于不燃性耐火纤维，并且其杨氏模量为约2至约2.5GPa，打结强度为约40至约48MPa，具有良好的可纺性。

本发明的另一方面在于提供不燃性可纺腈纶碳纤维。其突破了传统观念所认为的不燃性腈纶碳纤维不具有可纺性的局限，生产出的腈纶碳纤维的杨氏模量为约2至约65GPa，打结强度为约40至约65MPa，具有可纺性。该不燃性可纺腈纶碳纤维的LOI高达约50％至约85％，属于不燃性耐火纤维。

本发明的另一方面在于提出生产不燃性腈纶生条，其LOI可达约50％至约85％。

附图说明

图1是显示一本发明的不燃性可纺腈纶纤维的SEM显微照片组图，该纤维的LOI＝51％，其中上图采用20KV，500倍；而下图为上图的局部放大图，采用20KV，8,000倍。

图2是显示另一本发明的不燃性可纺腈纶纤维的SEM显微照片组图，该纤维的LOI＝62％，其中上图采用20KV，1,000倍；而下图为上图的局部放大图，采用20KV，8,000倍。

图3是显示另一本发明的不燃性可纺腈纶碳纤维的SEM显微照片组图，该纤维的LOI＝80％，其中上图采用20KV，4,000倍；而下图为上图的局部放大图，采用20KV，16,000倍。

本发明详细说明

本发明所使用的术语“氧指数(LOI)”是指在规定的实验条件下，于氮氧混合物中使材料刚好能保持燃烧状态所需的最低氧浓度。氧指数越高则说明维持燃烧所需要的氧气浓度越高，即表示越难燃烧。