[发明专利]一种阻燃纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃纤维制备技术领域，具体涉及一种燃烧后炭化的阻燃纤维及其制备方法。

背景技术

阻燃纤维是纤维领域的重要品种，它在人们的生产、生活领域起着至关重要的作用，在公共场所、交通工具、海运船舰、航空航天等领域得到了广泛的应用。阻燃纤维分为两大类：天然阻燃纤维(如羊毛、羊绒)、人造阻燃纤维(化纤)。但天然阻燃纤维存在使用受季节影响(如羊毛或羊绒仅适于冬季使用)，穿着舒适性有限等缺点；人造阻燃纤维中阻燃涤纶存在熔滴现象，阻燃腈纶存在高温收缩且烟味邻人窒息；阻燃粘胶纤维强度低，阻燃特性有限等缺点，都达不到理想的阻燃效果。目前，世界各国科技人员对阻燃纤维做了大量的研究工作。力图找到能使纤维燃烧后直接炭化的阻燃纤维生产方法,避免纤维燃烧后熔融，出现烧伤和烫伤现象，其探索路径屡见介绍，至今未见成熟的生产工艺和使用成果。

发明内容

针对现有技术及产品的不足，本发明的目的在于提供一种阻燃性能优异且燃烧后直接炭化的阻燃纤维。

本发明所提供的阻燃纤维是以含酰胺基团和/或腈基基团的纤维为纤维基材，经改性剂改性后得到；其中，所述改性剂为含氨基和/或含羟基的物质。

所述纤维基材具体选自如下至少一种：尼龙(聚酰胺纤维)和聚丙烯腈纤维。

所述改性剂选自如下至少一种：含氨基基团的化合物和含羟基基团的化合物。

所述含氨基基团的化合物具体选自如下至少一种：氨水、乙二胺、丙二胺、丁二胺、戍二胺、已二胺、双氰胺、二甲胺、N-(2-氨基乙基)-1,2-乙二胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)等，所述氨基基团的个数为1个及以上。

所述含羟基基团的化合物具体选自如下至少一种：乙醇、乙二醇、已二醇、丙醇、丙二醇、丙三醇和二胺醇等，所述羟基基团的个数为1个及以上。

本发明所提供的具有炭化燃烧特性的阻燃纤维是由下述制备方法制备得到。

本发明的另一个目的在于提供一种燃烧后直接炭化的阻燃纤维的制备方法，包括如下步骤：在惰性气氛中，将所述纤维基材浸渍于所述改性剂的水溶液中进行反应，得到改性后的纤维。

上述制备方法中，所述惰性气氛中的气体为氮气或二氧化碳气体。

所述纤维基材的线密度为0.8dtex～5.5dtex。

所述改性剂的水溶液中改性剂的质量分数为5％～50％，优选为15％～25％。

所述改性剂的水溶液的pH值为9～14，优选为10～14，pH值的大小对于改性效果影响很大，pH值高改性效果好，但会降低纤维强度。改性剂的水溶液的pH值是通过提高改性剂的用量达到的。

所述反应在反应釜中进行，所述反应釜的釜内压力为0.1Mpa～0.5Mpa。

所述反应的温度为80℃～100℃，具体为90℃～98℃，时间为2h～6h。

另外，为了加快反应速度，所述制备方法还包括向反应前的反应体系中加入引发剂的步骤。

所述引发剂为过氧化物，所述过氧化物具体选自如下至少一种：过氧化苯甲酰和过硫酸铵。

所述过氧化物与所述纤维基材的质量比为(0.1～1)：2500。

为了使改性后的纤维具有更优异的阻燃性能，所述制备方法还包括对所述改性后的纤维进行下述处理的步骤：先用强碱性化合物的水溶液与所述改性后的纤维进行反应，得到反应产物，再将所述反应产物与金属盐类化合物的水溶液进行反应，反应结束后，将所得物用水洗至中性的步骤。

所述碱性化合物和金属盐类化合物起使所述已改性的纤维基材继续交联接枝的作用、从而使已改性的纤维基材具有充分的羧酸盐基团，增强已改性的纤维基材的阻燃功能。

所述碱性化合物具体选自如下至少一种：氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化镁。

所述碱性化合物的水溶液中强碱性化合物的质量分数为1％～10％。

所述碱性化合物的水溶液与所述改性后的纤维进行反应的反应温度为80℃～98℃，反应时间为2～3h。

所述金属盐类化合物具体选自如下至少一种：碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、亚硫酸氢钠和硫酸铜。

所述金属盐类化合物的水溶液中金属盐类化合物的质量分数为1％～10％。

所述反应产物与金属盐类化合物的水溶液进行反应的反应温度为85℃～100℃，反应时间为1～3h。

所述碱性化合物的水溶液或和金属盐类化合物的水溶液的加入量以浸渍所述反应釜中的纤维基材为准。

所述水洗的次数为2～3次。