[发明专利]一种高性能的阻燃纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种高性能的阻燃纤维的制备方法，包括将聚丙烯腈分散到水和乙醇的混合溶剂中得到溶胶，然后进行静电纺丝，低温下收集得到介孔纳米纤维，然后浸没于银掺杂的纳米二氧化钛水溶胶中进行改性处理，然后分散在乙醇和水的混合溶剂中加入硅酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷和氨水进行反应，得到具有抗菌、环保和高阻燃性能的高性能的阻燃纤维材料。

技术领域

本发明涉及隔热阻燃纤维的制备领域，具体涉及一种高性能的阻燃纤维的制备方法。

背景技术

阻燃纤维是制备具有阻燃效果纺织品的基础材料，常用的阻燃纺织品例如窗帘、床垫、汽车内饰等，家具以及汽车等领域，普遍存在由于高分子材料的应用，存在一定的甲醛，且长时间使用容易产生细菌，对材料的防火性能要求也更高；随着我国家具和汽车市场的迅速发展，安全、环保、卫生逐渐成为消费者考量的重要因素，因此研究出具有抗菌、环保以及高阻燃性能的纤维材料具有广大的应用市场。

现有技术中已经制备相关的纤维材料，很难同时满足高阻燃性、抗菌性以及环保性能，且即使存在相应的阻燃纤维，也存在相应性能不高的缺陷。

中国专利CN 110359106 A公开了一种高温隔热阻燃纤维，其采用聚酰胺酸盐水凝胶进行溶液纺丝，纺丝时进行定向冷冻，并收集冰冻纤维；冰冻纤维进行冷冻干燥去除冰晶，得到具有取向孔结构的多孔纤维，但是其孔径达到10-100μm，不能达到有效负载改性纳米材料的附着要求，而且由于孔径过大，孔径结构如果负载纳米材料负载量少，则不能有效负载（容易在使用过程中分离、脱落），附着量过大，则成本太高，因此需要保证纤维孔径结构与负载的纳米材料的粒径相匹配，而通常情况下，无机纳米材料粒径越小，其相应的催化性能和抗菌性能更好，因此上述技术方案得到多孔纤维无法有效对其改性处理，且得到纤维并非纳米纤维，不能满足高档纺织品的纺织要求。

中国专利为CN108977915A公开了一种阻燃型丙纶短纤维及其制备方法，介绍了一种阻燃型丙纶短纤维，由以下重量份组分制成，丙纶切片80～120份、聚丙烯腈基碳纤维40～60份、阻燃剂40～60份、分散剂20～40份、增塑剂10～20份和色母粒20～30份，该专利直接将纤维原料和其他改性组分机械混合，直接将原料机械混合很难保证组分充分均匀，不能达到很好的阻燃性能和抗菌性能。

中国专利CN108866668A公开了一种纳米阻燃材料，将丙烯单体、含乙烯基的硅烷偶联剂、乳化剂、引发剂、纳米氢氧化镁、多聚磷酸铵、纳米二氧化硅、溶剂，获得的纺丝溶液通过气体喷纺工艺制备得到，该工艺将改性组分与纤维原料组分直接混合喷纺得到，虽然阻燃性能好，力学性能强，但是其抗菌性差和环保性能不达标。

基于现有技术中公开的阻燃纤维存在的各种不足，我们公司历时3年研发了一种具有抗菌、高阻燃性能的纳米纤维材料，且具有十分好的环保效果。

发明内容

一种高性能的阻燃纤维的制备方法，包括如下步骤：

1）将一定去离子水和无水乙醇按照一定比例混合形成混合溶剂，其中去离子水和无水乙醇的体积比为1:9-15；

2）称取适量的聚丙烯腈溶于上述混合溶剂中，在50℃剧烈搅拌形成溶胶；

3）将上述溶胶通过静电纺丝机进行静电纺丝，调节静电纺丝机的纺丝电压为25-45 kV，使纺丝液喷射形成直径在100-500nm之间的纳米纤维，纳米纤维喷射到基材上，在基材形成冰冻的固纳米纤维；基材为圆形铜片，基材的接收距离为10-20cm；控制静电纺丝机中收集基材的温度为-50℃到-20℃，使溶胶体系中的水形成细微的冰晶，均匀分散在得到的固纳米纤维中；

4）将得到的冰冻的固纳米纤维置于真空低温下干燥，使冰晶气化，形成具有介孔结构的纳米多孔聚丙烯腈纤维；