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一种复配阻燃剂改性Lyocell纤维及其制备方法

申请号 CN202211246794.0 申请日 2022-10-12 公开(公告)号 CN117904736A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 中国纺织科学研究院有限公司; 发明人 赵庆波; 程春祖; 高敏; 王书丽; 李婷; 张晨曦; 徐中凯; 程敏;
摘要 本 发明 公开了一种复配阻燃剂改性Lyocell 纤维 及其制备方法。复配阻燃剂改性Lyocell纤维以 纤维素 类的纤维为基体材料,内部均匀分散有阻燃剂和协效助剂,阻燃剂的 质量 占纤维中纤维素质量的40%‑80%,协效助剂的质量占纤维中纤维素质量的1‑20%;所述阻燃剂和协效助剂的粒径满足纤维<0.1。所述阻燃剂为氮系阻燃剂;协效助剂选自有机磷化合物、金属 氧 化物、含 硼 化合物或非 水 溶性 硅 酸盐中的一种或几种。本发明采用复配阻燃剂对Lyocell纤维进行改性,通过控制粒径,既可以保障纤维纺丝工艺顺畅,还可以在纤维内部均匀分散复配阻燃剂,使纤维 阻燃性 得到明显提高,耐水洗,阻燃耐久性优良,且成本低,零排放,绿色环保。
权利要求

1.一种复配阻燃剂改性Lyocell纤维,其特征在于,以纤维素类的纤维为基体材料,内部均匀分散有阻燃剂和协效助剂,阻燃剂的质量占纤维中纤维素质量的40%‑80%,协效助剂的质量占纤维中纤维素质量的1‑20%;所述阻燃剂和协效助剂的粒径满足 纤维<
0.1。
2.根据权利要求1所述的复配阻燃剂改性Lyocell纤维,其特征在于,阻燃剂的质量占纤维中纤维素质量的60%‑80%,协效助剂的质量占纤维中纤维素质量的5‑15%;所述阻燃剂和协效助剂的粒径满足 纤维<0.1;
优选的,所述阻燃剂和协效助剂的粒径满足 纤维<0.08。
3.根据权利要求1或2所述的复配阻燃剂改性Lyocell纤维,其特征在于,所述阻燃剂为氮系阻燃剂;
优选的,阻燃剂选自三聚氰胺、双氰胺、磷酸胍盐及它们的衍生物中的一种或几种;
优选的,阻燃剂颗粒的初始粒径D90<50um。
4.根据权利要求1或2所述的复配阻燃剂改性Lyocell纤维,其特征在于,协效助剂选自有机磷化合物、金属化物、含化合物或非溶性酸盐中的一种或几种;
优选的,有机磷化合物选自磷酸酯、四羟甲基氯化磷、四羟甲基氯化磷尿素缩聚体、四羟甲基硫酸磷、四羟甲基硫酸磷尿素缩聚体中的一种或几种;
金属氧化物选自三氧化二锑、氧化锆、氧化、氧化镁、氧化、氢氧化、氢氧化钙中的一种或几种;
含硼化合物选自硼酸锌;
水溶性硅酸盐选自硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝中的一种或几种;
优选的,协效助剂颗粒的初始粒径D90<50um。
5.一种如权利要求1‑4任意一项所述的复配阻燃剂改性Lyocell纤维的制备方法,其特征在于,包括:
(1)将阻燃剂和协效助剂与NMMO溶液预混合,得到第一混合液,其中,在所述第一混合液中,阻燃剂及协效助剂的粒径 纤维<0.1;
(2)将所述第一混合液与纤维素类纤维浆粕依次进行预混合、搅拌、溶胀,得到溶胀完全的第二混合液;其中,阻燃剂质量占纤维素类浆粕绝干质量百分含量的40‑80%,协效助剂质量占纤维素类浆粕绝干质量百分含量的1‑20%;
(3)第二混合液经过脱水后,使得纤维素类纤维完全溶解,得到纺丝溶液;所述纺丝溶液经过纺丝,制得复配阻燃剂改性Lyocell纤维。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,阻燃剂和协效助剂先制成阻燃分散液,再与NMMO溶液预混合,得到第一混合液,所述阻燃分散液的制备方法包括:
通过研磨的方式将分散介质、乳化剂、分散剂、消泡剂、阻燃剂、协效助剂制成阻燃分散液;
优选的,研磨设备选自球磨机、均质机、砂磨机中的一种或者几种设备的联用,研磨用珠子选自不锈钢珠、氧化锆珠,化钨珠中的一种或者几种。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述阻燃分散液中各组分的质量份数分别包括:
阻燃剂:10份‑50份
协效助剂:1份‑20份
乳化剂:0.2份‑20份
分散剂:0.2份‑20份;
消泡剂:1份‑5份;
余量为分散介质,其中,所述分散介质选自水或者NMMO的水溶液。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法,其特征在于,所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠,十二烷基磺酸钠、聚氧乙烯醚类化合物、苯乙烯来酸酐共聚物、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯中的一种或几种;
优选的,所述分散剂选自聚丙烯酸钠,亚乙基双磺酸钠脂肪醇聚氧乙烯醚、α‑烯聚氧乙烯磺酸钠,马来酸钠中的一种或几种;
优选的,所述消泡剂选自聚醚改性聚硅氧烷、聚醚硅氧烷共聚物、水性丙烯酸消泡剂中的一种或几种。
9.根据权利要求5‑8任意一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,搅拌温度为30℃‑100℃,溶胀持续时间为5min‑60min;
优选的,第二混合液中的浆粕呈均匀、细腻、微纤无白芯的浆粥状态。
10.根据权利要求5‑8任意一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,采用干喷湿纺的工艺,纺丝溶液依次经过喷丝板挤出、凝固、牵伸、水洗、切断、烘干的步骤之后,制得复配阻燃剂改性Lyocell纤维。

说明书全文

一种复配阻燃剂改性Lyocell纤维及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于纤维制造领域,具体地说,涉及一种复配阻燃剂改性Lyocell纤维及其制备方法。

背景技术

[0002] Lyocell纤维是一种溶剂法制备的新型再生纤维素纤维,以N‑甲基玛琳‑N‑化物(NMMO)为溶剂,采用干喷湿纺工艺制备。Lyocell纤维生产过程中的废弃物均可以自然降解,使用的NMMO溶剂也可实现99.5%的高效回收,且无毒,不对环境造成污染。Lyocell纤维具有优异的吸湿透气性、手感良好,穿着舒适,学性能优良,因此在服饰领域具有广泛的应用。
[0003] 但Lyocell纤维属于易燃纤维,极易燃烧,为了扩大Lyocell纤维的应用,研究人员对Lyocell纤维进行阻燃改性。现有的Lyocell纤维阻燃改性技术主要是基于共混工艺和后整理工艺。后整理工艺是通过浸渍、焙烘、涂布、喷淋等手段使阻燃剂附着于纤维或织物上的方法,这种方法对阻燃剂要求不高,但是整理后的织物手感差,不耐洗。共混工艺是将阻燃剂加入浆液或纺丝原液中纺制阻燃纤维的方法,此法工艺简单,但通常面临阻燃剂粒径大、粒径范围宽,阻燃剂颗粒易团聚、力学性能损失大,改性后纤维耐水洗性差等问题。另外,现有开发的多系阻燃剂化合物,其制备成本高,且在制备过程中容易产生环境污染。
[0004] 有鉴于此特提出本发明。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足,提供一种复配阻燃剂改性Lyocell纤维及其制备方法。本发明采用复配阻燃剂对Lyocell纤维进行改性,通过控制粒径,既可以保障纤维纺丝工艺顺畅,还可以达到在纤维内部均匀分散复配阻燃剂的目的,使纤维阻燃性得到明显提高,耐水洗,阻燃耐久性优良,且成本低,零排放,绿色环保。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明采用技术方案的基本构思是:
[0007] 本发明的第一目的是提供一种复配阻燃剂改性Lyocell纤维,以纤维素类的纤维为基体材料,内部均匀分散有阻燃剂和协效助剂,阻燃剂的质量占纤维中纤维素质量的40%‑80%,协效助剂的质量占纤维中纤维素质量的1‑20%;所述阻燃剂和协效助剂的粒径满足
[0008] 进一步的方案,阻燃剂的质量占纤维中纤维素质量的60%‑80%,协效助剂的质量占纤维中纤维素质量的5‑15%;所述阻燃剂和协效助剂的粒径满足 本发明中,D90小于某值的含义是90%的颗粒粒径小于某一粒径值。
[0009] 优选的,所述阻燃剂和协效助剂的粒径满足
[0010] 本发明采用成品的阻燃剂和协效助剂进行复配,且对阻燃剂和协效助剂的粒径进行控制,使粒径达到 既可以保障纤维纺丝工艺顺畅,还可以达到在纤维内部添加阻燃剂的目的。一方面,通过控制粒径的复配阻燃剂改性Loycell纤维,阻燃性得到明显提高,极限氧指数(LOI)由17%提升至27%以上,纤维水洗之后仍能保持较高的LOI值,具备较好的阻燃耐久性。另一方面,本发明采用成品的阻燃剂和协效助剂进行复配,与氮磷等多系化合物阻燃剂相比,调配更加灵活,无需进行合成,成本更低,更加环保,不产生污染物。通过控制阻燃剂和协效助剂的添加比例和粒径,达到了很好的阻燃效果。粒径达到时,对纤维强度的影响更低,阻燃耐久性更佳。
[0011] 本发明中,阻燃纤维的横截面直径在17微米左右,如果阻燃剂和协效助剂的粒径太大,首先,阻燃剂和协效助剂容易在纤维表面析出,使其有效添加量降低,共混复合效果变差,耐洗等性能降低;其次改性纤维的强度将大幅降低。
[0012] 进一步的方案,所述阻燃剂为氮系阻燃剂;
[0013] 优选的,阻燃剂选自三聚氰胺、双氰胺、磷酸胍盐及它们的衍生物中的一种或几种;
[0014] 优选的,阻燃剂颗粒的初始粒径D90<50um。
[0015] 进一步的方案,协效助剂选自有机磷化合物、金属氧化物、含化合物或非水溶性酸盐中的一种或几种;
[0016] 优选的,有机磷化合物选自磷酸酯、四羟甲基氯化磷、四羟甲基氯化磷尿素缩聚体、四羟甲基硫酸磷、四羟甲基硫酸磷尿素缩聚体中的一种或几种;
[0017] 金属氧化物选自三氧化二锑、氧化锆、氧化、氧化镁、氧化、氢氧化、氢氧化钙中的一种或几种;
[0018] 含硼化合物选自硼酸锌;
[0019] 非水溶性硅酸盐选自硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝中的一种或几种;
[0020] 优选的,协效助剂颗粒的初始粒径D90<50um。
[0021] 作为一种优选的方案,阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸,协效助剂为硼酸锌;或者,阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸,协效助剂为氧化锌。
[0022] 进一步的方案,复配阻燃剂改性Lyocell纤维,按照取15g纤维,装入洗衣袋中,采用普通波轮洗衣机(XQN35‑188),采用自来水,38min的标准洗涤程序为一次水洗,水洗后采用烘箱80℃烘干。重复进行11次至水洗12次后保持难燃等级,LOI值>27%。
[0023] 本发明的阻燃Lyocell纤维阻燃性能优异,具备良好的耐水洗性,保持阻燃耐久性优良,阻燃剂与纤维素共混均匀,结合紧密,力学性能和手感较好。
[0024] 本发明的第二目的是提供一种复配阻燃剂改性Lyocell纤维的制备方法,包括:
[0025] (1)将阻燃剂和协效助剂与NMMO溶液预混合,得到第一混合液,其中,在所述第一混合液中,阻燃剂及协效助剂的粒径
[0026] (2)将所述第一混合液与纤维素类纤维浆粕依次进行预混合、搅拌、溶胀,得到溶胀完全的第二混合液;其中,阻燃剂质量占纤维素类浆粕绝干质量百分含量的40‑80%,协效助剂质量占纤维素类浆粕绝干质量百分含量的1‑20%;
[0027] (3)第二混合液经过脱水后,使得纤维素类纤维完全溶解,得到纺丝溶液;所述纺丝溶液经过纺丝,制得复配阻燃剂改性Lyocell纤维。
[0028] 进一步的方案,阻燃剂的质量占纤维中纤维素质量的60%‑80%,协效助剂的质量占纤维中纤维素质量的5‑15%;所述阻燃剂和协效助剂的粒径满足
[0029] 进一步的方案,所述阻燃剂为氮系阻燃剂;
[0030] 优选的,阻燃剂选自三聚氰胺、双氰胺、磷酸胍盐及它们的衍生物中的一种或几种;
[0031] 优选的,阻燃剂颗粒的初始粒径D90<50um。
[0032] 进一步的方案,协效助剂选自有机磷化合物、金属氧化物、含硼化合物或非水溶性硅酸盐中的一种或几种;
[0033] 优选的,协效助剂选自磷酸酯、三氧化二锑、氧化锆、氧化钛、氧化镁、氧化钙、氢氧化铝、氢氧化钙、硼酸锌、硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝、四羟甲基氯化磷、四羟甲基氯化磷尿素缩聚体、四羟甲基硫酸磷、四羟甲基硫酸磷尿素缩聚体中的一种或几种;
[0034] 优选的,协效助剂颗粒的初始粒径D90<50um。
[0035] 进一步的方案,步骤(1)中,阻燃剂和协效助剂先制成阻燃分散液,再与NMMO溶液预混合,得到第一混合液,所述阻燃分散液的制备方法包括:
[0036] 通过研磨的方式将分散介质、乳化剂、分散剂、消泡剂、阻燃剂、协效助剂制成阻燃分散液;
[0037] 优选的,研磨设备选自球磨机、均质机、砂磨机中的一种或者几种设备的联用,研磨用珠子选自不锈钢珠、氧化锆珠,化钨珠中的一种或者几种。
[0038] 作为一种具体的方案,在砂磨机中,使用氧化锆珠研磨,转速为1100‑1300r/min,研磨时间为1‑6h。
[0039] 进一步的方案,所述阻燃分散液中各组分的质量份数分别包括:
[0040] 阻燃剂:10份‑50份
[0041] 协效助剂:1份‑20份
[0042] 乳化剂:0.2份‑20份
[0043] 分散剂:0.2份‑20份;
[0044] 消泡剂:1份‑5份;
[0045] 余量为分散介质,其中,所述分散介质选自水或者NMMO的水溶液。
[0046] 进一步的方案,所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠,十二烷基磺酸钠、聚氧乙烯醚类化合物、苯乙烯来酸酐共聚物、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯中的一种或几种;
[0047] 优选的,所述分散剂选自聚丙烯酸钠,亚乙基双磺酸钠,脂肪醇聚氧乙烯醚、α‑烯聚氧乙烯磺酸钠,马来酸钠中的一种或几种;
[0048] 优选的,所述消泡剂选自聚醚改性聚硅氧烷、聚醚硅氧烷共聚物、水性丙烯酸消泡剂中的一种或几种。
[0049] 进一步的方案,步骤(2)中,搅拌温度为30℃‑100℃,溶胀持续时间为5min‑60min;
[0050] 优选的,第二混合液中的浆粕呈均匀、细腻、微纤无白芯的浆粥状态。
[0051] 进一步的方案,步骤(3)中,采用干喷湿纺的工艺,纺丝溶液依次经过喷丝板挤出、凝固、牵伸、水洗、切断、烘干的步骤之后,制得复配阻燃剂改性Lyocell纤维。
[0052] 采用上述技术方案后,本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
[0053] 1、本发明采用成品的阻燃剂和协效助剂进行复配,且对阻燃剂和协效助剂的粒径进行控制,使粒径达到 既可以保障纤维纺丝工艺顺畅,还可以达到在纤维内部添加阻燃剂的目的。通过控制粒径的复配阻燃剂改性Loycell纤维,阻燃性得到明显提高,极限氧指数(LOI)由17%提升至27%以上,纤维水洗之后仍能保持较高的LOI值,具备较好的阻燃耐久性。
[0054] 2、本发明采用成品的阻燃剂和协效助剂进行复配,与氮磷等多系化合物阻燃剂相比,调配更加灵活,无需进行合成,成本更低,更加环保,不产生污染物。通过控制阻燃剂和协效助剂的添加比例和粒径,达到了很好的阻燃效果。本发明在实验中发现,不同复配体系对纤维强度和阻燃性的影响,复配种类不同,纤维初始LOI值均高于27%。其中三聚氰胺氰尿酸与氧化锌复配体系效果最佳。
[0055] 3、按照本发明方法可以制备稳定性优异的阻燃剂分散液,静置过程粒径保持稳定,与NMMO溶液相容性优良,生产过程零排放,绿色环保。生产阻燃Lyocell纤维阻燃性能优异,具备良好的耐水洗性,保持阻燃耐久性优良,阻燃剂与纤维素共混均匀,结合紧密,力学性能和手感较好。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

[0056] 附图作为本发明的一部分,用来提供对本发明的进一步的理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,但不构成对本发明的不当限定。显然,下面描述中的附图仅仅是一些实施例,对于本领域普通技术人员来说,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中:
[0057] 图1是本发明中阻燃分散液中阻燃剂及协效助剂分散分布的示意图;
[0058] 图2是本发明中阻燃纤维纺丝液的显微镜像;
[0059] 图3是本发明中分散液粒径D90为1.84um时改性Lyocell纤维表面形貌;
[0060] 图4是本发明中分散液粒径D90为1.4um时改性Lyocell纤维表面形貌;
[0061] 图5是本发明中分散液粒径D90为0.7um时改性Lyocell纤维表面形貌。
[0062] 需要说明的是,这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围,而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

[0063] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
[0064] 需要说明的是,若无特殊说明,本发明中所用的试剂均为市售。
[0065] 水洗方法包括:取15g纤维,装入洗衣袋中,采用普通波轮洗衣机(XQN35‑188),采用自来水,38min的标准洗涤程序为一次水洗,水洗后采用烘箱80℃烘干。重复进行至水洗12次。
[0066] 阻燃分散液的制备
[0067] 实施例1制备阻燃分散液
[0068] 3重量份的十二烷基硫酸钠、5重量份的亚乙基萘磺酸钠、2重量份的聚醚硅氧烷共聚物、和75重量份的水在分散缸中搅拌,然后在4‑6m/s剪切搅拌的作用下,逐渐的将26.1重量份三聚氰胺氰尿酸及2.2重量份硼酸锌加入,搅拌均匀后,转移至砂磨机中,使用氧化锆珠研磨,1200r/min研磨2h。然后将此分散液过滤后得到阻燃剂有效成分为25%的阻燃剂分散液。
[0069] 其中,有效成分为阻燃剂和协效助剂,有效成分的重量百分数=有效成分的重量/总成分的总量×100%。
[0070] 实施例2制备阻燃分散液
[0071] 4重量份的十二烷基苯磺酸钠、7重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚、1重量份的聚醚改性聚硅氧烷、和148重量份的水在分散缸中搅拌,然后在4‑6m/s剪切搅拌的作用下,逐渐的将24.1重量份三聚氰胺及2.2重量份氧化锌和2重量份三氧化二锑加入,搅拌均匀后,转移至砂磨机中,使用氧化锆珠研磨,1200r/min研磨2h。然后将此分散液过滤后得到阻燃剂有效成分为15%的阻燃剂分散液。
[0072] 实施例3制备阻燃分散液
[0073] 0.2重量份的十二烷基磺酸钠、0.5重量份的α‑烯烃聚氧乙烯磺酸钠、1重量份的聚醚改性聚硅氧烷、和87.5重量份的水在分散缸中搅拌,然后在4‑6m/s剪切搅拌的作用下,逐渐的将19.1重量份三聚氰胺氰尿酸及2.2重量份硅酸镁和1重量份硼酸锌加入,搅拌均匀后,转移至砂磨机中,使用氧化锆珠研磨,1200r/min研磨2h。然后将此分散液过滤后得到阻燃剂有效成分为20%的阻燃剂分散液
[0074] 实施例4制备阻燃分散液
[0075] 5重量份的十二烷基磺酸钠、5重量份十二烷基硫酸钠、10重量份的α‑烯烃聚氧乙烯磺酸钠、5重量份的聚醚改性聚硅氧烷、和201重量份的水在分散缸中搅拌,然后在4‑6m/s剪切搅拌的作用下,逐渐的将19.1重量份三聚氰胺氰尿酸及2.5重量份硅酸钙和1重量份三氧化二锑加入,搅拌均匀后,转移至砂磨机中,使用氧化锆珠研磨,1200r/min研磨2h。然后将此分散液过滤后得到阻燃剂有效成分为10%的阻燃剂分散液
[0076] Lyocell纤维制备的实施例及对比例
[0077] 实施例5
[0078] 按照实施例1的方法制备有效成分25%wt的阻燃剂分散液,利用激光粒度仪检测D90<1.2um。图1中示出了分散液中颗粒物(阻燃剂及协效助剂)在NMMO中分散状态,可以看出分散均匀。
[0079] 在反应釜中先后加入纤维素浆粕和NMMO水溶液与阻燃剂分散液的混合溶液,阻燃剂及协效助剂总共占浆粕绝干重量的75%(其中阻燃剂约占69%,协效助剂约占6%)。温度75℃,搅拌溶胀25min,然后升温至106℃,抽真空至0.095Mpa,真空脱水持续40‑60min,至纤维素完全溶解,形成纺丝原液。图2中示出了阻燃纤维纺丝原液的显微镜像,可以看出,纺丝原液中颗粒分布非常均匀。
[0080] 纺丝原液通过计量按照50ml/min的速度从0.09mm/27000孔的喷丝板挤出,在25mm长的空气间隙中牵伸,然后在25℃、20%NMMO凝固浴中凝固析出纤维;利用声波清洗器将纤维中残余的NMMO洗涤30min后,将纤维在105℃干燥。
[0081] 所得到的纤维,按照取15g纤维,装入洗衣袋中,采用普通波轮洗衣机(XQN35‑188),采用自来水,38min的标准洗涤程序为一次水洗,水洗后采用烘箱80℃烘干。重复进行
11次至水洗12次。洗涤前后的纤维按照FZT 50016‑2011所规定的方法进行氧指数测试,洗涤前后LOI值分别为34.6%和33.2%;纤维纤度2.2dtex,干态断裂强度2.25CN/dtex。
[0082] 实施例6
[0083] 按照实施例2的方法制备有效成分15%wt的阻燃剂分散液,利用激光粒度仪检测D90<1um。在反应釜中先后加入纤维素浆粕和NMMO水溶液与阻燃剂分散液的混合溶液,阻燃剂及协效助剂总共占浆粕绝干重量的65%(其中阻燃剂约占55.4%,协效助剂约占9.6%)。温度80℃,搅拌溶胀20min,然后升温至105℃,抽真空至0.095Mpa,真空脱水持续40‑60min,至纤维素完全溶解。纺丝原液通过计量泵按照50ml/min的速度从0.075mm/2000孔的喷丝板挤出,在25mm长的空气间隙中牵伸,然后在25℃、20%NMMO凝固浴中凝固析出纤维;利用超声波清洗器将纤维中残余的NMMO洗涤30min后,将纤维在105℃干燥。
[0084] 所得到的纤维,按照取15g纤维,装入洗衣袋中,采用普通波轮洗衣机(XQN35‑188),采用自来水,38min的标准洗涤程序为一次水洗,水洗后采用烘箱80℃烘干。重复进行
11次至水洗12次。洗涤后的纤维按照FZ/T 50016‑2011所规定的的方法进行极限氧指数测试,洗涤前后的LOI值分别为31.5%和30.4%;纤维纤度2.2dtex,干态断裂强度3.12CN/dtex。
[0085] 实施例7
[0086] 按照实施例3的方法制备有效成分20%wt的阻燃剂分散液,利用激光粒度仪检测D90<1um。在反应釜中先后加入纤维素浆粕和NMMO水溶液与阻燃剂分散液的混合溶液,阻燃剂及协效助剂占浆粕绝干重量的55%(其中阻燃剂约占47%,协效助剂约占8%)。温度72℃,搅拌溶胀28min,然后升温至108℃,抽真空至0.095Mpa,真空脱水持续40‑60min,至纤维素完全溶解。纺丝原液通过计量泵按照50ml/min的速度从0.09mm/27000孔的喷丝板挤出,在25mm长的空气间隙中牵伸,然后在25℃、20%NMMO凝固浴中凝固析出纤维;利用超声波清洗器将纤维中残余的NMMO洗涤30min后,将纤维在105℃干燥。
[0087] 纤维按照FZ/T 50016‑2011所规定的方法进行氧指数测试,洗涤前后的LOI值分别为30.2%和29.8%;纤维纤度2.2dtex,干态断裂强度3.25CN/dtex。
[0088] 实施例8
[0089] 按照实施例4的方法制备有效成分10%wt的阻燃剂分散液,利用激光粒度仪检测D90<1um。在反应釜中先后加入纤维素浆粕和NMMO水溶液与阻燃剂分散液的混合溶液,阻燃剂及协效助剂占浆粕绝干重量的45%(其中阻燃剂约占38%,协效助剂约占7%)。。温度85℃,搅拌溶胀15min,然后升温至102℃,抽真空至0.095Mpa,真空脱水持续40‑60min,至纤维素完全溶解。纺丝原液通过计量泵按照50ml/min的速度从0.09mm/27000孔的喷丝板挤出,在25mm长的空气间隙中牵伸,然后在25℃、20%NMMO凝固浴中凝固析出纤维;利用超声波清洗器将纤维中残余的NMMO洗涤30min后,将纤维在105℃干燥。
[0090] 纤维按照FZ/T 50016‑2011所规定的方法进行氧指数测试,洗涤前后的LOI值分别为27.5%和27%;纤维纤度2.2dtex,干态断裂强度3.19CN/dtex。
[0091] 对比例1
[0092] 纺丝原液通过计量泵按照50ml/min的速度从0.09mm/27000孔的喷丝板挤出,在25mm长的空气间隙中牵伸,然后在25℃、20%NMMO凝固浴中凝固析出纤维。所得到的纤维按照FZ/T 50016‑2011所规定的方法进行氧指数测试,LOI值为17%;纤维纤度2.2dtex,干态断裂强度3.89cN/dtex。
[0093] 以上实施例5‑8和对比例1的纤维的强度和氧指数测试结果见表1和表2。
[0094] 表1不同阻燃剂含量的改性纤维的强度
[0095]
[0096]
[0097] 通过对比例1与实施例5‑8纤维的强度值差异可见,本发明体系纤维中由于添加复配阻燃剂,干态断裂强度明显降低,并且随着复配阻燃剂添加量的增加,在纤维内部产生应力缺陷的几率更大,干态强度下降的幅度也就越大。
[0098] 表2不同阻燃剂含量的改性纤维的极限氧指数(LOI)值
[0099]   LOI/% 洗涤12次后LOI/%对比例1 17 17
实施例5 34.6 33.2
实施例6 31.5 30.4
实施例7 30.2 29.8
实施例8 27.5 27
[0100] 通过实施例5‑8和对比例1可见本发明复配型阻燃剂对Lyocell纤维经水洗涤12次之后仍旧具备较好阻燃特性,阻燃剂及协效助剂占浆粕绝干重量45%以上时,纤维阻燃LOI高于27%,达到难燃级别;极限氧指数LOI数值随着复配阻燃剂剂协效助剂添加量增多而提高。
[0101] 对比例2阻燃剂和协效助剂的不同粒径的影响
[0102] 参照实施例1的组分和方法,各组采用不同的研磨条件,控制粒径,然后将此分散液过滤后得到阻燃剂有效成分为25%的阻燃剂分散液。利用激光粒度仪检测D90。然后参照实施例5的步骤和方法制成纤维,检测性能。区别条件和性能检测参数如下表所示。
[0103] 表3
[0104]
[0105] 结果分析:通过延长研磨时间,制备不同粒径分阻燃分散液,粒径的不同对于纤维的力学性能及阻燃性能均有影响,尤其对阻燃耐水洗性影响明显,粒径降低有助于缓解阻燃剂等对纤维力学性能造成的损害,同时提升阻燃性的耐水洗性能。
[0106] 具体的,纤维的纤度会对其强度有一定影响,高纤度的纤维牵伸较小,影响的是取向程度大小(取向度高力学性能会好一些),在此处:高纤度对应的取向度应该低一些,力学强度理论上来说应该低一些,但是表3中,纤度增加,强度也有所增加,和理论有些出入。这是由于粒径的变化,所以从表3的对比中可以看出,粒径降低能够减小阻燃剂和协效助剂对于纤维力学性能的损害程度。
[0107] 图3中示出了阻燃剂分散液中粒径D90为1.84um时改性Lyocell纤维表面形貌;图4中示出了阻燃剂分散液中粒径D90为1.4um时改性Lyocell纤维表面形貌;图5中示出了阻燃剂分散液中粒径D90为0.7um时改性Lyocell纤维表面形貌。附图3,附图4,附图5分别为不同粒径的阻燃分散液制备的纤维表面电镜形貌,通过形貌差异也表明,粒径的降低可以避免颗粒物在纤维表面的堆积粘附,LOI值提高,耐洗程度提高。
[0108] 当阻燃剂分散液中粒径 时,阻燃剂和协效助剂的粒径太大,首先,阻燃剂和协效助剂容易在纤维表面析出,使其有效添加量降低,共混复合效果变差,耐洗等性能降低;其次改性纤维的强度将大幅降低。
[0109] 对比例3不同阻燃剂和协效助剂类型的影响
[0110] 参照实施例1的组分、比例和方法,各组采用不同类型的阻燃剂和协效助剂,利用激光粒度仪检测D90<1μm,然后将此分散液过滤后得到阻燃剂有效成分为25%的阻燃剂分散液。然后参照实施例5的步骤和方法制成纤维,检测性能。区别条件和性能检测参数如下表所示。
[0111] 表4
[0112]
[0113]
[0114] 结果分析:综合分析不同复配体系对纤维强度和阻燃性的影响,复配种类不同,纤维初始LOI值均高于27%,但水洗后降低幅度存在差异,组5表现更为优异,所以进一步的优选组5复配体系,即三聚氰胺氰尿酸与硼酸锌复配体系,使得纤维强度较高且阻燃耐水洗性较好。
[0115] 以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本发明的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明方案的范围内。
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