專利名稱：一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種粘膠纖維的生產工藝，尤其涉及一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝，屬于粘膠纖維領域。
背景技術：
粘膠纖維容易著火燃燒引發火災，從而造成人身傷亡和財產損失，使其應用受到限制。因而阻燃粘膠纖維的研究一直都是纖維改性研究的重要內容。阻燃粘膠纖維可用作服裝面料，如部隊作戰服、老人、兒童、病人服裝以及消防服、床上用品等。國內在1990年前后曾經出現過阻燃粘膠纖維研究開發的高潮，也探索了幾種常用的共混阻燃改性的方法，所用阻燃劑均是瑞士 Sandoz公司的Sandoflame5060焦磷酸酯類有機化合物。上海紡織科學研究院、南京化工學院等單位進行了焦磷酸酯類阻燃劑的合成研究及中試生產，保定天鵝化纖集團有限公司、丹東化纖公司、南京化纖股份有限公司、 上海化纖三廠等廠家采用國產的或者進口的該阻燃劑試制或批量生產了阻燃粘膠纖維產
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ΡΠ O國外在20世紀70年代初就開始阻燃粘膠纖維的研究，瑞士 Sandoz公司的 Sandoflame5060焦磷酸酯類有機化合物，是一種有效的用于粘膠纖維的共混型阻燃劑，該阻燃劑為白色結晶固體，純度可達到99%以上，完全不溶于水。該阻燃劑和分散劑經過研磨后形成分散懸浮液，利用紡前混合器加入粘膠原液中進行紡絲，可制得阻燃粘膠長絲、短纖等；奧地利Lenzing公司的Viscosa FR阻燃粘膠纖維是在紡前原液中加入含磷、氮阻燃元素的磷酸類阻燃劑，該阻燃粘膠纖維是一種與棉很相近的纖維束纖維，在吸濕性、保溫能力、手感和天然結構上更是如此，這種纖維可以根據具體應用對其纖度、長度和外觀的要求進行工業產品的生產。德國Hoechest公司開發的阻燃粘膠纖維的商品名為Danufi L，是以不含鹵素的有機磷作阻燃劑，阻燃劑以很細的分散形式直接加到紡前粘膠液中，純紡織物可作防護品、消防服、裝飾布等。公開號為CN 101597806A，名稱為“一種阻燃粘膠纖維紡絲液及其制備方法”的專利提供了一種阻燃粘膠纖維紡絲液及其制備方法，本發明采用水玻璃與有機磷酸酯類化合物混合作為阻燃劑，并添加適當的分散劑到粘膠纖維中得到粘膠纖維紡絲液，該紡絲液具有分散穩定、無絮凝的特點。該阻燃粘膠纖維紡絲液所用的水玻璃、磷酸酯阻燃試劑均為無毒無味無害的環保產品，其在粘膠纖維液中分散性好，成本低。用該紡絲液紡絲得到的粘膠纖維燃燒時不產生有害氣體，可減少對環境的污染，且阻燃性能好，極限氧指數可達到觀以上，達到國家的紡織品的阻燃要求。上述專利由于采用的磷系阻燃劑只含有磷阻燃成份，且水玻璃的添加量較大，且只有磷、硅阻燃成份，在保證達到阻燃要求的情況下，總的阻燃劑添加量較大，對纖維的物理性能會產生一定的影響。

發明內容
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本發明的目的在于提供一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝，使得阻燃纖維阻燃效果好，纖維強度高，即保證了粘膠原液良好的可紡性能，又保證了阻燃劑在纖維中分布的均勻性。為了實現上述發明目的，本發明的具體技術方案如下
一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝，經過浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解制得甲纖維素含量為8. 6-9. 0%的粘膠溶液，其特征在于
A、將SiO2重量百分比含量為40-50%的水玻璃加入到所述的粘膠溶液中，進行混合自然溶解，其中水玻璃的加入量為粘膠溶液重量的20-40%，攪拌均勻制得固含量為 8. 9-9. 3%，含NaOH重量百分比為5. 7-6. 3%的粘膠混合溶液；
B、步驟A制得的粘膠混合溶液經常規的過濾、熟成工藝制得紡前粘膠液，在此紡前粘膠液中加入粒徑為0. 1-0. 5 μ m，固含量為25-30%的磷氮系阻燃劑N，N’ - 二(5，5-二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基)乙二胺的分散液(該分散液為同時申請的另一項專利中的產品)，加入量為所述的甲纖維素重量的5-10%，然后攪拌均勻制得紡絲原液；
C、將紡絲原液經過常規的過濾、熟成、紡絲、脫硫、水洗、上油以及烘干工藝制得產品環保復配型阻燃粘膠纖維。在步驟A中所述的水玻璃的模數為1. 5-2. 0。在步驟C中所述的紡絲是指將紡絲原液在硫酸含量為103_107g/l，硫酸鈉含量為 328-332g/l，硫酸鋅含量為10-14g/l，溫度為48_52°C的酸浴中紡絲成型。在步驟C中所述的脫硫步驟為用濃度為5-8g/L、溫度為70-80°C的亞硫酸鈉溶液脫硫1-2分鐘。技術方案中所述的N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基) 乙二胺的分散液包括以下重量份數計的組分組成
磷氮系阻燃劑25-30份、潤濕劑1-2份、高分子分散劑3-5份、解絮凝劑分散劑1_2份、 消泡劑0. 5-1份、去離子水60-70份；
所述的磷氮系阻燃劑為N，N-二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺；
所述的潤濕劑為醇類，如乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、異丙醇。所述的高分子分散劑為PH值7-8，活性成分在43-47%的聚羧酸鈉鹽分散劑或者聚丙烯酸銨。所述解絮凝分散劑是分子量為4000-6000的烷羥基氨基酰胺解絮凝分散劑 BI-109。所述消泡劑為硅系消泡劑，如二甲基硅油、SXP消泡劑、SG消泡劑、GXP消泡劑、 OS消泡劑、WH_1消泡劑或者PGA消泡劑。上述分散液的準備方法如下
A、將60-70份去離子水，1-2份潤濕劑加入拉缸中在轉速為100-150r/min的攪拌下混合均勻；
B、將3-5份高分子分散劑，1-2份解絮凝劑放入拉缸中，在轉速為300-400r/min下進行高速分散10-20 min ；
C、將攪拌轉速降至150-200r/min，邊攪拌邊將0. 5-1份的消泡劑加入拉缸中；D、待氣泡消去，在轉速為250-350 r/min的攪拌下，同時將25-30份的磷氮系阻燃劑緩慢加入拉缸中，攪拌分散20-30 min；
Ε、將所得溶液利用球磨機研磨2-3 h，至粒徑為100-500nm，即得到本發明所述一種適用于粘膠纖維的磷氮系阻燃劑分散液。本發明帶來的有益技術效果
1、本發明是以纖維素為主要成分，磷氮系阻燃劑的加入，使纖維素遇火時阻燃劑會分解為含磷酸或酸酐，后者可使纖維素迅速脫水碳化，此時磷氮系阻燃劑的作用主要有生成不燃的水蒸氣并帶走一部分熱量，減少了纖維素的有效燃燒成分，促進碳化層生成，從而達到阻燃效果；
2、硅酸鹽阻燃劑能溶于水是以分子形式混合于粘膠紡絲液中，分散均勻，保證了后續磷氮系阻燃劑加入后的可紡性；同時硅酸鹽的加入，在凝固浴中硅酸鹽分解成硅酸，硅酸進一步聚合成網絡狀的聚硅酸分散于粘膠纖維中，其中結合的大量化學結合水，在纖維遇火后，化學結合水遇熱蒸發，可以帶走大量熱量，降低纖維周圍的溫度；
3、聚硅酸可以起到屏蔽火焰熱源向基體材料的傳遞作用，而且纖維中無機成分的表面有助于束縛原子團，阻止可燃的活性基團的釋放燃燒。磷氮系阻燃劑與硅酸鹽類阻燃填充劑結合使用，具有脫水，成炭性，且互補缺點，減少了單一阻燃劑的使用量，解決了復配型阻燃劑在纖維中的不均勻性，不僅增強了纖維的阻燃性能，而且使纖維物理性能也得到了提尚；
4、本發明所述的阻燃劑由新型的膨脹型環保磷氮系阻燃劑與硅系阻燃劑復配而成，含有磷、氮、硅三種阻燃成份，三者可很好的發揮阻燃協同作用，使得阻燃劑的加入量更少，且阻燃效果更佳。
具體實施例方式實施例1
一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝，經過浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解制得甲纖維素含量為8. 6%的粘膠溶液，其特征在于
A、將SW2重量百分比含量為40%的水玻璃加入到所述的粘膠溶液中，進行混合自然溶解，其中水玻璃的加入量為粘膠溶液重量的20%，攪拌均勻制得固含量為8. 9%，含NaOH重量百分比為5. 7%的粘膠混合溶液；
B、步驟A制得的粘膠混合溶液經過濾、熟成工藝制得紡前粘膠液，在此紡前粘膠液中加入粒徑為0. 1 μ m，固含量為25%的磷氮系阻燃劑N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基)乙二胺的分散液，加入量為所述的甲纖維素重量的5%，然后攪拌均勻制得紡絲原液；
C、將紡絲原液經過過濾、熟成、紡絲、脫硫、水洗、上油以及烘干工藝制得產品環保復配型阻燃粘膠纖維。實施例2
一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝，經過浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解制得甲纖維素含量為9. 0%的粘膠溶液，其特征在于
A、將SW2重量百分比含量為50%的水玻璃加入到所述的粘膠溶液中，進行混合自然溶解，其中水玻璃的加入量為粘膠溶液重量的40%，攪拌均勻制得固含量為9. 3%，含NaOH重量百分比為6. 3%的粘膠混合溶液；
B、步驟A制得的粘膠混合溶液經過濾、熟成工藝制得紡前粘膠液，在此紡前粘膠液中加入粒徑為0. 5 μ m，固含量為30%的磷氮系阻燃劑N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺的分散液，加入量為所述的甲纖維素重量的10%，然后攪拌均勻制得紡絲原液；
C、將紡絲原液經過過濾、熟成、紡絲、脫硫、水洗、上油以及烘干工藝制得產品環保復配型阻燃粘膠纖維。實施例3
一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝，經過浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解制得甲纖維素含量為8. 8%的粘膠溶液，其特征在于
A、將SW2重量百分比含量為45%的水玻璃加入到所述的粘膠溶液中，進行混合自然溶解，其中水玻璃的加入量為粘膠溶液重量的30%，攪拌均勻制得固含量為9. 1%，含NaOH重量百分比為6. 0%的粘膠混合溶液；
B、步驟A制得的粘膠混合溶液經過濾、熟成工藝制得紡前粘膠液，在此紡前粘膠液中加入粒徑為0. 3 μ m，固含量為27. 5%的磷氮系阻燃劑N，N’- 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基)乙二胺的分散液，加入量為所述的甲纖維素重量的7. 5%，然后攪拌均勻制得紡絲原液；
C、將紡絲原液經過過濾、熟成、紡絲、脫硫、水洗、上油以及烘干工藝制得產品環保復配型阻燃粘膠纖維。實施例4
一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝，經過浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解制得甲纖維素含量為8. 7%的粘膠溶液，其特征在于
A、將SW2重量百分比含量為48%的水玻璃加入到所述的粘膠溶液中，進行混合自然溶解，其中水玻璃的加入量為粘膠溶液重量的21%，攪拌均勻制得固含量為9. 0%，含NaOH重量百分比為5. 9%的粘膠混合溶液；
B、步驟A制得的粘膠混合溶液經過濾、熟成工藝制得紡前粘膠液，在此紡前粘膠液中加入粒徑為0. 4 μ m，固含量為26%的磷氮系阻燃劑N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基)乙二胺的分散液，加入量為所述的甲纖維素重量的8%，然后攪拌均勻制得紡絲原液；
C、將紡絲原液經過過濾、熟成、紡絲、脫硫、水洗、上油以及烘干工藝制得產品環保復配型阻燃粘膠纖維。實施例5
在實施例1-4的基礎上，可以選擇以下優選方案 在步驟A中所述的水玻璃的模數為1. 5。在步驟C中所述的紡絲是指將紡絲原液在硫酸含量為103g/l，硫酸鈉含量為 328g/l，硫酸鋅含量為10g/l，溫度為48°C的酸浴中紡絲成型。在步驟C中所述的脫硫步驟為用濃度為5g/L、溫度為70°C的亞硫酸鈉溶液脫硫1 分鐘。
實施例6
在實施例1-4的基礎上，可以選擇以下優選方案 在步驟A中所述的水玻璃的模數為2. 0。在步驟C中所述的紡絲是指將紡絲原液在硫酸含量為107g/l，硫酸鈉含量為 332g/l，硫酸鋅含量為14g/l，溫度為52°C的酸浴中紡絲成型。在步驟C中所述的脫硫步驟為用濃度為8g/L、溫度為80°C的亞硫酸鈉溶液脫硫2 分鐘。實施例7
在實施例1-4的基礎上，可以選擇以下優選方案 在步驟A中所述的水玻璃的模數為1. 8。在步驟C中所述的紡絲是指將紡絲原液在硫酸含量為105g/l，硫酸鈉含量為 330g/l，硫酸鋅含量為12g/l，溫度為50°C的酸浴中紡絲成型。在步驟C中所述的脫硫步驟為用濃度為6. 5g/L、溫度為75°C的亞硫酸鈉溶液脫硫 1.5分鐘。實施例8
在實施例1-4的基礎上，可以選擇以下優選方案 在步驟A中所述的水玻璃的模數為1. 7。在步驟C中所述的紡絲是指將紡絲原液在硫酸含量為106g/l，硫酸鈉含量為 329g/l，硫酸鋅含量為llg/Ι，溫度為49°C的酸浴中紡絲成型。在步驟C中所述的脫硫步驟為用濃度為7. 5g/L、溫度為72°C的亞硫酸鈉溶液脫硫 1.9分鐘。實施例9
制備1. 67dtex*38mm復配型阻燃纖維
用棉木漿柏為原料，通過浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解步驟制得20kg粘膠溶液，其中甲纖維素含量為9%。將1. 2kgSi02含量為3 的，模數為1. 5的水玻璃加入到20kg粘膠溶液中，進行溶解，攪拌均勻制得含固量為9. 3%，含堿為5. 7%的粘膠溶液，經過濾、熟成制的紡前粘膠液，再在此紡絲液中加入0. 36kg粒徑在0. 1-0. 5 μ m，含固量為25%磷系阻燃劑分散液，用混合器攪拌均勻制得紡絲原液；將此紡絲原液在硫酸含量為105g/l，硫酸鈉含量為330g/l， 硫酸鋅含量為12g/l，溫度為50°C的酸浴中紡絲成型，將所紡絲條經過水洗、脫硫、水洗、脫水、上油、烘干步驟處理得到1. 67dtex*38mm的復配型阻燃纖維。纖維指標干斷裂強度2. 05cN/dtex;濕斷裂強度1. 03 cN/dtex ；干斷裂伸長率19% ；線密度偏差-1. 0% ；白度73% ；含油率2. 5% ；回潮率13% ；殘硫率15mg/100g ； 極限氧指數(LOI) 31。實施例10
制備2. 22dtex*38mm復配型阻燃纖維
用棉木漿柏為原料，通過浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解步驟制得20kg粘膠溶液，所制粘膠溶液甲纖維素含量為9%。將0. 9kgSi02含量為30%的，模數為2. 0的水玻璃加入到20kg粘膠溶液中，進行溶解，攪拌均勻制得含固量為9. 2%，含堿為6. 3%的粘膠溶液，經過濾、熟成制的紡前粘膠液，再在此紡絲液中加入0. 6kg粒徑在0. 1-0. 5 μ m，含固量為30%磷系阻燃劑分散液，用混合器攪拌均勻制得紡絲原液；將此紡絲原液在硫酸含量為110g/l，硫酸鈉含量為330g/l， 硫酸鋅含量為15g/l，溫度為50°C的酸浴中紡絲成型，將所紡絲條進過水洗、脫硫、水洗、脫水、上油、烘干步驟處理得到2. 22dtex*38mm的復配型阻燃纖維。纖維指標干斷裂強度2. 15cN/dtex;濕斷裂強度1. 1 cN/dtex ；干斷裂伸長率 20. 5% ；線密度偏差-1. 5% ；白度75% ；含油率2. 2% ；回潮率11% ；殘硫:8mg/100g ；極限氧指數(LOI) 33。實施例11
制備1. 67 dtex*38mm復配型阻燃纖維
用棉木漿柏為原料，通過浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解取20kg粘膠溶液，所制粘膠溶液甲纖維素含量為9%。將0. 8kgSi02含量為35%的，模數為1. 8的水玻璃加入到20kg粘膠溶液中，進行溶解，攪拌均勻制得含固量為9. 15%，含堿為5. 8%的粘膠溶液，經過濾、熟成制的紡前粘膠液，再在此紡絲液中加入0. 32kg粒徑在0. 1-0. 5 μ m，含固量為觀％磷系阻燃劑分散液，用混合器攪拌均勻制得紡絲原液；將此紡絲原液在硫酸含量為108g/l，硫酸鈉含量為330g/l， 硫酸鋅含量為15g/l，溫度為50°C的酸浴中紡絲成型，將所紡絲條進行水洗、脫硫、水洗、脫水、上油、烘干處理得到1. 67dtex*38mm的復配型阻燃纖維。纖維指標干斷裂強度2. 10cN/dtex ；濕斷裂強度1. 14cN/dtex ；干斷裂伸長率 19. 5% ；線密度偏差-2. 0% ；白度77% ；含油率2. 0% ；回潮率12% ；殘硫:10mg/100g ；極限氧指數(LOI) 29。
權利要求
1.一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝，經過浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解制得甲纖維素含量為8. 6-9. 0%的粘膠溶液，其特征在于A、將SiO2重量百分比含量為40-50%的水玻璃加入到所述的粘膠溶液中，進行混合自然溶解，其中水玻璃的加入量為粘膠溶液重量的20-40%，攪拌均勻制得固含量為 8. 9-9. 3%，含NaOH重量百分比為5. 7-6. 3%的粘膠混合溶液；B、步驟A制得的粘膠混合溶液經過濾、熟成工藝制得紡前粘膠液，在此紡前粘膠液中加入粒徑為0. 1-0. 5 μ m,固含量為25-30%的磷氮系阻燃劑N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺的分散液，加入量為所述的甲纖維素重量的5-10%， 然后攪拌均勻制得紡絲原液；C、將紡絲原液經過過濾、熟成、紡絲、脫硫、水洗、上油以及烘干工藝制得產品環保復配型阻燃粘膠纖維。
2.根據權利要求1所述的一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝，其特征在于在步驟A中所述的水玻璃的模數為1. 5-2. 0。
3.根據權利要求1所述的一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝，其特征在于在步驟C中所述的紡絲是指將紡絲原液在硫酸含量為103-107g/l，硫酸鈉含量為3^-332g/ 1，硫酸鋅含量為10_14g/l，溫度為48-52°C的酸浴中紡絲成型。
4.根據權利要求1所述的一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝，其特征在于在步驟C中所述的脫硫步驟為用濃度為5-8g/L、溫度為70-80°C的亞硫酸鈉溶液脫硫1_2分鐘。
全文摘要
本發明涉及一種環保復配型阻燃粘膠纖維的生產工藝，屬于粘膠纖維領域。本發明提供了一種阻燃劑由新型的膨脹型環保磷氮系阻燃劑與硅系阻燃劑復配而成的阻燃粘膠纖維的生產工藝，含有磷、氮、硅三種阻燃成份，三者可很好的發揮阻燃協同作用，使得阻燃劑的加入量更少，且阻燃效果更佳。另外使得纖維強度高，即保證了粘膠原液良好的可紡性能，又保證了阻燃劑在纖維中分布的均勻性。
文檔編號D01F11/02GK102383211SQ201110252520
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月30日 優先權日2011年8月30日
發明者任元林, 張慧琴, 杜詠林, 涂大焱, 程博聞, 角俊, 龍國強 申請人:天津工業大學, 宜賓絲麗雅集團有限公司, 成都麗雅纖維股份有限公司