專利名稱：一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粘膠纖維紡絲液及其制備方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液及其制備方法，屬于粘膠纖維領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
粘膠纖維具有吸濕性優(yōu)異、易染色、抗靜電、易于紡織加工等特性而具有廣泛的用途。然而，粘膠纖維屬易燃纖維，由其制成的紡織品極易燃燒而引發(fā)火災(zāi)，給人民生命財產(chǎn)造成巨大危害，從而限制了其廣泛應(yīng)用，隨著人們消費水平的提高以及安全意識的增強(qiáng)，要求粘膠纖維阻燃的呼聲益發(fā)強(qiáng)烈，有力的促進(jìn)了國內(nèi)外粘膠纖維的阻燃研究。奧地利Lenzing公司生產(chǎn)的阻燃粘膠纖維和日本東洋紡的Polynosic阻燃粘膠纖維采用的是氯化膦酸酯阻燃劑，該阻燃劑由于含有鹵素，不符合環(huán)保要求，應(yīng)用受到了限制。而法國的羅納普朗克TF-80纖維和美國的PER阻燃粘膠纖維采用有機(jī)酯類阻燃劑、芬蘭的Kemiraoy公司用水玻璃阻燃劑生產(chǎn)Visil系列復(fù)合阻燃粘膠纖維、德國Hoechest公司采用不含鹵素的有機(jī)磷系阻燃劑生產(chǎn)的Danufi L阻燃粘膠纖維，以及瑞士 Sandoz公司采用Sandoflam-5060焦磷酸酯類阻燃劑以共混的方式生產(chǎn)阻燃粘膠纖維，這些阻燃粘膠纖維雖然不含鹵素，但是由于所采用的阻燃劑中的有效阻燃成分單一，使得阻燃劑的添加量相對較大，不僅影響纖維的物理性能，而且也提高了生產(chǎn)成本。國內(nèi)上世紀(jì)九十年代曾出現(xiàn)過阻燃粘膠纖維研究開發(fā)的一個高潮，主要采用共混法和后處理法，而共混紡絲法所用的阻燃劑大多是瑞士 Sandoz公司的Sandoflam-5060焦磷酸酯類阻燃劑。上海紡織科學(xué)研究院、福建南平化纖廠、南京化工學(xué)院、保定天鵝化纖基團(tuán)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均采用國產(chǎn)或進(jìn)口的該阻燃劑試制或批量生產(chǎn)了阻燃粘膠纖維。但是因為國產(chǎn)的阻燃劑粒徑大、粒徑分布寬及阻燃劑分散液穩(wěn)定性差等問題，而進(jìn)口阻燃劑的價格過高，最終都沒有實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中阻燃劑粒徑大、粒徑分布寬及阻燃劑分散液穩(wěn)定性差，致使阻燃粘膠纖維紡絲液分散不均勻，有絮凝現(xiàn)象以及有效阻燃成份單一，阻燃劑添加量相對較大而影響紡絲性能及對所紡制的阻燃粘膠纖維的物理性能產(chǎn)生較大影響的問題， 提供一種無絮凝、性質(zhì)穩(wěn)定、分散均勻、有效阻燃成份含量多的無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，其具體技術(shù)方案如下
一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液，其特征在于包括以下按重量份數(shù)計的組
分
粘膠100份、水玻璃15-50份、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5-15份、表面活性劑20-80份；所述的粘膠的α纖維素含量為8. 6-9. 0% ； 所述的水玻璃的模數(shù)為1. 2-2. 3，固含量為40-50% ；
所述的磷氮系阻燃劑N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺的粒徑為0. 1-0. 5 μ m。所述的表面活性劑包括以下組分
羧甲基纖維素鈉、十二烷基磺酸鈉、吐溫-80中的一種或兩種以上的任意比例混合物。一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟
A、將磷氮系阻燃劑N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺放入球磨機(jī)中；
B、將表面活性劑和水玻璃加入球磨機(jī)中與磷氮系阻燃劑進(jìn)行研磨混合，制成無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃劑乳液；
C、將制成的無鹵環(huán)保復(fù)配型乳液與粘膠均勻混合、采用常規(guī)的真空脫泡工藝制得無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液。在步驟B中所述的研磨混合為將表面活性劑加入球磨機(jī)中在轉(zhuǎn)速為100-120r/ min的攪拌作用下與磷系阻燃劑混合均勻；然后在轉(zhuǎn)速為80-100r/min的攪拌作用下將水玻璃緩緩加入其中，至混合均勻為止。本發(fā)明提供的一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液可以很好地應(yīng)用在阻燃粘膠纖維的生產(chǎn)中。本發(fā)明帶來的有益技術(shù)效果
1、本發(fā)明無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液所采用的無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃劑乳液由水玻璃與磷氮系阻燃劑和表面活性劑構(gòu)成，無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃乳液具有無絮凝、性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點，且其與粘膠混合后所制備的無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液亦具有分散均勻，無凝聚的特點；
2、本發(fā)明的無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液含有磷、氮、硅阻燃成分，可實現(xiàn)三者的阻燃協(xié)同作用，具有阻燃劑添加量少，阻燃效率高，對所紡制的阻燃粘膠纖維物理性能影響小的特點，且節(jié)約了成本；
3、本發(fā)明的無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液不含鹵素，對環(huán)境影響很小，有利于環(huán)保。其本身沒有毒性，對人體無害，且不會污染環(huán)境，燃燒時不會產(chǎn)生煙霧且不會產(chǎn)生有毒有害氣體，燃燒產(chǎn)物成炭率高，保持完整形狀易于清理。根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，火災(zāi)事故中 80%的死亡原因為煙霧或有毒有害氣體致死，而無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維具備燃燒時少煙和不會產(chǎn)生無毒無害氣體，是一種運(yùn)用前景較大、環(huán)境友好型的新型阻燃纖維；
4、磷氮系阻燃劑粒徑為0.1-0. 5um,由其與水玻璃和表面活性劑構(gòu)成的無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃劑乳液添加到粘膠原液中得到的無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液經(jīng)紡絲制得的纖維具有良好的物理機(jī)械性能。
具體實施例方式實施例1
一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液，其特征在于包括以下按重量份數(shù)計的組分
粘膠100份、水玻璃15份、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5份、表面活性劑20份； 所述的粘膠的α纖維素含量為8. 6% ； 所述的水玻璃的模數(shù)為1. 2，固含量為40% ；
所述的磷氮系阻燃劑N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺的粒徑為0. Ιμπι。實施例2
一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液，其特征在于包括以下按重量份數(shù)計的組
分
粘膠100份、水玻璃50份、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15份、表面活性劑80份； 所述的粘膠的α纖維素含量為9. 0% ； 所述的水玻璃的模數(shù)為2. 3，固含量為50% ；
所述的磷氮系阻燃劑N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺的粒徑為0. 5μπι。實施例3
一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液，其特征在于包括以下按重量份數(shù)計的組
分
粘膠100份、水玻璃32. 5份、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10份、表面活性劑50份； 所述的粘膠的α纖維素含量為8. 8% ； 所述的水玻璃的模數(shù)為1. 75，固含量為45% ；
所述的磷氮系阻燃劑N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺的粒徑為0. 3μπι。實施例4
一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液，其特征在于包括以下按重量份數(shù)計的組
分
粘膠100份、水玻璃20份、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13份、表面活性劑75份； 所述的粘膠的α纖維素含量為8. 9% ； 所述的水玻璃的模數(shù)為2. 0，固含量為41% ；
所述的磷氮系阻燃劑N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺的粒徑為0. 4μπι。實施例5
在實施例1-4的基礎(chǔ)上，所述的表面活性劑有以下優(yōu)選方案 所述的表面活性劑包括以下組分
羧甲基纖維素鈉、十二烷基磺酸鈉、吐溫-80中的一種或兩種以上的任意比例混合物。實施例6一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液的制備方法，包括以下工藝步驟
A、將磷氮系阻燃劑N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺放入球磨機(jī)中；
B、將表面活性劑加入球磨機(jī)中在轉(zhuǎn)速為lOOr/min的攪拌作用下與磷系阻燃劑混合均勻；然后在轉(zhuǎn)速為80r/min的攪拌作用下將水玻璃緩緩加入其中，至混合均勻為止，制成無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃劑乳液；
C、將制成的無鹵環(huán)保復(fù)配型乳液與粘膠均勻混合、真空脫泡得到無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液。實施例7
一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液的制備方法，包括以下工藝步驟
A、將磷氮系阻燃劑N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺放入球磨機(jī)中；
B、將表面活性劑加入球磨機(jī)中在轉(zhuǎn)速為120r/min的攪拌作用下與磷系阻燃劑混合均勻；然后在轉(zhuǎn)速為lOOr/min的攪拌作用下將水玻璃緩緩加入其中，至混合均勻為止，制成無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃劑乳液；
C、將制成的無鹵環(huán)保復(fù)配型乳液與粘膠均勻混合、真空脫泡得到無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液。實施例8
一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液的制備方法，包括以下工藝步驟
A、將磷氮系阻燃劑N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺放入球磨機(jī)中；
B、將表面活性劑加入球磨機(jī)中在轉(zhuǎn)速為llOr/min的攪拌作用下與磷系阻燃劑混合均勻；然后在轉(zhuǎn)速為90r/min的攪拌作用下將水玻璃緩緩加入其中，至混合均勻為止，制成無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃劑乳液；
C、將制成的無鹵環(huán)保復(fù)配型乳液與粘膠均勻混合、真空脫泡得到無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液。實施例9
一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液的制備方法，包括以下工藝步驟
A、將磷氮系阻燃劑N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺放入球磨機(jī)中；
B、將表面活性劑加入球磨機(jī)中在轉(zhuǎn)速為108r/min的攪拌作用下與磷系阻燃劑混合均勻；然后在轉(zhuǎn)速為95r/min的攪拌作用下將水玻璃緩緩加入其中，至混合均勻為止，制成無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃劑乳液；
C、將制成的無鹵環(huán)保復(fù)配型乳液與粘膠均勻混合、真空脫泡得到無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液。實施例10
本發(fā)明無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液在制備下游產(chǎn)品中的應(yīng)用實例 將15份粒徑為0. 1 μ m的N，N’ - 二(5，5- 二甲基_2_磷雜_2_硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺與50份模數(shù)為1. 2、固含量為50%的水玻璃和20份十二烷基磺酸鈉混合均勻，然后再與100份粘膠混合均勻、靜置，真空脫泡得到無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液。按照UL-94標(biāo)準(zhǔn)，將上述阻燃粘膠纖維紡絲液進(jìn)行刮膜，固化干燥后進(jìn)行垂直燃燒測試，膜的燃燒性能可達(dá)V-O級。實施例11
本實施例中水玻璃的添加量為15份，其余與實施例1相同，所制阻燃粘膠膜的燃燒性能可達(dá)V-I級。實施例12
本實施例中水玻璃的模數(shù)為2. 3，固含量為40%，添加量為15份，N，N’_ 二(5，5-二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基)乙二胺的添加量為5份，其余與實施例1相同， 所制阻燃粘膠膜的燃燒性能可達(dá)V-2級。實施例13
本實施中，水玻璃與N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺的添加量均為15份，其中水玻璃的模數(shù)為1.5，固含量為45，其余與實施例1相同， 所制阻燃粘膠膜的燃燒性能可達(dá)V-I級。實施例14
本實施例中，N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺的粒徑為0. 5 μ m，添加量為10份，水玻璃的模數(shù)為2. 0，表面活性劑為吐溫-80和羧甲基纖維素鈉的混合液，二者的質(zhì)量比為2:1，且混合表面活性劑的添加量為80份，其余與實施例 1相同，所制阻燃粘膠膜的燃燒性能可達(dá)V-I級。
權(quán)利要求
1.一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液，其特征在于包括以下按重量份數(shù)計的組分粘膠100份、水玻璃15-50份、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5-15份、表面活性劑20-80份；所述的粘膠的α纖維素含量為8. 6-9. 0% ；所述的水玻璃的模數(shù)為1. 2-2. 3，固含量為40-50% ；所述的磷氮系阻燃劑N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺的粒徑為0. 1-0. 5 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液，其特征在于所述的表面活性劑包括以下組分羧甲基纖維素鈉、十二烷基磺酸鈉、吐溫-80中的一種或兩種以上的任意比例混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟A、將磷氮系阻燃劑N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺放入球磨機(jī)中；B、將表面活性劑和水玻璃加入球磨機(jī)中與磷氮系阻燃劑進(jìn)行研磨混合，制成無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃劑乳液；C、將制成的無鹵環(huán)保復(fù)配型乳液與粘膠均勻混合、真空脫泡得到無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液的制備方法，其特征在于在步驟B中所述的研磨混合為將表面活性劑加入球磨機(jī)中在轉(zhuǎn)速為100-1201·/ min的攪拌作用下與磷系阻燃劑混合均勻；然后在轉(zhuǎn)速為80-100r/min的攪拌作用下將水玻璃緩緩加入其中，至混合均勻為止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-2之一所述的一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液在制備阻燃粘膠纖維中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液及其制備方法，屬于粘膠纖維領(lǐng)域。本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中阻燃劑粒徑大、粒徑分布寬及阻燃劑分散液穩(wěn)定性差，致使阻燃粘膠纖維紡絲液分散不均勻，有絮凝現(xiàn)象以及有效阻燃成份單一，阻燃劑添加量相對較大而影響紡絲性能及對所紡制的阻燃粘膠纖維的物理性能產(chǎn)生較大影響的問題，通過采用由水玻璃與磷氮系阻燃劑和表面活性劑構(gòu)成的無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃劑乳液，無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃乳液具有無絮凝、性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點，且其與粘膠混合后提供一種無絮凝、性質(zhì)穩(wěn)定、分散均勻、有效阻燃成份含量多的無鹵環(huán)保復(fù)配型阻燃粘膠纖維紡絲液。
文檔編號D01F1/07GK102392314SQ20111025227
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者任元林, 涂大焱, 程博聞, 角俊, 賀敏, 雍楠, 龍國強(qiáng) 申請人:天津工業(yè)大學(xué), 宜賓絲麗雅集團(tuán)有限公司, 成都麗雅纖維股份有限公司