專利名稱：一種無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種粘膠纖維紡絲液及其制備方法，更具體地說，本發明涉及一種無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液及其制備方法，屬于粘膠纖維領域。
背景技術：
粘膠纖維具有吸濕性優異、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火災，給人民生命財產造成巨大危害，從而限制了其廣泛應用，隨著人們消費水平的提高以及安全意識的增強，要求粘膠纖維阻燃的呼聲益發強烈，有力的促進了國內外粘膠纖維的阻燃研究。奧地利Lenzing公司生產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，不符合環保要求，應用受到了限制。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酯類阻燃劑、芬蘭的Kemiraoy公司用水玻璃阻燃劑生產Visil系列復合阻燃粘膠纖維、德國Hoechest公司采用不含鹵素的有機磷系阻燃劑生產的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，而且也提高了生產成本。國內上世紀九十年代曾出現過阻燃粘膠纖維研究開發的一個高潮，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。上海紡織科學研究院、福建南平化纖廠、南京化工學院、保定天鵝化纖基團有限公司、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均采用國產或進口的該阻燃劑試制或批量生產了阻燃粘膠纖維。但是因為國產的阻燃劑粒徑大、粒徑分布寬及阻燃劑分散液穩定性差等問題，而進口阻燃劑的價格過高，最終都沒有實現大規模的工業化生產。
發明內容
本發明旨在解決現有技術中阻燃劑粒徑大、粒徑分布寬及阻燃劑分散液穩定性差，致使阻燃粘膠纖維紡絲液分散不均勻，有絮凝現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生較大影響的問題， 提供一種無絮凝、性質穩定、分散均勻、有效阻燃成份含量多的無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液。為了實現上述發明目的，其具體技術方案如下
一種無鹵環保復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。一種無鹵環保復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)乙二胺放入球磨機中；
B、將表面活性劑和水玻璃加入球磨機中與磷氮系阻燃劑進行研磨混合，制成無鹵環保復配型阻燃劑乳液；
C、將制成的無鹵環保復配型乳液與粘膠均勻混合、采用常規的真空脫泡工藝制得無鹵環保復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中在轉速為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。本發明提供的一種無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液可以很好地應用在阻燃粘膠纖維的生產中。本發明帶來的有益技術效果
1、本發明無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液所采用的無鹵環保復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成，無鹵環保復配型阻燃乳液具有無絮凝、性質穩定的優點，且其與粘膠混合后所制備的無鹵環保復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、本發明的無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液含有磷、氮、硅阻燃成分，可實現三者的阻燃協同作用，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，且節約了成本；
3、本發明的無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液不含鹵素，對環境影響很小，有利于環保。其本身沒有毒性，對人體無害，且不會污染環境，燃燒時不會產生煙霧且不會產生有毒有害氣體，燃燒產物成炭率高，保持完整形狀易于清理。根據數據調查顯示，火災事故中 80%的死亡原因為煙霧或有毒有害氣體致死，而無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維具備燃燒時少煙和不會產生無毒無害氣體，是一種運用前景較大、環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成的無鹵環保復配型阻燃劑乳液添加到粘膠原液中得到的無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液經紡絲制得的纖維具有良好的物理機械性能。
具體實施例方式實施例1
一種無鹵環保復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
一種無鹵環保復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
一種無鹵環保復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
一種無鹵環保復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的基礎上，所述的表面活性劑有以下優選方案 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6一種無鹵環保復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)乙二胺放入球磨機中；
B、將表面活性劑加入球磨機中在轉速為lOOr/min的攪拌作用下與磷系阻燃劑混合均勻；然后在轉速為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，制成無鹵環保復配型阻燃劑乳液；
C、將制成的無鹵環保復配型乳液與粘膠均勻混合、真空脫泡得到無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液。實施例7
一種無鹵環保復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)乙二胺放入球磨機中；
B、將表面活性劑加入球磨機中在轉速為120r/min的攪拌作用下與磷系阻燃劑混合均勻；然后在轉速為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，制成無鹵環保復配型阻燃劑乳液；
C、將制成的無鹵環保復配型乳液與粘膠均勻混合、真空脫泡得到無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液。實施例8
一種無鹵環保復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)乙二胺放入球磨機中；
B、將表面活性劑加入球磨機中在轉速為llOr/min的攪拌作用下與磷系阻燃劑混合均勻；然后在轉速為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，制成無鹵環保復配型阻燃劑乳液；
C、將制成的無鹵環保復配型乳液與粘膠均勻混合、真空脫泡得到無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液。實施例9
一種無鹵環保復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)乙二胺放入球磨機中；
B、將表面活性劑加入球磨機中在轉速為108r/min的攪拌作用下與磷系阻燃劑混合均勻；然后在轉速為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，制成無鹵環保復配型阻燃劑乳液；
C、將制成的無鹵環保復配型乳液與粘膠均勻混合、真空脫泡得到無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液。實施例10
本發明無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液在制備下游產品中的應用實例 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保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液。按照UL-94標準，將上述阻燃粘膠纖維紡絲液進行刮膜，固化干燥后進行垂直燃燒測試，膜的燃燒性能可達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V-I級。實施例12
本實施例中水玻璃的模數為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V-I級。
權利要求
1.一種無鹵環保復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.根據權利要求1所述的一種無鹵環保復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.根據權利要求1所述的一種無鹵環保復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)乙二胺放入球磨機中；B、將表面活性劑和水玻璃加入球磨機中與磷氮系阻燃劑進行研磨混合，制成無鹵環保復配型阻燃劑乳液；C、將制成的無鹵環保復配型乳液與粘膠均勻混合、真空脫泡得到無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液。
4.根據權利要求3所述的一種無鹵環保復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中在轉速為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.根據權利要求1-2之一所述的一種無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液在制備阻燃粘膠纖維中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種無鹵環保復配型阻燃粘膠纖維紡絲液及其制備方法，屬于粘膠纖維領域。本發明旨在解決現有技術中阻燃劑粒徑大、粒徑分布寬及阻燃劑分散液穩定性差，致使阻燃粘膠纖維紡絲液分散不均勻，有絮凝現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成的無鹵環保復配型阻燃劑乳液，無鹵環保復配型阻燃乳液具有無絮凝、性質穩定的優點，且其與粘膠混合后提供一種無絮凝、性質穩定、分散均勻、有效阻燃成份含量多的無鹵環保復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 優先權日2011年8月30日
發明者任元林, 涂大焱, 程博聞, 角俊, 賀敏, 雍楠, 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