[發明專利]一種金屬離子接枝改性制備阻燃纖維素纖維的方法

有效

• 申請號: 201410632921.X
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN104404760A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 夏延致;紀全;宗魯;馬曉梅;云維采
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: D06M13/203
• 分類號: D06M13/203;D06M101/06
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 張紅鳳

技術領域

本發明屬于阻燃紡織品技術領域，具體涉及一種金屬離子(堿金屬、堿土金屬、過渡金屬)接枝改性制備阻燃纖維素纖維的方法。

背景技術

火災安全在現代生活中越來越重要，而廣泛使用于現代生活中的可燃高分子材料已成為引發火災，特別是城市火災中建筑火災的主要著火材料之一。這些材料在火災中的危險性日益受到人們的關心和重視。近些年來，世界上由于紡織品引起的火災不斷增加。對由火災引起的死亡事故進行調查的結果表明，由室內裝飾品及紡織品引起的火災占第一位，同時，研究發現，可燃性紡織品燃燒時釋放的有害氣體對人體的危害程度大大超過阻燃性紡織品。因此為防止火災，生產阻燃纖維已愈來愈受到人們的重視。

在阻燃高分子材料的開發進程中，國際上經歷了最初使用無機鹽及金屬氧化物作為材料表面處理阻燃劑，采用有機鹵素類阻燃劑、使用磷系有機無機阻燃劑、有機高分子阻燃劑的階段。對于鹵素、氮、磷類阻燃劑，鹵素在使用過程中會產生有毒氣體，會對人體造成二次傷害，并且污染環境；而氮、磷阻燃劑雖然為非鹵素阻燃劑，但在生產過程中、遇火燃燒和廢棄后也存在環境污染的問題。因此，研究探索綠色阻燃技術是阻燃材料的發展趨勢，也是阻燃纖維素纖維技術的發展趨勢。

纖維素是世界上最大的可再生資源，日益受到社會的重視，纖維素纖維是最早成為紡織纖維的化學纖維，以自然界可不斷再生的天然纖維為原料而制得。纖維素纖維在人造纖維中歷史悠久，用途廣泛，由于它的原料來源廣，可完全生物降解，有優異的吸濕性、透氣性、衣著舒適、良好的染色性和生態相關性，從而在人造纖維的生產和應用中占有穩定的地位；對纖維素的改性被認為是對纖維素資源進一步開發利用的前奏，接枝共聚是纖維素改性的一種重要方式。纖維素纖維的阻燃改性，目前已有相關專利技術公開，如CN103696030A、CN103696029A和CN103668521A分別公開了一種非水溶性硅酸鹽(硅酸鋯、硅酸鋁、硅酸鎂)阻燃粘膠纖維的制備方法，其通過將粒徑<5μm的微米級硅酸鹽粉體加到適量去離子水中，處理制得硅酸鹽分散液，將制得的硅酸鹽分散液按粘膠纖維質量的5％-40％加入粘膠溶液中并充分攪拌，常規紡絲最終制得阻燃粘膠纖維產品。

目前PROBAN和PYROVATEX是國際市場上最著名的阻燃棉織物商品。PROBAN工藝主要是采用四羥甲基氯化磷與酰胺的低分子預縮體處理棉織物，后經氨熏處理得到的。PYROVATEX工藝則是采用Pyrovatex?CP阻燃劑N-羥甲基-3-(二甲氧基膦酰基)丙酰胺及其工藝技術對棉織物進行處理。這兩種阻燃棉織物都具有阻燃效果好、阻燃耐久性強、耐洗滌等優點，但是也存在甲醛含量、織物手感及強力損失等缺點。如專利CN100494557C,CN102162188A等采用的都是含磷、氮的阻燃劑，此類阻燃技術雖然都是采用非鹵素類阻燃劑，但是由于采用了磷系阻燃劑，在生產過程、遇火燃燒及廢棄后也存在環境污染問題。因此開發環境友好的阻燃劑和阻燃技術也是阻燃領域發展的方向。近年來也出現了些新型的硅系、硼系阻燃劑，如CN101413214A就是在磷/氮阻燃劑中引入了硅，其中硅起到了阻燃協效的作用。

上述再生纖維素纖維及其織物阻燃改性采用的阻燃劑基本上都是含有磷、氮、鹵素等元素的化合物，由于采用了磷系阻燃劑，在生產過程、應用及廢棄后也存在環境污染問題；二者的阻燃機理不同，造成阻燃劑添加量過多，過多的阻燃劑附著在纖維表面，最終影響產品的阻燃效果，而且浪費原料。

發明內容

基于上述現有技術中存在的技術問題，本發明摒棄傳統的含鹵素、磷、氮、硫等阻燃劑，提出了一種金屬離子接枝改性制備阻燃纖維素纖維的方法，該方法工藝簡單、易操作，制備出的纖維素纖維在較少金屬鹽阻燃劑加入的情況下，就能夠達到理想的耐熱、阻燃效果，本發明制備得到的產品具有本質阻燃性。

其技術解決方案包括：

一種金屬離子接枝改性制備阻燃纖維素纖維的方法，依次包括以下步驟：

a纖維素纖維的接枝反應，選取烘干后的纖維素纖維，并將其加入到由馬來酸酐與N-N二甲基甲酰胺組成的混合溶液中，控制溫度在90～110℃加熱3h，得接枝后的纖維素纖維，其中，所述纖維素纖維與馬來酸酐的質量比為1：3～6，所述馬來酸酐與所述N-N二甲基甲酰胺的質量比為5:6；

b將步驟a所得接枝后的纖維素纖維進行水洗、丙酮洗滌后，得改性纖維素纖維；

c將步驟b所得改性纖維素纖維放入一定摩爾量的金屬離子的鹽溶液中，控制溫度在10℃～40℃磁力攪拌1-2h后取出，用去離子水洗滌至中性，干燥后得金屬離子接枝的阻燃纖維素纖維；