[發(fā)明專利]一種無鹵阻燃耐燒蝕纖維材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710241550.6
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107034541B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武德珍;田國峰;牛鴻慶;韓恩林
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇先諾新材料科技有限公司
• 主分類號: D01F6/78
• 分類號: D01F6/78;D01F1/07;C08G73/10;C08L79/08
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 宋平

本發(fā)明涉及一種無鹵阻燃耐燒蝕纖維材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于特種阻燃耐燒蝕填充材料技術(shù)領(lǐng)域。該纖維材料是將含磷/硅元素芳香族二酐與芳香族二胺通過縮聚反應(yīng)得到聚酰亞胺纖維，并經(jīng)短切、機械磨蝕、疏松化處理后形成具有高比表面積的樹枝狀無鹵阻燃纖維材料。含磷、硅元素的引入能夠進一步提高聚酰亞胺材料的阻燃耐燒蝕性能，高比表面積的樹枝狀結(jié)構(gòu)使其具有較低的導熱系數(shù)和良好的保暖效果和透氣性。產(chǎn)品不僅適用于石油化工、礦山、工廠特種作業(yè)場所的保暖工作服或兒童保暖服裝的填充，還可作為無鹵阻燃耐燒蝕填料用于提高橡膠、塑料的阻燃耐燒蝕性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及特種阻燃耐燒蝕填充材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種無鹵阻燃耐燒蝕纖維材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

羽絨是指鵝或鴨的腹部成蘆花朵狀的絨毛，由于其具有大量的微孔結(jié)構(gòu)和超高的比表面積，具有良好的溫度調(diào)節(jié)和保暖效果，是制備保暖服裝、床褥等產(chǎn)品的重要原材料之一。然而，由于天然羽絨產(chǎn)品屬于動物性蛋白質(zhì)纖維，雖然具有優(yōu)異的保暖性能，但極其易燃，使其難以應(yīng)用于某些同時要求保暖和阻燃防護的工況中。

聚酰亞胺纖維是近年來新發(fā)展起來的一種高性能有機纖維，其不僅具有較低的導熱系數(shù)能夠起到有效保溫的作用，還具有優(yōu)異的阻燃自熄特點，在消防服和特種防護服以及高溫過濾材料領(lǐng)域展現(xiàn)出了突出的性能優(yōu)勢。但該纖維的單絲直徑通常在5-20μm之間，比表面積有限，尚不能滿足服裝填充物或部分橡膠、塑料材料阻燃填充的使用要求。發(fā)明專利CN201510532799.3曾公開了一種采用該纖維制備纖維漿粕的方法，得到了具有較高比表面積的聚酰亞胺纖維漿粕，但對該類材料的阻燃和耐燒蝕性能并未進行深入的研究。

聚合物材料的阻燃改性方法通常可分為有鹵阻燃和無鹵阻燃兩大類。其中，有鹵阻燃雖然具有良好的效果且得到了廣泛的應(yīng)用，但其在燃燒過程中會產(chǎn)生有毒氣體-鹵化氫，對環(huán)境危害嚴重，目前多數(shù)國家已限制使用。無鹵阻燃有氫氧化鋁、氫氧化鎂等無機阻燃劑和含有磷、硅等元素的有機阻燃劑，因為兼具良好的阻燃效果和抑煙功能而逐漸成為研究的熱點。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本發(fā)明利用在傳統(tǒng)聚酰亞胺的分子鏈中引入磷或硅等元素，通過化學結(jié)構(gòu)的調(diào)控，在不引入鹵族元素的條件下進一步提升該材料的阻燃效果和耐燒蝕性能，然后結(jié)合高性能聚酰亞胺纖維制備方法和機械磨蝕制備漿粕的方法，開發(fā)出一種具有高比表面積和更高極限氧指數(shù)的聚酰亞胺無鹵阻燃耐燒蝕纖維材料。

本發(fā)明目的之一在于提供一種無鹵阻燃耐燒蝕纖維材料的制備方法，是將含磷/硅元素的芳香族二酐與芳香族二胺通過縮聚反應(yīng)得到聚酰亞胺纖維，并經(jīng)短切、機械磨蝕、疏松化處理后制備而成，具體包括以下步驟：

1)將均苯四甲酸二酐(PMDA)和雙-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷(SiDA)以及4-[4-[[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-磷酰苯基]苯氧基]苯胺(BAPPO)三種單體按一定比例通過縮聚反應(yīng)制備得到聚酰亞胺纖維；

2)將步驟1)得到的聚酰亞胺纖維經(jīng)機械切割處理，得到長度3-4cm的短纖維，然后將短纖維在水中通過疏解機分散得到濃度1-3wt％的漿料懸浮液；

3)將步驟2)得到的漿料懸浮液置于瓦力打漿機中，在50-80℃機械磨蝕60-120min，瓦力打漿機的砝碼5-10kg，得到微纖長度在5-20mm的纖維漿料；

4)將步驟3)得到的纖維漿料脫水并鼓風干燥，之后經(jīng)過開纖疏松過程，最后得到具有高比表面積的無鹵阻燃耐燒蝕纖維材料。

上述步驟1)反應(yīng)中用到的二酐和二胺單體結(jié)構(gòu)式如下：

進一步，所述步驟1)中三種單體PMDA、SiDA、BAPPO的摩爾比范圍為(20-80):(80-20):100，且PMDA與SiDA的摩爾數(shù)之和與BAPPO的摩爾數(shù)相等。