[發明專利]一種通過共聚改性制備脲醛纖維的方法

有效

• 申請號: 201910693760.8
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110387022B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 焦明立;楊凱;張嘯梅;賈萬順;李濤;朱根興;刁泉;曹鳳儀;王志新
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: C08G12/38
• 分類號: C08G12/38;C08G12/12;C08G12/08;C08G14/08;D01F6/78
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張志軍

本發明公開了一種通過共聚改性制備脲醛纖維的方法，在高分子水溶液中分別加入改性劑和尿素和醛類，再加入堿性催化劑反應不同時間；然后加入酸性催化劑繼續反應，再加堿性催化劑及剩余醛類化合物反應，結束后使用濕法紡絲機進行紡絲，經過凝固浴卷繞的初生纖維在烘箱中加熱固化，自然降溫后取出得到共聚改性脲醛纖維。本發明通過合理設計反應過程，濕法紡絲制備了改性脲醛纖維，該纖維作為三維交聯型纖維，具有成本低、纖維阻燃、隔熱、無融滴，燃燒無毒等優點，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于特種纖維的制備領域，具體涉及一種通過共聚改性脲醛紡絲溶液、濕法紡絲及熱固化從而獲得功能性改性脲醛纖維的制備方法。

背景技術

三維交聯型纖維具有本征阻燃、隔熱及碳化得率高等特點在功能性紡織品、碳纖維及活性炭纖維領域具有潛在的應用價值。但由于交聯型纖維與取向纖維具有不同的制備方法和結構特點，使得交聯型纖維的發展極其緩慢。

酚醛纖維是第一種三維交聯的有機纖維［Economy J，Clark R A。US patent，3650102］，該纖維的問世打破了三維交聯樹脂無法成纖的固有觀念。三聚氰胺與甲醛通過縮合反應形成的三維網狀結構賦予三聚氰胺樹脂纖維良好的阻燃、耐酸堿、耐高溫等性能。三聚氰胺樹脂（MF）纖維又稱蜜胺纖維，是繼酚醛纖維后的有一種交聯纖維。具有良好的阻燃性，其極限氧指數達32，燃燒或與火焰接觸時無有毒氣體產生；燃燒過程中不熔融、無滴落，可避免二次火災；同時蜜胺纖維在200℃條件下可長期使用，且尺寸、拉伸強度幾乎無變化[羅益鋒。高科技合成纖維新進展[J]。高科技纖維與應用，2000(4)：1-8]，蜜胺纖維可在更高溫度下碳化、活化，制備碳纖維或多孔炭纖維材料。蜜胺纖維可廣泛應用于阻燃紡織品、高溫過濾、凈化吸附等領域。

脲醛樹脂作為脲醛塑料、木材粘合劑等，廣泛用于制造家具家電、機械零件,電氣配件,各式鈕扣及蓋板等，由于價格低廉、阻燃性好而得到快速的發展，但在纖維方面的應用未見相關報道。本發明在脲醛阻燃的優點基礎上，制備了改性的脲醛纖維。

發明內容

本發明提供一種通過共聚改性制備脲醛纖維的方法，在高分子水溶液中加入改性劑、尿素、醛類化合物反應后經歷酸性反應過程，再次調節至堿性條件，加入剩余的醛類化合物反應得到紡絲溶液，濕法紡絲、熱固化制備三維交聯的改性脲醛纖維。該方法提供了一種通過共聚改性制備脲醛纖維的方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種通過共聚改性制備脲醛纖維的方法，步驟如下：

（1）將水溶性高分子溶于水中得到高分子水溶液，然后向高分子水溶液中加入改性劑、尿素、醛類化合物以及堿性催化劑得到堿性條件下的溶液，然后在45-95℃條件下反應一段時間后，加入酸性催化劑調節pH值至酸性得到酸性性條件下的溶液，在40-95℃條件下繼續反應一段時間后，得到改性脲醛樹脂溶液；

（2）加入堿性催化劑調節脲醛樹脂溶液至堿性，并緩慢加入醛類化合物，在35-95℃條件下反應一段時間后，得到改性脲醛紡絲溶液，使用濕法紡絲工藝，經過凝固浴后得到脲醛初生纖維；

（3）初生纖維經過水洗，烘干，然后在烘箱中按照一定的升溫速率進行加熱固化，得到改性脲醛纖維。

進一步，所述步驟（1）中水溶性高分子為PVA、PEG、聚乙烯醇縮甲醛、PVP、水溶性改性淀粉或水溶性改性纖維素；改性劑為苯酚、苯胺或三聚氰胺中的一種。

進一步，所述醛類化合物為甲醛、戊二醛、乙醛、多聚甲醛中的一種；堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三乙醇胺、碳酸氫鈉、氫氧化鎂或氫氧化鈣中的一種；酸性催化劑為鹽酸、硫酸、磷酸或草酸中的一種；

進一步，所述步驟（1）中水溶性高分子溶液中高分子的質量含量為1-30%，尿素、改性劑和醛類化合物的摩爾比為1：（0.01-1）：（0.7-4），高分子與尿素的質量比為1：0.2-10。