[發(fā)明專利]一種本征阻燃聚乙烯醇纖維及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110721383.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113322533B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鵬清;許啟彬;王建軍;丁叁叁;徐建軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車(chē)青島四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司;四川大學(xué)
• 主分類號(hào): D01F6/50
• 分類號(hào): D01F6/50;D01F1/07
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 陳征

本發(fā)明涉及PVA纖維阻燃改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種本征阻燃聚乙烯醇纖維及其制備方法。本發(fā)明提供的本征阻燃PVA纖維的制備方法采用濕法紡絲工藝，包括PVA的阻燃改性步驟；所述PVA的阻燃改性為：以含磷阻燃劑DOPO?順丁烯二酸酐(DOPO?MAH)作為反應(yīng)型阻燃劑，通過(guò)丙氨酸將DOPO?MAH接枝到PVA分子鏈上，制得阻燃PVA。本發(fā)明提出反應(yīng)型本征改性思路，通過(guò)選擇反應(yīng)型含磷阻燃劑DOPO?MAH對(duì)PVA進(jìn)行阻燃改性，以期避免鹵系阻燃劑燃燒產(chǎn)生的煙氣毒性的問(wèn)題，以及解決添加型無(wú)機(jī)物阻燃劑在紡絲加工中存在的分散性差、可紡性差、纖維拉伸倍數(shù)較低的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及PVA纖維阻燃改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種本征阻燃聚乙烯醇纖維及其制備方法。

背景技術(shù)

聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)纖維，其產(chǎn)品多為短纖，性狀與棉花相近，但由于其含有大量氫鍵，分子間作用力較強(qiáng)，所以強(qiáng)度、耐磨性、耐候性等均優(yōu)于棉花，可代替棉花的部分產(chǎn)品，在民用服用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。此外，PVA纖維具有一定的活性基團(tuán)，可以進(jìn)行高性能化的改性，這使其在功能化纖維方面發(fā)展迅速，已廣泛用于特種服飾、電池隔膜纖維等領(lǐng)域。

然而，PVA纖維在空氣中容易點(diǎn)燃，其極限氧指數(shù)約為19.5％，這極大的限制了其應(yīng)用，因此對(duì)聚乙烯醇纖維進(jìn)行阻燃改性具有重要的意義。

目前PVA纖維的阻燃改性的常用方法主要有接枝共聚和機(jī)械共混。接枝共聚法為，將阻燃劑通過(guò)基團(tuán)反應(yīng)接枝到PVA分子上，再通過(guò)濕法紡絲工藝制備阻燃PVA纖維。共混法為，在紡絲原液中直接添加阻燃劑進(jìn)行濕法紡絲工藝得到阻燃PVA纖維。

目前工業(yè)上提高PVA纖維的阻燃性常用鹵素阻燃劑，如阻燃維氯綸，其生產(chǎn)技術(shù)為聚乙烯醇-氯烯接枝共聚工藝與濕法紡絲工藝。然而研究顯示，鹵素阻燃劑效果雖好，但纖維在燃燒時(shí)會(huì)釋放有毒氣體。

現(xiàn)有研究還公開(kāi)了利用無(wú)鹵阻燃劑通過(guò)機(jī)械共混改性PVA纖維，如三聚氰胺甲醛樹(shù)脂與PVA纖維共混制備阻燃PVA纖維；膨脹型阻燃劑2,2-二甲基-1,3-丙二醇磷酸磺胺與聚磷酸銨、有機(jī)金屬絡(luò)合物復(fù)配，再與PVA形成穩(wěn)定均一的紡絲原液，制備阻燃PVA纖維。然而研究顯示，該阻燃改性方法不利于PVA纖維的綜合性能，尤其是力學(xué)性能，而且工業(yè)成本較高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

CN101343782A公開(kāi)了一種無(wú)機(jī)阻燃聚乙烯醇纖維的制備方法，其所用阻燃劑為正硅酸乙酯水解產(chǎn)生的二氧化硅。該方法使用方便，但是由于阻燃效率較低，要加入較大量的阻燃劑才能達(dá)到理想的阻燃效果；而且由于是共混改性，不能很好的避免粒子團(tuán)聚等問(wèn)題，不利于PVA纖維的可紡性以及綜合性能。

CN110777444A公開(kāi)了一種磷氮協(xié)效阻燃聚乙烯醇纖維的制備方法，其阻燃劑與輔助阻燃劑均為無(wú)機(jī)物，在制備過(guò)程中難以分散均勻，從而難以實(shí)現(xiàn)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的均勻存在，使得阻燃效果不均勻、不穩(wěn)定。而且，該方法由于是添加型阻燃改性，可紡性相對(duì)較差，拉伸倍數(shù)較低，該文獻(xiàn)表明該纖維拉伸倍數(shù)最多不超過(guò)2倍。

CN103436977A公開(kāi)了一種阻燃熔紡高強(qiáng)高模聚乙烯醇纖維及其制備方法，其本質(zhì)上還是共混改性制備阻燃PVA纖維。該方法所得PVA阻燃纖維含有粉狀阻燃劑，使用過(guò)程有析出現(xiàn)象，為非耐久性阻燃產(chǎn)品，阻燃效果相對(duì)不穩(wěn)定。而且，該方法制得的PVA纖維沒(méi)有縮醛化處理，導(dǎo)致纖維的耐熱水性與尺寸穩(wěn)定性相對(duì)較差。

此外，此類通過(guò)增塑劑與聚乙烯醇進(jìn)行熔體紡絲的方法大多都是將難以水溶的固體阻燃劑如聚磷酸銨、三聚氰胺氰尿酸鹽等共混于體系中，制備的纖維雖具備一定的阻燃效果，但大多只能用于制備非織造布。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明第一方面提供一種本征阻燃聚乙烯醇纖維的制備方法。所得聚乙烯醇纖維不僅阻燃性高，而且安全性高、力學(xué)性能好、拉伸倍數(shù)高、可紡性好、耐熱水性與尺寸穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提供的本征阻燃PVA纖維的制備方法，其采用濕法紡絲工藝，包括：PVA的阻燃改性步驟；