[發明專利]一種膨脹型阻燃劑及其制備方法和應用、阻燃聚丙烯腈纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 202210087292.1
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114437366B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 任元林;郭迎賓;左春龍;劉曉輝
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00;C08B37/16;C08B37/04;D01F1/07;D01F6/54;C07H13/08;C07H1/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 任霜

本發明提供了一種膨脹型阻燃劑及其制備方法和應用、阻燃聚丙烯腈纖維及其制備方法，屬于阻燃纖維技術領域。本發明采用生物質成炭劑經過酰化改性和摻氮構建含磷、氮等阻燃成分的無鹵膨脹型阻燃劑。該無鹵膨脹型阻燃劑能夠發揮酸源、碳源及氣源的協同阻燃作用，阻燃效率高。本發明采用溶液共混的方式將所制備的膨脹型阻燃劑與聚丙烯腈紡絲液共混紡絲制備阻燃聚丙烯腈纖維，充分發揮膨脹型阻燃劑高效阻燃的特性，因而能夠在添加量小的前提下即可賦予聚丙烯腈纖維良好的阻燃性能，同時保留原有聚丙烯腈的優良力學性能。

技術領域

本發明涉及阻燃纖維技術領域，尤其涉及一種膨脹型阻燃劑及其制備方法和應用、阻燃聚丙烯腈纖維及其制備方法。

背景技術

聚丙烯腈纖維具有良好的保暖性、耐候性和良好的染色性等優點，而被賦予“人造羊毛”的美譽。然而，該纖維極易燃燒而引發火災，造成人類生命財產損失，因此，有必要開發阻燃聚丙烯腈纖維。

目前，國內外針對聚丙烯腈纖維的阻燃改性主要采用共聚法、共混法、化學改性法、熱氧化法和后整理法等。然而，時至今日，僅有共聚法實現了阻燃聚丙烯腈纖維的產業化，且該方法是將丙烯腈與氯乙烯或偏氯乙烯共聚成丙烯腈共聚物后通過濕法紡絲得到阻燃聚丙烯腈纖維，即腈氯綸。該纖維雖然阻燃性能優異，但是其存在的致命缺陷是燃燒時會釋放出氯化氫等腐蝕性有害氣體，煙霧較大，一旦發生火災將會產生更大危害。因此，隨著各國對無鹵阻燃聚丙烯腈纖維要求的不斷提高，以及人們對安全意識的不斷增強，對聚丙烯腈纖維的無鹵阻燃要求越來越高，使得腈氯綸的應用受到極大限制。

為了制備無鹵阻燃聚丙烯腈纖維，現有技術通常采用表面處理或共混改性對纖維進行阻燃改性。比如，表面處理方法中，采用水合肼直接處理聚丙烯腈纖維的方法制備無鹵阻燃聚丙烯腈纖維，或者采用胺類物質以及堿處理并螯合金屬離子的方式制備無鹵阻燃聚丙烯腈纖維。但是表面改性處理過程中會導致纖維強度嚴重下降。共混改性是阻燃劑直接添加至聚丙烯腈紡絲液中進而紡織成纖維，然而由于傳統的共混型阻燃劑的添加量較大或者阻燃劑與纖維基體的相容性較差，同樣會導致纖維力學性能下降的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種膨脹型阻燃劑及其制備方法和應用、阻燃聚丙烯腈纖維及其制備方法，所制備的膨脹型阻燃劑屬于無鹵阻燃劑，能夠實現聚丙烯腈纖維的優異阻燃性能和較高的強度。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種膨脹型阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：

將生物質成炭劑、磷?；噭┖偷谝粯O性溶劑混合，進行磷酰化反應，得到含磷生物質；

將所述含磷生物質、含氮物質和第二極性溶劑混合，進行取代反應，得到膨脹型阻燃劑。

優選的，所述生物質成炭劑包括海藻酸、海藻酸鹽、纖維素、半纖維素、木質素、單寧、環糊精、淀粉和殼聚糖中的一種或幾種。

優選的，所述磷?；噭┌ū交Ⅴ６?、三氯氧磷、三氯硫磷、焦磷酰氯、磷酸、植酸、焦磷酸、多聚磷酸和六氯環三膦腈中的一種或幾種。

優選的，所述生物質成炭劑與磷?；噭┑哪柋葹?:(1～10)；所述磷酰化反應的溫度為50～120℃，時間為1～12h。

優選的，所述含氮物質包括三聚氰胺、三聚氰氯、苯胺、對苯二胺、水合肼、尿素、硫脲、二乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和聚乙烯亞胺中的一種或幾種；所述含磷生物質與含氮物質的摩爾比為1:(1～20)，所述取代反應的溫度為50～100℃，時間為1～10h。

本發明提供了上述技術方案所述制備方法制備得到的膨脹型阻燃劑，包括生物質成炭劑基體和摻雜于所述生物質成炭劑基體中的磷和氮。

本發明提供了上述技術方案所述膨脹型阻燃劑在阻燃聚丙烯腈纖維中的應用。