[發明專利]燃燒智能膨脹響應聚苯硫醚復合纖維及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210533741.0
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN114892302A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 湯宇澤;張帆;倪明達
• 申請（專利權）人: 湯宇澤
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/07
• 代理公司: 西安杜諾匠心專利代理事務所(普通合伙) 61272
• 代理人: 葉厚平

一種燃燒智能膨脹響應聚苯硫醚復合纖維及其制備方法和應用，其中方法包括：將93?97wt％聚苯硫醚樹脂、0.5?2.0wt％石墨烯負載鐵族氧化物和2.5?5.0wt％高溫膨脹阻燃劑攪拌混合，干燥得到混配物；將混配物共混造粒，得到聚苯硫醚/石墨烯負載鐵族氧化物/高溫膨脹阻燃劑材料的復合母粒；將復合母粒轉移至干燥設備中進行預結晶和干燥處理，得到含水率小于50ppm的共混粒料；將共混粒料在200?350℃下通過擠出注塑或熔融紡絲制備得到含石墨烯負載鐵族氧化物為0.5?2.0wt％，含高溫氣相阻燃劑為2.5?5.0wt％的聚苯硫醚復合纖維。本發明基于石墨烯負載鐵族氧化物中石墨烯的高阻隔性和鐵族氧化物的高溫氧化催化性，通過在體系中引入石墨烯負載鐵族氧化物，提高聚苯硫醚復合纖維的燃燒催化炭化性能。

技術領域

本發明涉及熱防護織物材料領域，具體涉及一種燃燒智能膨脹響應聚苯硫醚復合纖維及其制備方法和應用。

背景技術

聚苯硫醚(PPS)是70年代初開發的一種耐高溫材料，具有良好的阻燃性、耐熱性、耐化學腐蝕性和力學性能，在軍工、熱防護、化學防護等苛刻工況環境領域具有廣闊的應用前景。但是，在高溫灼燒條件下，PPS材料吸熱熔融收縮，熱釋放速率、總熱釋放量、煙塵釋放量高，熱量的縱向傳遞，易造成二次灼燒上海和煙霧嗆傷，難以在熱防護領域應用。因此，亟需開發一種具有高隔熱的阻燃材料，以阻隔燃燒熱量的縱向傳遞，從而提高熱防護效果。

目前，專利CN201910814029.6，在防護服夾層中添加氣凝膠用于提高防護服的隔熱性能，取得一定得效果。但是，氣凝膠厚度較大，致使防護服的體積增加，降低了活動的便利性。而PPS阻燃防護材料的研究專利CN202210046419.5和CN202210058589.5，主要制備了低熱釋放和煙釋放性的PPS納米復合材料，并沒有解決PPS復合材料熱量縱向傳導的難題。

因此，基于聚苯硫醚進一步開發新型PPS復合材料，以達到防護材料隔熱性與輕便性，具有顯著的意義。

發明內容

基于此，本發明提供了一種燃燒智能膨脹響應聚苯硫醚復合纖維及其制備方法和應用，以解決現有技術的防護服材料存在體積大，以及熱量縱向傳導差的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種燃燒智能膨脹響應聚苯硫醚復合纖維，由以下質量分數的組分制備而成：聚苯硫醚樹脂93-97wt％，石墨烯負載鐵族氧化物0.5-2.0wt％，高溫膨脹阻燃劑2.5-5.0wt％。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述聚苯硫醚樹脂為紡絲級聚苯硫醚樹脂，其相對分子質量為3-5萬。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述石墨烯負載鐵族氧化物采用氧化石墨烯與鐵族氧化物的前驅體為原料，通過水熱反應進行合成。

作為本發明的進一步優選技術方案，水熱反應進行合成所述石墨烯負載鐵族氧化物時，氧化石墨烯與鐵族氧化物的質量比為1:6-1:4。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述鐵族氧化物為三氧化二鐵、氧化鈷、氧化鎳的一種或多種的混配物。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述高溫膨脹阻燃劑為十溴二苯乙烷、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽的一種或多種的混配物。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述高溫膨脹阻燃劑的降解溫度大于330℃。

根據本發明的另一方面，本發明還提供了一種燃燒智能膨脹響應聚苯硫醚復合纖維的制備方法，包括以下步驟：

1)按質量百分數進行計算，將93-97wt％聚苯硫醚樹脂、0.5-2.0wt％石墨烯負載鐵族氧化物和2.5-5.0wt％高溫膨脹阻燃劑攪拌混合，干燥，得到混配物；

2)將步驟1)得到的混配物在200-350℃下共混造粒，得到聚苯硫醚/石墨烯負載鐵族氧化物/高溫膨脹阻燃劑材料的復合母粒；