[发明专利]阻燃纤维素纤维、其应用及其制备方法

说明书

本发明提供用于纺织用途的具有改进的使用性能的阻燃纤维素再生纤维，其例如也满足工业洗涤要求；其用于生产纱线和平面构型物品（Fl?chengebild）的用途，以及制备此种纤维的方法。

背景技术

作为纤维素再生纤维，现在主要已知的是粘胶法纤维，并且在全球范围内为了标准应用在用于织物和非织造物领域中以0.8-16 dtex的单纤纤度生产。在文献中描述了各种各样的化学品用于粘胶纤维的阻燃整理。其中主要使用基于卤素、硅和磷的阻燃剂。

在专利文献US2678330中描述了为此目的使用双(2,3-二氯丙基)氯膦酸酯。出版物GB1158231提及了使用三(1-溴-3-氯-2-丙基)磷酸酯。专利文献FR2138400描述了液态多溴苯的使用，并特别优选六溴苯。由于液态阻燃剂只被包埋于纤维结构中，而未与纤维素成分形成键合，所以所述化学品向纤维外的迁移明显高于使用固体物质的情况。尤其在高温多次干燥后（例如在隧道式烘干机中），纤维的阻燃性能会明显下降。

在苏联专利SU661047中也描述了卤代化合物例如六氯环己烷、卤代苯和三(二溴-丙基)磷酸酯的使用。含卤素阻燃剂的使用在近年出于环境考虑已大量减少并且对于将来的研发表现为不可持续的解决方案。例如，三(二溴丙基)磷酸酯甚至被Oeke-Tex?协会列为禁用阻燃剂。

其阻燃效果基于使用硅酸盐的粘胶纤维-例如描述于专利WO9313249或CN1847476中的，是对环境无害的，却远远无法满足现代纺织工业对机械纤维性能和耐洗性的要求。根据现今的知识水平，只有不含卤素的完全不溶于水的固体含磷阻燃剂才能完全满足所希望的对环境、阻燃性能、纺织数据和其它的使用性能的要求。

专利EP0836634描述了一种阻燃再生纤维，其根据莱塞尔工艺制成并且理论上满足上述要求。但是，这里使用的含磷化合物不能以大工业规模生产并因此过于昂贵，使得所述纤维对于实际应用来说不是替代品。

基于在标准粘胶工艺中混入含磷颜料的阻燃粘胶纤维的制备也描述于中国专利CN 101215726、CN101037812和CN1904156中。但是，在这些专利中描述的纤维未满足现代纺织工业及其客户的高要求，如之后参考试验所示的（表1）。

专利 DE4128638A1或 DE102004059221A1描述了在使用各种分散剂体系的条件下基于2,2’-氧基双[5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂磷杂环己烷]2,2’二硫化物的阻燃剂分散体，并且也提及了此分散体用于粘胶纤维阻燃整理的用途。

EP1882760也描述了在使用基于2,2’-氧基双[5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂磷杂环己烷]2,2’二硫化物的阻燃分散体的条件下制备阻燃粘胶纤维。这里作为该发明最重要的特征描述的是最大10 微米的粒度和由此在纺丝前纺丝原液必须通过具有最大10 μm网目的过滤器清洁。但已证明，此标准不足以生产出满足这里所述要求的纤维。在EP1882760中描述的最大10 μm的粒度对于粘胶长丝，即连续长丝也许是足够的，但却远未满足具有约1-4 dtex 纤维细度的现代短纤维产品的要求；1.3 dtex 纤维具有约10 μm的直径。

现今，标准粘胶纤维广泛用于轻便时尚织物。但是低强度（尤其在湿状态下）、高伸长率和织物平面收缩大限制了粘胶纤维的使用。这样的纺织特性不允许使用于例如需要经常洗涤（尤其在工业洗涤中）纺织品领域。这里衡量洗涤适用性的一个标准是织物平面收缩。为能够方便地定量记录织物平面收缩，利用其与湿模量的关系，所述湿模量按照BISFA的规程测量并因此以下简称为BISFA-湿模量（BISFA，Testing methods viscose, modal, lyocell and acetate staple fibres and tows, 2004版）。

对于粘胶纤维，织物平面收缩（洗涤后）与BISFA-湿模量之间的关系自上世纪70年代就已公开（Szeg?, L., Faserforsch, Text. Techn.; 21(10), 1970）。BISFA-湿模量为2时，则可推出缩水率为15-20％，BISFA-湿模量为5时，缩水率已减少到4-7％（参见图1）。

在现有技术中已知的或商购可得的纤维均通过标准粘胶法生产。对于阻燃粘胶纤维来说，虽然它们显示出相对好的机械纤维数据，这是因为磷含量非常低。但是，以各种各样基于磷的阻燃剂的研究已表明，超过2.8％的磷含量才将获得足够的阻燃性。阻燃性与换算成纯磷的阻燃剂含量非常好地相互关联。