[发明专利]表面化学改性阻燃聚丙烯腈纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种表面化学改性阻燃聚丙烯腈纤维的制备方法，主要解决现有技术中阻燃聚丙烯腈纤维生产工艺复杂、生产成本较高、阻燃效果较差的问题，通过采用表面化学改性的阻燃聚丙烯腈纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚丙烯腈纤维加入有机胺溶液进行胺化反应，然后用水清洗至水溶液呈中性，干燥后得到胺化聚丙烯腈纤维；(2)将步骤(1)中得到的胺化聚丙烯腈纤维加入到醛和含磷化合物的混合水溶液中，进行反应，得到所述阻燃聚丙烯腈纤维的技术方案，较好地解决了该问题，可以用于阻燃聚丙烯腈纤维的工业化生产中。

技术领域

本发明涉及一种阻燃聚丙烯腈纤维的制备技术领域。具体地说，本发明涉及一种不含卤族元素的表面化学改性阻燃聚丙烯纤维及其制备方法。

技术背景

聚丙烯腈纤维(俗称腈纶)是世界三大合成纤维之一，是由聚丙烯腈或者丙烯腈占85％以上的共聚物制得的，其弹性好，手感柔软，保暖性好，近似于羊毛，有“合成羊毛”之称，而且染色性好，色泽鲜艳，不霉变，因此用途广泛。但是，它最大的缺点是不阻燃，其氧指数仅为17％～18.5％，在合成纤维中属最低，是极易燃烧的合成纤维之一，这在很大程度上限制了聚丙烯腈纤维在纺织行业的推广，因此，提高其防火性能显得日益迫切，对聚丙烯腈纤维进行阻燃改性具有极其重要的理论及实际意义。随着市场竞争的加剧，各国纷纷开发适合不同用途的阻燃聚丙烯腈纤维，国外的阻燃聚丙烯腈纤维早已工业化，而我国的阻燃聚丙烯腈纤维的研究目前仍处在相对落后的阶段。

目前阻燃聚丙烯腈纤维制备方法按生产过程和阻燃剂的引入方式主要分为：共聚改性法、共混阻燃改性法、热氧化法、后整理法、表面化学接枝改性法。已经工业化的阻燃腈纶产品大多采用共聚阻燃改性方法而制得。共聚单体一般包括：氯乙烯、偏二氯乙烯等。最典型的产品我国抚顺有机化工厂从意大利引进的第一套腈氯纶生产装置生产的腈氯纶，其氧指数通常可以达到26-30％，具有良好的阻燃效果。但是腈氯纶在燃烧时发烟量巨大，会产生大量有害的气体，如氯化氢，而氯化氢气体是有毒的腐蚀性气体，会造成严重的环境问题，因此开发新型环境友好型无虑阻燃剂是当前研究的趋势。阻燃腈纶新产品的开发大多倾向于将含阻燃元素(磷系、氮系等)的单体与丙烯腈共聚，但此方法开发周期时间长，工艺优化慢。对于共混法进行阻燃改性，其工艺简单，生产灵活，适应范围广，但是其阻燃效果没有共聚得到的阻燃纤维优异，并且还要考虑阻燃剂在纺丝过程中的保留率，是否有堵孔现象、耐洗性、溶剂溶解性等因素，因此选择困难较大。对于后整理阻燃改性方法来说，其方法简单，生产成本低，但是不耐水洗，耐久性差。表面化学接枝改性的方法可以很好地改善后整理阻燃改性的缺点，即采用化学键相连的方式代替范德华力吸附在纤维表面的方式，将阻燃剂引入到纤维表面，从而解决不耐水洗的问题。

专利CN 106948172 A中，发明人通过溶胶-凝胶的方式将硅烷、植酸与尿素引入聚丙烯腈织物表面，但是这种方式也存在不耐水洗的问题；专利CN 106988121 A中，发明人通过紫外光接枝技术首先在纤维表面引入甲基丙烯酸缩水甘油酯，再通过胺化和磷酸化的反应接入含磷基团，此方法过程繁琐，不宜大规模推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中阻燃聚丙烯腈纤维生产工艺复杂、生产成本较高、阻燃效果较差的问题，提供一种表面化学改性阻燃聚丙烯腈纤维的制备方法，通过对聚丙烯腈纤维的后化学改性处理的方法，将含磷官能团引入纤维表面，从而赋予成品纤维良好的阻燃性能，且简单易行，成本低廉。

为了解决所述上述问题，本发明采用的技术方案为：一种表面化学改性的阻燃聚丙烯腈纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚丙烯腈纤维加入有机胺溶液进行胺化反应，然后用水清洗至水溶液呈中性，干燥后得到胺化聚丙烯腈纤维；

(2)将步骤(1)中得到的胺化聚丙烯腈纤维加入到醛和含磷化合物的混合水溶液中，进行反应，得到所述阻燃聚丙烯腈纤维。

上述技术方案中，优选将步骤(2)中反应完成后的的纤维烘干，得到所述阻燃聚丙烯腈纤维。