[发明专利]一种阻燃腈纶纤维及其制备方法

说明书

本发明提供了一种阻燃腈纶纤维及其制备方法。本发明提供的阻燃腈纶纤维包括共聚改性腈纶纤维、有机胺和金属离子反应的产物。本发明的阻燃腈纶纤维具有优异的阻燃性能和力学性能，并且其制备工艺简单，适合工业推广。

技术领域

本发明涉及一种阻燃腈纶纤维及其制备方法。

背景技术

腈纶(聚丙烯腈纤维)是世界三大合成纤维之一，作为三大合纤的重要品种之一，腈纶由于具有良好的柔软性、保暖性和染色性等一系列类似羊毛的优异性能，使其在服装、装饰、产业等领域均得到了广泛的应用。但是，它最大的缺点是易燃，其氧指数仅为17％-20％，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。

目前阻燃聚丙烯腈纤维制备方法按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。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。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，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，但是需要考虑阻燃剂在纺丝过程中的保留率，耐洗性、溶剂溶解性等因素，因此开发周期时间也较长。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。其氧指数通常可以达到26-33％，具有良好的阻燃效果。但是由于在共聚过程中含氯量一旦下降，其阻燃效果就会很差，因此含氯单体通常引入量大，通常达到质量百分比为43-55wt％，这也导致了腈氯纶在燃烧时发烟量巨大，会造成严重的环境问题。并且由于大量含氯单体的引入，使得腈氯纶的纺丝工艺不得不将采用与通用腈纶不同的聚合和湿法纺丝工艺，这对工厂来说，改造聚合和纺丝装置将是巨大的成本投入。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，但处理时间久使得工艺操作上有所困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中阻燃腈纶纤维生产工艺复杂、阻燃效果较差的问题，提供一种表面化学改性和共聚改性相结合的阻燃腈纶纤维的制备方法，通过腈纶纤维首先与少量偏二氯乙烯进行共聚，再将共聚改性腈纶纤维用有机胺溶液处理，发生加成、环化反应使得纤维表面引入大量的N、O原子，继而再与金属离子络合，形成金属络合纤维，从而赋予成品纤维良好的阻燃性能。

本发明的第一方面提供一种阻燃腈纶纤维，其包括共聚改性腈纶纤维、有机胺和金属离子反应的产物。

根据本发明的一些实施方式，所述共聚改性腈纶纤维选自腈氯纶纤维。

根据本发明的一些实施方式，所述腈氯纶纤维包括丙烯腈、第二单体、第三单体的共聚产物，其中第二单体选自醋酸乙烯酯和丙烯酸甲酯中的一种或两种；第三单体选自偏二氯乙烯。

根据本发明的一些实施方式，所述丙烯腈、第二单体和第三单体的质量百分比为(75-90)：(2-10)：(5-15)。

根据本发明的优选实施方式，所述丙烯腈、第二单体和第三单体的质量百分比为(78-87)：(5-10)：(8-12)。

根据本发明的一些实施方式，所述有机胺选自水合肼和乙二胺中的一种或两种。

根据本发明的一些实施方式，所述金属离子选自锌离子、铁离子和铜离子中的一种或多种。

根据本发明的一些实施方式，所述共聚改性腈纶纤维、有机胺和金属离子的质量比为1:(0.5-5):(0.25-4)。

根据本发明的优选实施方式，所述共聚改性腈纶纤维、有机胺和金属离子的质量比为1:(0.75-5):(0.25-3)。

本发明的第二方面提供了一种阻燃腈纶纤维的制备方法，其包括以下步骤：