[发明专利]一种阻燃改性聚丙烯腈纤维

说明书

本发明公开了一种阻燃改性聚丙烯腈纤维的制备方法，先使用硅烷偶联剂对硼酸盐晶须进行表面处理，得到硅烷化硼酸盐晶须；然后将硅烷化硼酸盐晶须和聚丙烯腈通过混纺制备聚丙烯腈纤维，再利用紫外光接枝技术将甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯腈纤维得到改性聚丙烯腈纤维，最后通过改性聚丙烯腈纤维与磷酸、尿素反应得到具有阻燃性的改性聚丙烯腈纤维。本发明将硼酸盐晶须引入聚丙烯腈，有效提高了纤维的机械强度、导热能力；通过化学接枝甲基丙烯酸甲酯接枝在聚丙烯腈纤维表面，并与磷酸、尿素相互作用，将阻燃磷、氮元素引入纤维分子表面，有效提高了改性聚丙烯腈纤维的阻燃性能。

技术领域

本发明涉及纺织品技术领域，具体涉及一种阻燃改性聚丙烯腈纤维。

背景技术

聚丙烯腈是一种化合物，由单体丙烯腈经自由基聚合反应而得到，为白色或略带黄色的不透明粉末。聚丙烯腈耐化学试剂，特别是无机酸、漂白粉、过氧化氢及一般有机试剂。聚丙烯腈主要用于制造聚丙烯腈纤维(晴纶)，耐候性和耐日晒性好，在室外放置18个月后还能保持原有强度的77％。聚丙烯腈的研发趋势，可以归纳为二个方面；其一，是新成纤工艺研究，如采用增塑剂法，合成聚丙烯腈共聚物，以期降低聚丙烯腈大分子间的相互作用从而降低聚合物的熔点，来采用熔融纺织工艺或提高干喷湿纺工艺中纺丝浆液的浓度，达到提高成纤后原丝力学性能的目的。其二，是研究聚丙烯腈纤维的新品种，例如阻燃性聚丙烯腈纤维，高收缩性聚丙烯腈纤维，抗静电聚丙烯腈纤维，高吸水率聚丙烯腈纤维等。

聚丙烯腈纤维是一个量大面广的合成纤维品种，国内年均用量近100万吨，涉及了服用、装饰和工业等三大应用领域，与人们的日常生活、生产活动密切相关。但是聚丙烯腈纤维的极限氧指数只有18％，一遇火源极易燃烧，且纤维在剧烈燃烧过程中释放出氰化氢、一氧化碳、乙腈等有毒有害气体，从而对人体产生致命的二次危害。因此，研究并提高聚丙烯腈纤维的阻燃性能具有十分重要的应用意义。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种阻燃改性聚丙烯腈纤维，首先对聚丙烯腈纤维进行预处理，再利用甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯腈纤维得到改性聚丙烯腈纤维，最后利用尿素和磷酸对改性聚丙烯腈纤维进行改性得到阻燃改性聚丙烯腈纤维，得到的阻燃改性聚丙烯腈纤维具有阻燃性能好、且降低纤维的热性能等优点。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种阻燃改性聚丙烯腈纤维，改性聚丙烯腈纤维的制备方法包括如下步骤：

(1)硼酸铝改性：将乙醇和蒸馏水按9:1的重量比混合制备溶剂，并用乙酸将其pH调节至4.0–5.0，配置质量分数为5％的硅烷偶联剂，进行反应使用磁力搅拌装置将混合物搅拌1h预水解。将10g硼酸盐晶须通过超声分散在50g蒸馏水中。加入4g预水解的硅烷偶联剂混合搅拌10min，静置反应30min。过滤在120℃的真空烘箱中干燥24h后，获得硅烷化硼酸铝晶须。

(2)将改性后的0.5g硅烷化硼酸铝晶须和10g聚丙烯腈，溶于50gN-N-二甲基甲酰胺,用恒温磁力搅拌器在8℃下，磁力搅拌12h,然后在数控超声波清洗器下超声3h,得到分散均匀的纺丝溶液。通过纺丝机得到聚丙烯腈纤维，将得到静电纺丝膜放置在真空干燥箱内，在90℃下，抽真空干燥12h除去多余的溶剂和水分。

(3)按质量为1：18：60配置二苯甲酮和甲基丙烯酸甲酯和丙酮配置的混合溶液，将10g(2)制备的聚丙烯腈纤维按质量比为1：5置于混合液中，升温至40℃反应浸泡2h，再用紫外灯照射0.5h，过滤洗涤、真空干燥，得到改性聚丙烯腈纤维；

(4)将10g(3)制备的改性聚丙烯腈纤维置于反应釜中，滴入20g磷酸，升温至150℃，保温反应6h，降温至100℃，加入适量40g尿素，在100℃下保温搅拌反应3h，过滤干燥，冷却至室温，水洗烘干，得到阻燃改性的聚丙烯腈纤维。

优选地