溶剂法制备阻燃抗融纤维纺丝原液的方法

摘要

本发明公开了一种适合产业化生产的溶剂法制备阻燃抗融纤维纺丝原液的方法，所述方法是将聚合度为300～1000的粉碎并调湿后，与离子液体的水溶液以10∶90～20∶80的重量比混合均匀，加入含有硅酸盐的溶解液进行溶解混合，之后经脱泡和过滤得到阻燃抗融纤维纺丝原液；纤维素粉末和离子液体水溶液混合时先在带搅拌器的混合桶中初混合后，再喂入双螺杆挤出机，并在70～100℃下搅拌10～60min；由于采用了本发明的技术方案，使生产阻燃抗融纤维纺丝原液工艺更为简单、环保，降低了能耗适合了产业化生产，改善了再生纤维素材料的湿态强度。

权利要求

1.溶剂法制备阻燃抗融纤维纺丝原液的方法，其特征在于，所述方法是：纤维素粉末和离子液体水溶液混合时先在带搅拌器的混合桶中初混合后，再喂入双螺杆挤出机，并在70～100℃下搅拌10～60min；

然后将聚合度为300～1000的浆粕粉碎并调湿后，与离子液体的水溶液以10∶90～

20∶80的重量比混合均匀，加入含有硅酸盐的溶解液进行溶解混合，之后经脱泡和过滤得到阻燃抗融纤维纺丝原液；

所述调湿后将纤维素浆粕粉末重量含水率2％～5％；

所述硅酸盐为模数1～3.5的硅酸钠或硅酸钾或二者的混合物，加入量为相对a-纤维素质量的1～50％；

所述离子液体阴离子为Cl-和Br-的一种或两种，阳离子为取代基咪唑；

所述离子液体的水溶液在与粉末混合之前经减压蒸浓至重量含水率≤10％。

2.如权利要求1所述的溶剂法制备阻燃抗融纤维纺丝原液的方法，其特征在于：所述硅酸盐的加入量为a-纤维素质量的10～20％。

说明书

溶剂法制备阻燃抗融纤维纺丝原液的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及划线技术领域，尤其涉及一种纤维纺丝原液的制备方法。

背景技术

[0002] 传统的粘胶纤维生成过程中大量NaOH、H2SO4和CS2，放出H2S等有毒气体和含锌废水，对空气和水造污染，使生态环境遭到破坏。我国是世界上粘胶纤维生产大国，粘胶纤维在世界上占很大的比例。近年来，由于世界各国十分重视环境保护，粘胶纤维的生产目前主要集中在一些发展中国家。许多发达国家一方面加强对粘胶工艺中污染问题的处理的研究，提出了减少使用CS2的工艺和解决生产中的三废问题，另一方面也看好纤维素纤维的新工艺，即采用溶剂生产纤维素纤维。

[0003] 溶纺纤维技术不需要碱化、老成、磺化、熟成及复杂的后处理工序，溶纺纤维生产工艺与传统的粘胶纤维生产工艺相比有很大的优越性：基本上采用封闭式生产，溶剂几乎完全回收，不产生三废，因此根本不会对环境造成破坏；另一方面粘胶纤维生产工艺复杂，能耗大，而溶纺工艺简单，溶剂法，其制备过程只有溶解、纺丝和溶剂回收，能耗少。另外纤维性能也优于粘胶纤维，所以有“21世纪的绿色纤维”之称。

[0004] 与此同时，在车辆、公共建筑物、家庭和办公室内，防火问题愈益引起人们的关注，为了减少织物火灾的危害，各国制定了各种纺织品的阻燃标准和使用法规。以织物种类和使用场所来限制非阻燃织物，因此，阻燃纤维及织物得到了很快的发展。

[0005] 近年来，国外市场上出现了数种较好的阻燃抗熔融纤维。如美国的永久性阻燃抗熔融纤维(PFR Rayon)、阿维斯科公司的永久性阻燃抗熔融纤维，日本Diawabo公司的HFG纤维(添加剂为氯化磷酸酯)，钟纺公司的BeLL FLame纤维，奥地利Lenzing公司的Lenzing阻燃抗熔融纤维，瑞士原Sandoz公司(现CLariant)的SandofLam 5060(ExoLit5060)阻燃剂及纤维，芬兰凯米拉等公司的VisiL粘胶/聚硅酸盐复合纤维等。

[0006] 国内在1990年前后曾经出现过阻燃抗熔融纤维的研制开发的一个高潮，有多家企业、科研院所及高校参与，采用的均是SandofLame5060类阻燃剂，但是由于阻燃剂进口价格过高而国内生产的阻燃剂的质量又达不到纺丝要求，最终没有进行工业化生产。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、能耗少、适合产业化生产的溶剂法制备阻燃抗融纤维纺丝原液的方法。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：溶剂法制备阻燃抗融纤维纺丝原液的方法是将聚合度为300～1000的粉碎并调湿后，与离子液体的水溶液以10∶90～20∶80的重量比混合均匀，加入含有硅酸盐的溶解液进行溶解混合，之后经脱泡和过滤得到阻燃抗融纤维纺丝原液。

[0009] 所述调湿后将纤维素浆粕粉末重量含水率2％～5％；

[0010] 所述离子液体阴离子为Cl-和Br-的一种或两种，阳离子为取代基咪唑；所述离子液体的水溶液在与粉末混合之前经减压蒸浓至重量含水率≤10％；

[0011] 所述硅酸盐为SiO2的前驱物其模数(SiO2∶Na2O)为1～3.5的硅酸钠、硅酸钾或二者的混合物，加入量为相对a-纤维素质量的1～50％，优选10～20％。

[0012] 纤维素粉末和离子液体水溶液混合时先在带搅拌器的混合桶中初混合后，再喂入双螺杆挤出机，并在70～100℃下搅拌10～60min。

[0013] 硅酸盐作为SiO2的前驱物加入到溶解液后，经过搅拌，充分溶解，生成纳米级的SiO2，该纳米化的SiO2，不仅具有良好的阻燃性能，而且在过滤步骤中，不容易造成滤网的堵塞，具有良好的过滤性能，从而保证了生产的顺利进行；同时，在纺丝步骤中，纳米化的SiO2可以均匀地分布于再生纤维素基体中，一方面可以降低SiO2的添加量，减少对纤维素物理机械性能的影响，另一方面，高阻燃活性的纳米化的SiO2可以解决阻燃性与材料物理机械性能之间的矛盾；同时纳米SiO2颗粒作为异相成核剂可以诱导纤维素分子结晶，形成更多的微晶结构，并提高纤维素的结晶度，从而提高再生纤维素/SiO2纳米复合材料的力学性能。较高的结晶度以及均匀的微晶结构也可以降低再生纤维素的湿态润胀效应，保证湿态下纤维素的分子取向，并能防止纤维素因吸湿而使氢键过多地断裂，从而改善再生纤维素材料的湿态强度。

[0014] 由于采用了上述技术方案，使生产阻燃抗融纤维纺丝原液工艺更为简单、环保，降低了能耗适合了产业化生产，改善了再生纤维素材料的湿态强度。

具体实施方式

[0015] 下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

[0016] 实施例1：

[0017] 将聚合度为300～1000的竹纤维浆粕粉碎成竹纤维素末、调湿，含水率达到2％，-将阴离子为Cl、阳离子为取代基咪唑的离子液体的水溶液在减压下蒸浓，使其含水率达到
10％，将调湿后的竹纤维素末和离子液体水溶液以重量比10∶90混合，配成60L溶解液；
之后将20kgSiO2含量为21％的九水硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)，加入到60L溶解液中，在70℃下搅拌60min形成淡黄色糊状物，制得总固质量含量为9.55％，氢氧化钠质量含量7.24％的粘胶，再经脱泡、脱水、过滤制得1.5D阻燃抗熔融竹纤维纺丝原液。

[0018] 之后将上述制得的纺丝原液进行纺丝即可制得1.5D阻燃抗熔融竹纤维。

[0019] 纤维指标：干断裂强度：2.13cN/dtex；湿断裂强度：1.12cN/dtex；干断裂伸长率：20.4％；线密度偏差率：-1.2％；白度：79％；含油率：0.18％；回潮率：12.1％；极限氧指数(LOI)27.5。

[0020] 实施例2：

[0021] 将聚合度为300～1000的竹纤维浆粕粉碎成竹纤维素末、调湿，含水率达 到2％，将阴离子为Br-、阳离子为取代基咪唑的离子液体的水溶液在减压下蒸浓，使其含水率达到8％，将调湿后的竹纤维素末和离子液体水溶液以重量比20∶90混合，配成80L溶解液；之后将10Kg SiO2含量为49％的硅酸钠(Na2SiO3)，加入到80L溶解液中，在85℃下搅拌