[发明专利]一种阻燃聚乙烯醇/SiO2复合纤维的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种阻燃聚乙烯醇/SiO₂复合纤维的制备方法，可应用于化学纤维制造等领域。

背景技术：

聚乙烯醇(PVA)是为数不多的已实现工业化生产的可从天然气制备的通用高分子材料，其多羟基强氢键的特点使其具有优良的水溶性、生物相容性、阻隔性、耐溶剂性及力学性能。聚乙烯醇具有良好的成纤性、成膜性、粘接性、生物降解性和环境友好性能，在纤维、薄膜、粘合剂和生物医学材料等领域具有广泛用途。在日益增多的废弃高分子材料严重污染环境的局面下，作用日显重要。

但是，聚乙烯醇纤维弹性、染色性、耐热水性能差，易于燃烧，阻燃性能差，其极限氧指数(LOI)只有18.5，这些缺陷严重影响了其应用。在此形势下，研制、开发和生产阻燃聚乙烯醇纤维已是我国化学纤维制造业的一个重要课题。

目前制造阻燃聚乙烯醇纤维的方法主要有共聚阻燃改性、共混阻燃改性、化学络合交联法三种。

共聚阻燃改性：由85～88％氯乙烯(VC)和13％～15％醋酸乙烯(VAC)共聚可制得耐燃的氯醋纶。共聚可用三氯化铝或三氟化硼为催化剂，在加热下进行，采用干法纺丝。但氯醋纶的耐酸碱性不如氯纶。

共混阻燃改性：利用PVA大分子羟基的乳化能力，可使疏水和亲水的微粒均能在纺丝原液中获得良好的分散，固此可采用共混的方法来使纤维阻燃。用于PVA纤维阻燃的元素有P、N、Si、Cl、Sb-Br、Sb-Cl等。PVA可与PVC共混，制取水溶性纺丝原液，然后在上述原液内加入微细粉末状阻燃剂锡化物，制得性能优良的PVA-PVC共混纤维。极限氧指数可达35.9，阻燃效果持久，可经得住反复水洗。PVA与PVA/PVC接枝共聚物共混，该纤维于1968年在日本试制成功，我国称作维氯纶，极限氧指数＞30。

纯PVA纤维在缩醛化后，阻燃性下降；PVA中混入PVC后，阻燃性显著提高，PVC含量愈多，产品的阻燃性愈好。共混纤维中加入锡系阻燃剂后，阻燃性进一步提高。北京维尼纶厂研究所对几种成品纤维的LOI测定结果如下：普通维纶LOI为18.47；PVA∶PVC＝60∶40的LOI为26.3；PVA∶PVC∶SnO₂＝60∶40∶0.8的LOI为36.1。(臧已，董纪震《PVA纤维通讯》，1992年第1期)

日本可乐丽公司还在单一的PVA原液中混入以锡化物为主的阻燃剂制得了阻燃维纶，其LOI值为30～33(JP11200152)。国内采用添加溴锑系阻燃剂共混改性的技术路线，制得了LOI为28～30的阻燃维纶。该阻燃剂的主要组分是十溴二苯醚和三氧化二锑。这类阻燃剂较稳定，在凝固浴和醛化浴中无析出，热处理时不分解，而且用量较少。此外，四溴双酚A、三-(2，3-二溴丙基)磷酸酯(DBPP)、三-(2，3-二氯丙基)磷酸酯(DCPP)等都可作为添加型阻燃剂加到PVA原液之中，尤其是同时添加DBPP和Sb₂O₈的PVA纤维阻燃效果很好，LOI值可达32～33。

四川维纶厂生产了阻燃维纶。工艺方法是在原液制备过程中添加有阻燃作用的卤化物和金属氧化物，产品的LOI值也能达到30。上海维纶厂生产的阻燃维纶是通过化学反应结合了有机氯阻燃物，同时再添加胶体状的金属氧化物作为协同阻燃剂。(郑东朝，许诸《维纶通讯》1996年第3期)

化学交联法：日本可乐丽公司在PVA中，加入25％～80％的PVC和0.02～0.5％的硼酸或硼酸盐，配成纺丝原液然后在Na₂SO₄浓度较低的碱性凝固浴(NaOH)中进行湿法纺丝(JP10046428)。这样毋需缩醛化处理，即可制得耐水溶性、阻燃性优良的维纶。对于PVA有凝胶化作用的物质，除了上述硼化物之化还有很多无机和有机化合物，如铜盐(CuSO₄，CuCl₂)、锆盐(ZrCl₄)、间苯二酚、邻苯二酚、苯三酚等。

虽然以上阻燃方法能获得相应的阻燃效果，但由于其中含有大量卤元素，故而一方面在制备时容易腐蚀设备，另一方面在燃烧过程中要生成腐蚀性、毒性很大的卤化氢气体。