[发明专利]一种金属离子接枝改性制备阻燃纤维素纤维的方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃纺织品技术领域，具体涉及一种金属离子(碱金属、碱土金属、过渡金属)接枝改性制备阻燃纤维素纤维的方法。

背景技术

火灾安全在现代生活中越来越重要，而广泛使用于现代生活中的可燃高分子材料已成为引发火灾，特别是城市火灾中建筑火灾的主要着火材料之一。这些材料在火灾中的危险性日益受到人们的关心和重视。近些年来，世界上由于纺织品引起的火灾不断增加。对由火灾引起的死亡事故进行调查的结果表明，由室内装饰品及纺织品引起的火灾占第一位，同时，研究发现，可燃性纺织品燃烧时释放的有害气体对人体的危害程度大大超过阻燃性纺织品。因此为防止火灾，生产阻燃纤维已愈来愈受到人们的重视。

在阻燃高分子材料的开发进程中，国际上经历了最初使用无机盐及金属氧化物作为材料表面处理阻燃剂，采用有机卤素类阻燃剂、使用磷系有机无机阻燃剂、有机高分子阻燃剂的阶段。对于卤素、氮、磷类阻燃剂，卤素在使用过程中会产生有毒气体，会对人体造成二次伤害，并且污染环境；而氮、磷阻燃剂虽然为非卤素阻燃剂，但在生产过程中、遇火燃烧和废弃后也存在环境污染的问题。因此，研究探索绿色阻燃技术是阻燃材料的发展趋势，也是阻燃纤维素纤维技术的发展趋势。

纤维素是世界上最大的可再生资源，日益受到社会的重视，纤维素纤维是最早成为纺织纤维的化学纤维，以自然界可不断再生的天然纤维为原料而制得。纤维素纤维在人造纤维中历史悠久，用途广泛，由于它的原料来源广，可完全生物降解，有优异的吸湿性、透气性、衣着舒适、良好的染色性和生态相关性，从而在人造纤维的生产和应用中占有稳定的地位；对纤维素的改性被认为是对纤维素资源进一步开发利用的前奏，接枝共聚是纤维素改性的一种重要方式。纤维素纤维的阻燃改性，目前已有相关专利技术公开，如CN103696030A、CN103696029A和CN103668521A分别公开了一种非水溶性硅酸盐(硅酸锆、硅酸铝、硅酸镁)阻燃粘胶纤维的制备方法，其通过将粒径<5μm的微米级硅酸盐粉体加到适量去离子水中，处理制得硅酸盐分散液，将制得的硅酸盐分散液按粘胶纤维质量的5％-40％加入粘胶溶液中并充分搅拌，常规纺丝最终制得阻燃粘胶纤维产品。

目前PROBAN和PYROVATEX是国际市场上最著名的阻燃棉织物商品。PROBAN工艺主要是采用四羟甲基氯化磷与酰胺的低分子预缩体处理棉织物，后经氨熏处理得到的。PYROVATEX工艺则是采用Pyrovatex CP阻燃剂N-羟甲基-3-(二甲氧基膦酰基)丙酰胺及其工艺技术对棉织物进行处理。这两种阻燃棉织物都具有阻燃效果好、阻燃耐久性强、耐洗涤等优点，但是也存在甲醛含量、织物手感及强力损失等缺点。如专利CN100494557C,CN102162188A等采用的都是含磷、氮的阻燃剂，此类阻燃技术虽然都是采用非卤素类阻燃剂，但是由于采用了磷系阻燃剂，在生产过程、遇火燃烧及废弃后也存在环境污染问题。因此开发环境友好的阻燃剂和阻燃技术也是阻燃领域发展的方向。近年来也出现了些新型的硅系、硼系阻燃剂，如CN101413214A就是在磷/氮阻燃剂中引入了硅，其中硅起到了阻燃协效的作用。

上述再生纤维素纤维及其织物阻燃改性采用的阻燃剂基本上都是含有磷、氮、卤素等元素的化合物，由于采用了磷系阻燃剂，在生产过程、应用及废弃后也存在环境污染问题；二者的阻燃机理不同，造成阻燃剂添加量过多，过多的阻燃剂附着在纤维表面，最终影响产品的阻燃效果，而且浪费原料。

发明内容

基于上述现有技术中存在的技术问题，本发明摒弃传统的含卤素、磷、氮、硫等阻燃剂，提出了一种金属离子接枝改性制备阻燃纤维素纤维的方法，该方法工艺简单、易操作，制备出的纤维素纤维在较少金属盐阻燃剂加入的情况下，就能够达到理想的耐热、阻燃效果，本发明制备得到的产品具有本质阻燃性。

其技术解决方案包括：

一种金属离子接枝改性制备阻燃纤维素纤维的方法，依次包括以下步骤：

a纤维素纤维的接枝反应，选取烘干后的纤维素纤维，并将其加入到由马来酸酐与N-N二甲基甲酰胺组成的混合溶液中，控制温度在90～110℃加热3h，得接枝后的纤维素纤维，其中，所述纤维素纤维与马来酸酐的质量比为1：3～6，所述马来酸酐与所述N-N二甲基甲酰胺的质量比为5:6；

b将步骤a所得接枝后的纤维素纤维进行水洗、丙酮洗涤后，得改性纤维素纤维；

c将步骤b所得改性纤维素纤维放入一定摩尔量的金属离子的盐溶液中，控制温度在10℃～40℃磁力搅拌1-2h后取出，用去离子水洗涤至中性，干燥后得金属离子接枝的阻燃纤维素纤维；