[发明专利]聚乙烯醇增强改性无卤阻燃聚丙烯腈复合纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚丙烯腈复合纤维及其制备技术领域，具体涉及一种聚乙烯醇增强改性无卤阻燃聚丙烯腈复合纤维及其制备方法。

背景技术

聚丙烯腈纤维(商品名腈纶)具有优异的耐磨性，良好的保暖性(俗称人造羊毛)，独特的手感以及优良的柔软性，广泛应用于日常生活和工业生产中，是目前重要的合成纤维之一。但腈纶极易燃烧，其极限氧指数仅为18％左右，故而限制了其在更广泛的领域应用。

为了改善聚丙烯腈纤维的阻燃性，人们最初尝试是通过共聚的方法在聚丙烯腈分子主链中引入阻燃单体如氯乙烯、偏二氯乙烯等，该产品称之为腈氯纶，如日本钟渊公司生产的Kanekalon纤维。腈氯纶生产工艺简单，成本低廉，阻燃效果优异，极限氧指数可达26～37％。但是，一方面因阻燃单体的添加量较高(常为32～36％)，影响了纤维的手感及力学性能；另一方面腈氯纶在燃烧过程中发烟量巨大并会释放HCl，BaCl₂以及HCN等有毒气体，往往发生二次灾害，可导致单纯由火所不能引起的电路系统开关和其它金属物件的腐蚀及人体呼吸道和其他器官的危害。随着社会发展，人们环保意识的提高，腈氯纶的应用受到极大的限制。因此，使无卤阻燃聚丙烯腈纤维技术得到迅速发展。

利用聚丙烯腈纤维分子链中氰基的化学活性进行无卤阻燃改性是一种简单有效的阻燃途径，如CN101514526A就公开了一种采用水合肼等有机胺类溶液对聚丙烯腈纤维进行后处理，然后通过氢氧化钠等强碱溶液水解，再经稀硫酸等中和，最后螯合吸附Zn²⁺，Cu²⁺及Ca²⁺等金属离子制备的阻燃聚丙烯腈纤维。德国的Pyrotex纤维，英国的Inidex纤维以及我国吉林化纤集团生产的Lotan纤维均是采用这种方法生产的。这种纤维具有优异的阻燃性能，极限氧指数高达39～42％，高于本征阻燃纤维聚苯硫醚(PPS)和间位芳纶(Nomex)。此外，这种纤维在火焰中不燃烧，不熔融，不收缩，不熔滴也不会阴燃，基本不产生烟气，仅发出微弱的光，并且具有优异的耐酸，耐碱，耐紫外以及隔热性能。虽然这种阻燃纤维性能大多都很优异，制备工艺也较简单，但阻燃后处理会破坏聚丙烯腈纤维的结构，导致纤维的取向度及结晶度大幅降低，使纤维出现较多的缺陷如纤维表面变得粗糙、条干粗细不均匀等。因此，这种纤维的强度较低，仅为1.15～1.50cN/dtex(一般而言，用作织物，纤维的强度最好大于2.50cN/dtex)，较低的强度使得这种纤维主要用于阻燃填充物而难以作为纺织品原料使用，附加值较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有无卤阻燃聚丙烯腈改性纤维存在的问题，首先提供一种聚乙烯醇增强改性无卤阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种由上述方法制备的聚乙烯醇增强改性无卤阻燃聚丙烯腈复合纤维。

本发明提供聚乙烯醇增强改性无卤阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下：

1)将聚乙烯醇和聚丙烯腈按质量比10～50︰50～90溶解于二甲基亚砜中，得到固含量为10～25％的纺丝原液，经脱泡后、纺丝、凝固成型，初生纤维在温度为150～220℃下热拉伸4～10倍后，再在180～230℃下热定型1～5min，得到聚乙烯醇增强改性聚丙烯腈复合纤维；

2)或将所得复合纤维按现有技术(即CN101514526A)公开的方法进行后处理阻燃改性，或将所得复合纤维放入质量浓度为10～80％的胺类溶液中，于温度60～100℃下处理0.5～3h，然后再放入0.5～5.0mol/L的强碱溶液中，于温度60～100℃下处理20～120min，清洗、烘干即可。

以上方法中所用的聚乙烯醇的聚合度为1700～6500，醇解度＞85％。

以上方法中所用的聚丙烯腈的粘均分子量为30000～100000g/mol。

以上方法中凝固成型所用的凝固浴为甲醇、乙醇或二者的混合物组成，其温度-20～20℃，优选-5～5℃。

以上方法中所用的胺类溶液为水合肼、盐酸肼、硫酸肼、二乙烯三胺、三乙烯四胺、氨基胍、二腈二胺和羟胺中的任一种，优选水合肼和二乙烯三胺。

以上方法中所用的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾和乙醇钠中的任一种。

本发明提供的由上述方法制备的聚乙烯醇增强改性无卤阻燃聚丙烯腈复合纤维，其特征在于该复合纤维是由聚乙烯醇与聚丙烯腈按质量比10～50︰50～90经复合纺丝和阻燃后处理制得，其极限氧指数为29.0～43.5％，强度为2.72～4.86cN/dtex。