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1、(10)申请公布号 CN 102505169 A (43)申请公布日 2012.06.20 C N 1 0 2 5 0 5 1 6 9 A *CN102505169A* (21)申请号 201110329452.0 (22)申请日 2011.10.26 D01F 2/08(2006.01) D01D 1/02(2006.01) D01D 5/06(2006.01) (71)申请人阜宁澳洋科技有限责任公司 地址 224400 江苏省盐城市阜宁县澳洋工业 园澳洋大道1号 (72)发明人迟健 叶荣明 赵望春 刘海洋 王可 龚玮超 (74)专利代理机构潍坊正信专利事务所 37216 代理人王纪辰 (5。
2、4) 发明名称 一种阻燃粘胶纤维及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种阻燃粘胶纤维及其制备 方法，阻燃粘胶纤维主要由聚硅酸、焦膦酸酯、 纤维素按下述重量比组成：聚硅酸（以SiO 2 计） 2055wt%、焦膦酸酯0.510wt%、纤维素40 70wt%。包括以下步骤：（1）分别将偏硅酸钠、焦 膦酸酯溶液加入到黄化结束后的纤维素粘胶溶液 中，与纤维素粘胶混合均匀，制备出阻燃纺丝粘胶 溶液。（2）将阻燃纺丝粘胶溶液经含有硫酸、硫 酸锌和硫酸钠的凝固浴纺丝成型，得到初生纤维。 （3）将初生纤维进行水洗、脱硫、上油、干燥的后处 理步骤，得到阻燃粘胶纤维。本发明由于硅、磷类 阻燃剂的协同作用，大。
3、大提高了阻燃纤维的阻燃 效果、耐高温性能和织物的纺织加工性能。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1页 2 1.一种阻燃粘胶纤维，其特征在于：所述阻燃粘胶纤维主要由聚硅酸、焦膦酸酯、纤维 素按下述重量比组成： 聚硅酸（以SiO 2 计） 2055wt% 焦膦酸酯 0.510wt% 纤维素 4070wt%。 2.如权利要求1所述的阻燃粘胶纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤： （1）分别将偏硅酸钠、焦膦酸酯溶液加入到黄化结束后的纤维素粘胶溶液中，与纤维素 粘胶混合均匀，制备出阻。
4、燃纺丝粘胶溶液，以SiO 2 计，偏硅酸钠加入量为纤维素粘胶中甲纤 的2560wt%，焦膦酸酯加入量为纤维素粘胶中甲纤的115wt%； （2）将所述阻燃纺丝粘胶溶液经含有硫酸、硫酸锌和硫酸钠的凝固浴纺丝成型，得到初 生纤维； （3）将所述初生纤维进行水洗、脱硫、上油、干燥的后处理步骤，得到阻燃粘胶纤维。 3.如权利要求2所述的阻燃粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述纤维素粘胶溶液 采用纤维素浆粕为原料，经过包括浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化步骤制备得到，分别将偏硅 酸钠、焦膦酸酯溶液加入到黄化结束后的纤维素粘胶溶液中后，再经过滤、熟成、脱泡步骤 制备出阻燃纺丝粘胶溶液。 4.如权利要求3所述的阻。
5、燃粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述偏硅酸钠溶液与 所述焦磷酸酯溶液同时加入到黄化结束后的纤维素粘胶溶液中。 5.如权利要求3所述的阻燃粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述偏硅酸钠溶液与 所述焦磷酸酯溶液分别加入到黄化结束后的纤维素粘胶溶液中。 6.如权利要求5所述的阻燃粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述偏硅酸钠溶液在 黄化结束后与溶解水一同加入到纤维素粘胶溶液中，所述焦磷酸酯溶液加入到黄花结束至 纺丝前的纤维素粘胶溶液中。 7.如权利要求2所述的阻燃粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述的凝固浴的组成 为硫酸100130g/L,硫酸锌1050g/L，硫酸钠300350g/L，酸浴温度为45。
6、60。 权 利 要 求 书CN 102505169 A 1/4页 3 一种阻燃粘胶纤维及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及纤维素粘胶纤维技术领域，尤其涉及一种阻燃粘胶纤维及其制备方 法。 背景技术 0002 国内外阻燃粘胶纤维研究的产品主要有：奥地利lenzing公司的Viscosa FR阻燃 粘胶纤维,是在纺前原液中加入含磷、氮阻燃元素的磷酸类阻燃剂；芬兰的Kemira公司的 Visil纤维；德国Hoechest公司开发的阻燃粘胶纤维的商品名为Danufi L；日本旭化成公 司以一种或一种以上的环状和直链状化合物作为阻燃剂，按纤维量的1040wt%添加到粘 胶液中，制得具有持久耐洗性。
7、的阻燃粘胶纤维，它的吸湿和染色性好，适于与其它纤维混纺 制成阻燃纺织品；日本东洋纺的波里诺西克（Polynosic）粘胶纤维，其阻燃剂为有机磷或 卤素有机化合物；日本大和纺的DFG纤维，其阻燃剂为氯化磷酸酯；美国PER Rayon永久性 阻燃粘胶纤维，其阻燃剂是有机酯类等等。 0003 按粘胶纤维所使用的阻燃剂，主要分为含磷、氮、硫阻燃元素的磷酸类阻燃剂和无 机硅类阻燃剂两大类，但不管使用哪种阻燃剂制备的阻燃粘胶纤维，耐高温性能均不理想， 且使用前者制备的阻燃粘胶纤维在燃烧时烟气较大，且阻燃剂成本很高，使用后者制备的 阻燃粘胶纤维，由于阻燃剂添加量大，导致织物的耐碱性和纺织加工性能较差，均存在。
8、一定 的缺点。 发明内容 0004 本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种阻燃 效果好、耐高温性能显著、纺织加工性能好的阻燃粘胶纤维。 0005 本发明所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种阻燃 效果好、耐高温性能显著、纺织加工性能好的阻燃粘胶纤维的制备方法。 0006 为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是： 一种阻燃粘胶纤维，所述阻燃粘胶纤维主要由聚硅酸、焦膦酸酯、纤维素按下述重量比 组成： 聚硅酸（以SiO 2 计） 2055wt% 焦膦酸酯 0.510wt% 纤维素 4070wt%。 0007 为解决上述第二个技术问题，本发明的技。
9、术方案是： 一种阻燃粘胶纤维的制备方法，包括以下步骤： （1）分别将偏硅酸钠、焦膦酸酯溶液加入到黄化结束后的纤维素粘胶溶液中，与纤维素 粘胶混合均匀，制备出阻燃纺丝粘胶溶液，以SiO 2 计，偏硅酸钠加入量为纤维素粘胶中甲纤 的2560wt%，焦膦酸酯加入量为纤维素粘胶中甲纤的115wt%。 0008 （2）将所述阻燃纺丝粘胶溶液经含有硫酸、硫酸锌和硫酸钠的凝固浴纺丝成型，得 说 明 书CN 102505169 A 2/4页 4 到初生纤维。 0009 （3）将所述初生纤维进行水洗、脱硫、上油、干燥的后处理步骤，得到阻燃粘胶纤 维。 0010 其中，所述纤维素粘胶溶液采用纤维素浆粕为原料，经过。
10、包括浸渍、压榨、粉碎、老 成、黄化步骤制备得到，分别将偏硅酸钠、焦膦酸酯溶液加入到黄化结束后的纤维素粘胶溶 液中后，再经过滤、熟成、脱泡步骤制备出阻燃纺丝粘胶溶液。 0011 作为一种技术方案，所述偏硅酸钠溶液与所述焦磷酸酯溶液同时加入到黄化结束 后的纤维素粘胶溶液中。 0012 作为另一种技术方案，所述偏硅酸钠溶液与所述焦磷酸酯溶液分别加入到黄化结 束后的纤维素粘胶溶液中。 0013 作为一种优选，所述偏硅酸钠溶液在黄化结束后与溶解水一同加入到纤维素粘胶 溶液中，所述焦磷酸酯溶液加入到黄花结束至纺丝前的纤维素粘胶溶液中。 0014 所述的凝固浴的组成为硫酸100130g/L,硫酸锌1050g。
11、/L，硫酸钠300 350g/L，酸浴温度为4560。 0015 其中，在粘胶制备过程中，粘胶的组成可以控制为-纤维素含量710wt%，碱含 量（以NaOH计）47wt%，粘胶粘度可以控制为3080s(落球法)。 0016 上述技术方案中，偏硅酸钠、焦膦酸酯溶液与纤维素粘胶的共混可以在几个不同 的环节实施，一是在纤维素粘胶黄化结束后与溶解水一同加入，偏硅酸钠、焦膦酸酯溶液与 粘胶混合均匀后，经过滤、脱泡、熟成等工序，进入纺丝。或者分别在黄花结束后至纺丝前 的任一工序分别加入，或者在粘胶纺丝前经注射泵注入，通过静态、动态或动静态混合的方 式，达到与粘胶混合均匀的目的，与粘胶混合后，立即进入纺丝工。
12、序。 0017 由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是： 1、本发明采用偏硅酸钠和焦磷酸酯作为复合阻燃剂制备阻燃粘胶纤维，偏硅酸钠溶液 进入含硫酸、硫酸锌、硫酸钠的凝固浴后，在硫酸的作用下，聚合成为聚硅酸，纤维素磺酸酯 再生为纤维素，焦膦酸酯在纤维素和聚硅酸之间均匀分布，同时再生出来。聚硅酸阻燃纤维 素的阻燃机理是在加热条件下，含聚硅酸的粘胶纤维逐渐失去物理及化学结合水和其它热 解气体，除这些挥发性气体外，吸热的变化也导致热降。聚硅酸的作用在于阻热，使纤维免 于燃烧，有效的把纤维素隔开并阻止火焰的蔓延。纤维素的脱水是通过在几个连续的酯化 过程的酯化路线来进行的，聚硅酸分子的位阻效应对任何可。
13、能的再酯化反应产生影响。纤 维素通过硅酸的强烈的脱水作用同时引发焦碳的形成，并在竞争性降解反应中阻碍焦油的 生成。同时，纤维素和聚硅酸相结合而导致结构的变化，从而引发氢键的再分配，聚硅酸的 一个重要作用在于其与纤维素单体单元及水分子的氢键结合，阻碍了热解过程中挥发性物 质的逸出及焦炭的形成。随硅酸含量的增加，纤维素与硅酸间氢键增加。这种结合能影响 到在随后的纤维素热解中的化学转化过程，降低纤维的可燃性并当火源移去时有自熄的作 用。 0018 焦膦酸酯类磷系阻燃剂受热分解生成磷的含氧酸，能催化含羟基化合物脱水成 炭，在材料表面生成焦炭层，降低材料的质量损失速度和可燃物的生成量。有机磷系阻燃剂 热。
14、解所形成的气态产物中含有Po，可以抑制H及0H的产生，抑制燃烧链式反应。本 申请人长期致力于阻燃粘胶纤维的研究开发，通过对硅、磷的协同阻燃分析研究表明，含有 说 明 书CN 102505169 A 3/4页 5 聚硅酸和焦膦酸酯的阻燃粘胶纤维在受热过程中，焦膦酸酯分解为粘稠状聚磷酸，与聚硅 酸形成连续、致密的炭层，阻隔了热、氧的传递并减少了可燃性气体的挥发，燃烧时聚硅酸 在凝聚相发挥阻燃作用，有效地延缓热量、氧气以及可燃气体的传递。由于硅、磷的协同效 应，少量的磷酸类阻燃元素与硅酸协同作用，得到的纤维阻燃效果更好，从而获得了比单纯 加入聚硅酸或者焦磷酸酯一种阻燃剂时更好的阻燃效果。本发明制备的。
15、阻燃粘胶纤维在 800、聚硅酸的加入量（以SiO2计）为甲纤的40wt%、焦磷酸酯的不同加入量时的灼烧残渣 含量： 焦磷酸酯的加入量（对甲纤wt%）0 1.0 2.5 5.2 灼烧残渣（wt%）26.2 27.7 29.8 32.6 2、本发明由于硅、磷类阻燃剂的协同作用，因为阻燃效果大大提高，相比单纯使用硅类 阻燃剂，可以大大减少无机硅类阻燃剂的使用量，由于作为阻燃剂，使用无机硅类时硅类阻 燃剂的用量远要大于使用磷类阻燃剂时的磷类阻燃剂用量，因此使用硅类阻燃剂时对纤维 的物理力学指标影响很大，因此本发明硅类阻燃剂用量减少后可以改善纤维的力学性能， 从而有效提高了纤维织物的纺织加工性能。 00。
16、19 3、本发明制备的阻燃粘胶纤维的耐高温性能显著提高。燃烧前期，主要是聚硅酸 在凝聚相发挥阻燃作用，有效地延缓热量、氧气以及可燃气体的传递；燃烧中后期，焦膦酸 酯在凝聚相及气相发挥阻燃效果，其剧烈分解产生挥发性的自由基以及不燃性气体，起到 在气相中捕捉自由基和稀释可燃性气体的作用，从而不仅使体系具有良好的阻燃效果，而 且阻燃粘胶纤维的耐高温性能显著提高。 具体实施方式 0020 下面具体的实施例来进一步阐述本发明。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。
17、权利要求书所限定 的范围。 0021 实施例 1 以棉浆粕为原材料，经过浸渍、压榨、粉碎、老成等工艺制得碱纤维素，将碱纤维素进行 黄化，将制备好的偏硅酸钠和焦磷酸酯溶液与溶解水一同加入到碱纤维素黄化后的纤维素 黄酸酯中，偏硅酸钠溶液的加入量按SiO 2 计，为纤维素粘胶中甲纤的32wt%，焦膦酸酯的加 入量为纤维素粘胶中甲纤的11wt%；将纤维素磺酸酯与偏硅酸钠和焦磷酸酯溶液充分混合 均匀，经溶解、过滤、熟成、脱泡步骤制得阻燃纺丝粘胶溶液后，在凝固浴中凝固成型，凝固 浴中硫酸浓度为106g/L,硫酸锌浓度为15g/L，硫酸钠浓度为340g/L，凝固浴温度为50， 再经塑化牵伸、水洗、脱硫、上油。
18、、干燥的后处理步骤，得到含聚硅酸（以SiO 2 计）22wt%、焦膦 酸酯6wt%、纤维素68wt%的阻燃粘胶纤维。 0022 实施例 2 以棉浆粕为原材料，经过浸渍、压榨、粉碎、老成等工艺制得碱纤维素，将碱纤维素进 行黄化，将制备好的偏硅酸钠和焦磷酸酯溶液与溶解水一同加入到碱纤维素黄化后的纤维 素黄酸酯中，偏硅酸钠溶液的加入量按SiO 2 计，为纤维素粘胶中甲纤的55wt%，焦膦酸酯 的加入量为纤维素粘胶中甲纤的2.2wt%；将纤维素磺酸酯与偏硅酸钠和焦磷酸酯溶液充 分混合均匀，经溶解、过滤、熟成、脱泡步骤制得阻燃纺丝粘胶溶液后，在凝固浴中凝固成 说 明 书CN 102505169 A 4/。
19、4页 6 型，凝固浴中硫酸浓度为126g/L,硫酸锌浓度为35g/L，硫酸钠浓度为340g/L，凝固浴温 度为55，再经塑化牵伸、水洗、脱硫、上油、干燥的后处理步骤，得到含聚硅酸（以SiO 2 计） 33wt%、焦膦酸酯1.2wt%、纤维素58wt%的阻燃粘胶纤维。 0023 实施例 3 以棉浆粕为原材料，经过浸渍、压榨、粉碎、老成等工艺制得碱纤维素，将碱纤维素进行 黄化，将制备好的偏硅酸钠与溶解水一同加入到碱纤维素黄化后的纤维素黄酸酯中，将纤 维素磺酸酯与偏硅酸钠充分混合均匀，经溶解、过滤、熟成、脱泡步骤，在纺丝前经纺前注射 加入焦磷酸酯溶液，并混合均匀，制得阻燃纺丝粘胶溶液后，偏硅酸钠溶液的加入量按SiO 2 计，为纤维素粘胶中甲纤的32wt%，焦膦酸酯的加入量为纤维素粘胶中甲纤的11wt%；在凝 固浴中凝固成型，凝固浴中硫酸浓度为116g/L,硫酸锌浓度为15g/L，硫酸钠浓度为320g/ L，凝固浴温度为53，再经塑化牵伸、水洗、脱硫、上油、干燥的后处理步骤，得到含聚硅酸 （以SiO 2 计）26wt%、焦膦酸酯2.5wt%、纤维素63wt%的阻燃粘胶纤维。 说 明 书CN 102505169 A 。