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纳米耐高温阻燃纤维的生产方法
    技术领域：

    本发明涉及一种阻燃纤维的生产方法，尤其是一种纳米耐高温阻燃纤维的生产方法。

    背景技术：

    耐高温阻燃纺织材料的应用是非常广泛的，如飞机、轮船、火车、汽车、等交通运输工具、大型楼堂馆所等的内装饰材料，消防等特种工作人员的防护服，交通运输和建筑工地等场合所用的蓬盖材料，炼钢厂或热电厂等各种场合所使用的耐高温阻燃过滤材料等等。耐高温阻燃纺织材料主要是通过以下两种途径实现的：一种是对纺织材料进行阻燃后处理，该方法成本低，但是阻燃性会随着使用年限和洗涤次数的增加而逐渐降低或消失；另外一种方法则是直接生产具有永久阻燃性的阻燃纤维，生产出阻燃性能比较稳定的耐高温阻燃纺织材料，这也是目前普遍采用的方法。到目前为止，国内外市场上已有几十种耐高温阻燃纤维，比较常见的有芳香族聚酰胺纤维(Nomex)，聚苯并米唑纤维(PBI)，聚苯撑醚酮纤维(PEEK)，改性自熄聚丙烯氰纤维(PANOF)，酚醛纤维，三聚氰胺纤维，陶瓷纤维，聚氯乙烯醇纤维，硅酸盐纤维和玻璃纤维等，尽管种类繁多，但其生产方法大部分都是采用惰性阻燃剂或利用氰化酸、盐酸、溴、锌和含磷混合物以及其它卤素类等有毒副作用的产品进行阻燃处理的。由于现有的阻燃剂还不能够对目前比较提倡使用地纤维素纤维进行阻燃处理，致使目前所使用的阻燃纤维存在着不同程度的问题。如目前我国所使用的耐高温阻燃纤维基本上是玻璃纤维，存在着伸长率小，柔软度较差，比重大，回弹性能不好，导热性低，后加工难度大，使用过程中对人体有刺激作用等缺点。其次所使用的是芳香族纤维，尽管芳香族纤维是一种比较理想的耐高温阻燃纤维，但是其成本之高使大部分用户难以接受。还有一种是碳纤维，虽然它的耐热阻燃性能也比较好，但也存在着成本高的问题，并且其应用范围也有很大的局限性。

    发明内容：

    本发明是为了解决现有技术所存在的成本高、有毒副作用等技术问题，提供一种成本低、耐高温阻燃性能好、环保无污染、应用范围广泛的纳米耐高温阻燃纤维的生产方法。

    本发明的技术解决方案是：一种纳米耐高温阻燃纤维的生产方法，按顺序包括如下步骤：

    a.将二氧化硅、三氧化二铝分别制成纳米添加剂；

    b.将纳米添加剂与纤维素混合均匀，制成纺丝液；

    c.纺丝。

    所述的将二氧化硅、三氧化二铝分别制成纳米添加剂为以气相等离子处理方法制备纳米添加剂。

    其纳米添加剂的重量百分比最好为20～30％，用静态混合器，采用熔融共混的方法制备纺丝液。

    本发明与现有技术相比其最大的区别是将惰性阻燃剂——二氧化硅、三氧化二铝分别制成纳米添加剂，与纤维素混合反应而制成纺丝液进行纺丝。按本发明生产的阻燃纤维，可在其大分子的内部形成有纳米复合盐分子网络和大量的化学分子水，游离的纳米复合盐分子链生存于纤维素的内部，在纤维脱水强化过程中，水蒸发的能量释放会产生一种惰性稀释剂，从而可以控制纤维素的挥发形成速度。纳米复合盐与水结合使纤维素的燃烧性能发生了变化，尤其是纳米微粒改变了复合盐表面特性，在热解的过程中无机部分的表面有助于束缚原子团，可阻止纤维素的燃烧速度。因此，虽然纤维素自身是可燃的，但是与其混合的高比例的纳米复合盐成分起到了屏蔽火焰的作用，使炭化燃烧的过程中的热和烟不易扩散，当阻燃纤维最终炭化时，也只产生极少量的烟雾和二氧化碳气体，而不会产生有毒气体(氯化氢和卤素气体)，环保无污染。不仅保持了纤维素纤维的基本特性，其单纤维强度大于2.0Cn/dtex、纤维伸长率为20～30％，回潮率为9～11％，而且耐高温阻燃效果明显提高，极限氧指数由现有技术的25～28％提高到35％以上，瞬时耐高温由现有技术的1000℃提高到1300℃，连续使用温度由现有技术的200～260℃提高到320℃，烟度散发密度小于0.6。并且其产品的弹性和耐磨性也有所提高，用途将更加广泛。

    具体实施方式：

    可用机械研磨、化学等多种方法将二氧化硅、三氧化二铝分别制成纳米添加剂，但最好是用气相等离子处理方法制备纳米添加剂，用该方法制取的纳米添加剂粒径微小，比表面积较大，化学活性强，成本较低，易于混合均匀。取规定比例(同现有技术)的二氧化硅、三氧化二铝纳米添加剂，与纤维素混合均匀，制成纺丝液，纳米添加剂的重量最好为混合物重量的20～30％，可取20～30公斤的纳米添加剂与70～80公斤德的纤维素混合。如用静态混合器，采用熔融共混的方法制备纺丝液，使纳米微粒比较容易均匀地分散在纺丝液中，并且不氧化、不团聚。制成纳米纺丝液后即可进行纺丝，生产出具有纤维素特性又有较好的阻燃特性的阻燃纤维。