專利名稱：一種復合硅系阻燃粘膠纖維及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種阻燃粘膠纖維及其生產方法，更具體地說，本發明涉及一種復合硅系阻燃粘膠纖維及其生產方法，屬于粘膠纖維領域。
背景技術：
目前，阻燃粘膠生產大致有三種方法1、后處理阻燃改性，一般是在纖維制成后或在生產過程中，對初生纖維用含氮有機磷酸酯類化合物處理，或將三氧化二銻和含鹵素的阻燃劑以乳膠狀態涂敷于纖維的表面，這種方法阻燃效果好，但耐洗差，阻燃效果不能持久；2、接枝共聚阻燃改性，粘膠纖維和含磷及鹵素元素的乙烯基單體發生接枝共聚可以得到阻燃的粘膠纖維，這種方法由阻燃效果，但強度較低，無法滿足加工和服用要求；3、添加法(共混法)阻燃改性，是將阻燃劑在紡絲前添加于紡絲原液中，阻燃劑組要采用含磷或磷氮等不環保的阻燃劑，且阻燃持久性也不好。環保型阻燃粘膠纖維試近幾年提出的，主要采用氮、硅等環保阻燃劑進行生產研發，但由于共混技術問題不過關(混合后膠不均勻、膠塊多、紡絲過程中阻燃劑重新凝聚堵孔嚴重出現斷紡等)，導致一直不能產業化。目前，河南海洋化纖集團有限公司公開了一項環保阻燃粘膠纖維生產專利(專利號200810106855. 7)，其技術路線為將單一的氮硅阻燃劑與分散劑和粘膠共混分散(采用機械分散或一般超聲波)后進行紡絲成型，然后在后處理中加入固化劑處理后烘干而成
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廣 PFt ο該專利有以下幾點問題
1、阻燃劑為單一阻燃劑而成，阻燃效果不佳，從而需要后續固化工序，使工藝更加復雜，成本增加，污染增加；
2、阻燃劑混合分散處理方式使得會有膠塊產生，短時間會發生重聚現象，從而使下工序即紡絲工序可紡性不好。
發明內容
本發明旨在解決現有技術中阻燃劑阻燃效果不佳，以及分散處理方式不好，致使纖維可紡性低下的問題，提供一種復合硅系阻燃粘膠纖維及其生產方法，提高阻燃效果，提高后續紡絲工序的可紡性。本發明采用復合硅系阻燃劑經過專門處理后與紡絲原液共混后紡絲成型，經過專有技術處理后，混合膠克服了原有混合膠不均勻的現象，同時不再進行后續固化處理，生產出的阻燃粘膠纖維阻燃效果好且效果持久，是一種比較好的阻燃粘膠纖維工業化生產技術。為了實現上述發明目的，其具體技術方案如下
一種復合硅系阻燃粘膠纖維，其特征在于所述的復合硅系阻燃粘膠纖維是先由復合硅系阻燃劑液與紡前粘膠液共混制備而成的具有以下指標的阻燃紡前粘膠
3熟成度6. 8 12. 6ml ；粘度27 42秒；過濾值130 185ml ；甲纖含量8. 5 9. 8% ；含堿量5. 5 6. 3% ；
然后將阻燃紡前膠按常規紡絲、后處理后得到LOI值為27 33%的復合硅系阻燃粘膠纖維。本發明所述的復合硅系阻燃劑粘膠纖維，其特征在于包括以下重量份數計的組分
線性硅系阻燃劑13 觀份、輔助阻燃劑3 12份、硅烷偶聯劑2 8份組成的復合硅系阻燃劑液和紡前粘膠液52 82份；
所述線性硅系阻燃劑可選自美國Dow Corning公司的有機硅阻燃劑DCRM4-7081、 DCRM-7015,或者日本信越公司的有機硅阻燃劑FRX-210、FRX-100, X-40-9805、KR-480 ；
所述的輔助阻燃劑為SFR-100(美國GE公司)、SFR-200(美國GE公司)、有機硅酸酯阻燃劑FRC-1、有機硅酸酯阻燃劑FRC-2、有機硅酸酯阻燃劑FRC-6、硅酸鹽、聚硅氧烷/Al (OH)3 中任意比例的兩種或者兩種以上的混合阻燃劑；
上述硅酸鹽可選自硅酸鈉、硅酸鎂、滑石、云母或者蒙脫石。所述的硅燒偶聯劑為KH550、KH560、KH570、KH792、DL602 或者 DL171 ；
本發明所述的一種復合硅氮系阻燃粘膠纖維的制備方法，包括常規的浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、過濾以及熟成制得紡前粘膠液，其特征在于包括以下工藝步驟
A、制備復合硅系阻燃劑液
準備線性硅系阻燃劑13 觀份、輔助阻燃劑3 12份、硅烷偶聯劑2 8份、紡前粘膠液52 82份，將線性硅系阻燃劑、輔助阻燃劑、硅烷偶聯劑按照上述配比在常溫下混合， 再于常溫，轉速為800 2500轉/分鐘下，分散研磨20 50min進行改性復合得到復合硅系阻燃劑液；
B、復合硅系阻燃劑液和紡前粘膠液共混
將步驟A得到的復合硅系阻燃劑液與紡前粘膠液混合，采用掃頻超聲波進行分散共混得到均勻的阻燃紡前粘膠；
C、制備復合硅系阻燃粘膠纖維
步驟B得到的均勻的阻燃紡前粘膠經過常規的紡絲、后處理、烘干以及包裝得到復合硅系阻燃粘膠纖維。所述的紡前粘膠液為經過了兩次過濾的粘膠液。在步驟B中所述的掃頻超聲波進行分散共混具體過程為
采用四頻超聲波清洗機按照先低頻25 35分鐘、再高頻15 25分鐘、最后低頻35 45分鐘的順序進行掃頻超聲波分散共混，其中高頻和低頻在25 55KHz的范圍內任意選擇，溫度為17 25°C。(四頻超聲波清洗機可采用寧波新藝生產的SB-1200DTY) 本發明帶來的有益技術效果
1、采用復合硅系阻燃劑，由于采用線性硅系阻燃劑和輔助阻燃劑復合，另又采用采用硅烷偶聯劑用作復合偶聯劑的改性劑，對阻燃劑進行修飾改性，加大了阻燃劑與纖維素分子間的接觸面，加大了阻燃物質分子與纖維素分子間的范德華力，增強了阻燃劑在纖維素上的附著力，這樣就改善、提高了阻燃粘膠纖維的的力學性能、耐熱性、阻燃性。2、由于本發明阻燃劑的選用以及組分之間的配比，這樣不需要后續固化工序就能達到產品的阻燃持久效果，從而減少生產成本，降低環保成本；試驗樣品在5克/升皂液中 (浴比5%)浸泡洗滌(25分鐘/次)50次后，其LOI值仍有觀％，其阻燃持久性與同類阻燃
纖維基本一致。3、本發明阻燃劑液與紡前粘膠液共混時，采用掃頻超聲波進行分散處理，采用掃頻超聲波處理時，掃頻超聲波發生器發出的超聲波更加細化，改善了膠中的波場結構，從而解決了一般超聲波處理時出現的不均勻駐波場造成的破碎不均勻而產生的膠中粒子分布不均勻的問題，使阻燃劑在膠中更加的均勻、分散、穩定，減少膠塊產生幾率，阻止膠粒重聚產生，提高可紡性，使工業化成為可能；
試驗采用連續72小時6錠位(100孔試驗噴頭)，堵孔率為0. 98%，與生產普通粘膠纖維 (0. 95%)接近。這里指的是阻燃紡前膠與常規普通紡前膠采用相同的紡絲工藝時所測的對比數據，常規普通紡前膠因無阻燃劑，無阻燃劑顆粒存在因此不產生重聚現象，所以采用常規的兩道過濾就可以解決可紡性問題，而本發明的阻燃紡前粘膠應用本發明工藝，堵孔率與生產普通粘膠接近，解決了可紡性的問題。
具體實施例方式實施例1
一種復合硅系阻燃粘膠纖維，其特征在于所述的復合硅系阻燃粘膠纖維是先由復合硅系阻燃劑液與紡前粘膠液共混制備而成的具有以下指標的阻燃紡前粘膠熟成度
6.8ml ；粘度27秒；過濾值130ml ；甲纖含量8. 5% ；含堿量5. 5% ；然后將阻燃紡前膠按常規紡絲、后處理后得到LOI值為27%的復合硅系阻燃粘膠纖維。實施例2
一種復合硅系阻燃粘膠纖維，其特征在于所述的復合硅系阻燃粘膠纖維是先由復合硅系阻燃劑液與紡前粘膠液共混制備而成的具有以下指標的阻燃紡前粘膠熟成度 12. 6ml ；粘度42秒；過濾值185ml ；甲纖含量9. 8% ；含堿量6. 3% ；然后將阻燃紡前膠按常規紡絲、后處理后得到LOI值為33%的復合硅系阻燃粘膠纖維。實施例3
一種復合硅系阻燃粘膠纖維，其特征在于所述的復合硅系阻燃粘膠纖維是先由復合硅系阻燃劑液與紡前粘膠液共混制備而成的具有以下指標的阻燃紡前粘膠熟成度 9. 7ml ；粘度34. 5秒；過濾值157. 5ml ；甲纖含量9. 15% ；含堿量5. 9% ；然后將阻燃紡前膠按常規紡絲、后處理后得到LOI值為30%的復合硅系阻燃粘膠纖維。實施例4
一種復合硅系阻燃粘膠纖維，其特征在于所述的復合硅系阻燃粘膠纖維是先由復合硅系阻燃劑液與紡前粘膠液共混制備而成的具有以下指標的阻燃紡前粘膠熟成度
7.Iml ；粘度39秒；過濾值141ml ；甲纖含量8. 75% ；含堿量6. 2% ；然后將阻燃紡前膠按常規紡絲、后處理后得到LOI值為31%的復合硅系阻燃粘膠纖維。實施例5
一種復合硅系阻燃粘膠纖維，包括以下重量份數計的組分
線性硅系阻燃劑13份、輔助阻燃劑3份、硅烷偶聯劑2份組成的復合硅系阻燃劑液和紡前粘膠液52份；
5所述線性硅系阻燃劑為DCRM4-7081有機硅阻燃劑、DCRM-7015有機硅阻燃劑、FRX-210 有機硅阻燃劑、FRX-100有機硅阻燃劑、X-40-9805有機硅阻燃劑或者KR-480有機硅阻燃劑；
所述的輔助阻燃劑為阻燃劑SFR-100、阻燃劑SFR-200、有機硅酸酯阻燃劑FRC-1、有機硅酸酯阻燃劑FRC-2、有機硅酸酯阻燃劑FRC-6、硅酸鹽、聚硅氧烷/Al (OH) 3中任意比例的兩種或者兩種以上的混合阻燃劑。實施例6
一種復合硅系阻燃粘膠纖維，包括以下重量份數計的組分
線性硅系阻燃劑觀份、輔助阻燃劑12份、硅烷偶聯劑8份組成的復合硅系阻燃劑液和紡前粘膠液82份；
所述線性硅系阻燃劑為DCRM4-7081有機硅阻燃劑、DCRM-7015有機硅阻燃劑、FRX-210 有機硅阻燃劑、FRX-100有機硅阻燃劑、X-40-9805有機硅阻燃劑或者KR-480有機硅阻燃劑；
所述的輔助阻燃劑為阻燃劑SFR-100、阻燃劑SFR-200、有機硅酸酯阻燃劑FRC-1、有機硅酸酯阻燃劑FRC-2、有機硅酸酯阻燃劑FRC-6、硅酸鹽、聚硅氧烷/Al (OH) 3中任意比例的兩種或者兩種以上的混合阻燃劑。實施例7
一種復合硅系阻燃粘膠纖維，包括以下重量份數計的組分
線性硅系阻燃劑20. 5份、輔助阻燃劑7. 5份、硅烷偶聯劑5份組成的復合硅系阻燃劑液和紡前粘膠液67份；
所述線性硅系阻燃劑為DCRM4-7081有機硅阻燃劑、DCRM-7015有機硅阻燃劑、FRX-210 有機硅阻燃劑、FRX-100有機硅阻燃劑、X-40-9805有機硅阻燃劑或者KR-480有機硅阻燃劑；
所述的輔助阻燃劑為阻燃劑SFR-100、阻燃劑SFR-200、有機硅酸酯阻燃劑FRC-1、有機硅酸酯阻燃劑FRC-2、有機硅酸酯阻燃劑FRC-6、硅酸鹽、聚硅氧烷/Al (OH)3中任意比例的兩種或者兩種以上的混合阻燃劑。實施例8
一種復合硅系阻燃粘膠纖維，包括以下重量份數計的組分
線性硅系阻燃劑16份、輔助阻燃劑11份、硅烷偶聯劑7份組成的復合硅系阻燃劑液和紡前粘膠液60份；
所述線性硅系阻燃劑為DCRM4-7081有機硅阻燃劑、DCRM-7015有機硅阻燃劑、FRX-210 有機硅阻燃劑、FRX-100有機硅阻燃劑、X-40-9805有機硅阻燃劑或者KR-480有機硅阻燃劑；
所述的輔助阻燃劑為阻燃劑SFR-100、阻燃劑SFR-200、有機硅酸酯阻燃劑FRC-1、有機硅酸酯阻燃劑FRC-2、有機硅酸酯阻燃劑FRC-6、硅酸鹽、聚硅氧烷/Al (OH) 3中任意比例的兩種或者兩種以上的混合阻燃劑。實施例9
在實施例5-8的基礎上，以下為優選方案 所述的硅酸鹽為硅酸鈉、硅酸鎂、滑石、云母或者蒙脫石。
所述的硅燒偶聯劑為KH550、KH560、KH570、KH792、DL602 或者 DL171。實施例10
本發明產品的生產方法
一種復合硅系阻燃粘膠纖維的生產方法，包括常規的浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、過濾以及熟成制得紡前粘膠液，其特征在于包括以下工藝步驟
A、制備復合硅系阻燃劑液準備線性硅系阻燃劑13份、輔助阻燃劑3份、硅烷偶聯劑2 份、紡前粘膠液52份，將線性硅系阻燃劑、輔助阻燃劑、硅烷偶聯劑按照上述配比在常溫下混合，再于常溫，轉速為800轉/分鐘下，分散研磨20min進行改性復合得到復合硅系阻燃劑液；
B、復合硅系阻燃劑液和紡前粘膠液共混將步驟A得到的復合硅系阻燃劑液與紡前粘膠液混合，采用掃頻超聲波進行分散共混得到均勻的阻燃紡前粘膠；
C、制備復合硅系阻燃粘膠纖維步驟B得到的均勻的阻燃紡前粘膠經過常規的紡絲、 后處理、烘干以及包裝得到復合硅系阻燃粘膠纖維。所述的紡前粘膠液為經過了兩次過濾的粘膠液。在步驟B中所述的掃頻超聲波進行分散共混具體過程為采用四頻超聲波清洗機按照先低頻25分鐘、再高頻15分鐘、最后低頻35分鐘的順序進行掃頻超聲波分散共混，其中高頻和低頻在25-55KHZ的范圍內任意選擇，溫度為17°C。實施例11
本發明產品的生產方法
一種復合硅系阻燃粘膠纖維的生產方法，包括常規的浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、過濾以及熟成制得紡前粘膠液，其特征在于包括以下工藝步驟
A、制備復合硅系阻燃劑液準備線性硅系阻燃劑觀份、輔助阻燃劑12份、硅烷偶聯劑 8份、紡前粘膠液82份，將線性硅系阻燃劑、輔助阻燃劑、硅烷偶聯劑按照上述配比在常溫下混合，再于常溫，轉速為2500轉/分鐘下，分散研磨50min進行改性復合得到復合硅系阻燃劑液；
B、復合硅系阻燃劑液和紡前粘膠液共混將步驟A得到的復合硅系阻燃劑液與紡前粘膠液混合，采用掃頻超聲波進行分散共混得到均勻的阻燃紡前粘膠；
C、制備復合硅系阻燃粘膠纖維步驟B得到的均勻的阻燃紡前粘膠經過常規的紡絲、 后處理、烘干以及包裝得到復合硅系阻燃粘膠纖維。所述的紡前粘膠液為經過了兩次過濾的粘膠液。在步驟B中所述的掃頻超聲波進行分散共混具體過程為采用四頻超聲波清洗機按照先低頻35分鐘、再高頻25分鐘、最后低頻45分鐘的順序進行掃頻超聲波分散共混，其中高頻和低頻在25-55KHZ的范圍內任意選擇，溫度為25°C。實施例12
本發明產品的生產方法
一種復合硅系阻燃粘膠纖維的生產方法，包括常規的浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、過濾以及熟成制得紡前粘膠液，其特征在于包括以下工藝步驟
A、制備復合硅系阻燃劑液準備線性硅系阻燃劑20. 5份、輔助阻燃劑7. 5份、硅烷偶聯劑5份、紡前粘膠液67份，將線性硅系阻燃劑、輔助阻燃劑、硅烷偶聯劑按照上述配比在常溫下混合，再于常溫，轉速為1650轉/分鐘下，分散研磨35min進行改性復合得到復合硅系阻燃劑液；
B、復合硅系阻燃劑液和紡前粘膠液共混將步驟A得到的復合硅系阻燃劑液與紡前粘膠液混合，采用掃頻超聲波進行分散共混得到均勻的阻燃紡前粘膠；
C、制備復合硅系阻燃粘膠纖維步驟B得到的均勻的阻燃紡前粘膠經過常規的紡絲、 后處理、烘干以及包裝得到復合硅系阻燃粘膠纖維。所述的紡前粘膠液為經過了兩次過濾的粘膠液。在步驟B中所述的掃頻超聲波進行分散共混具體過程為采用四頻超聲波清洗機按照先低頻30分鐘、再高頻20分鐘、最后低頻40分鐘的順序進行掃頻超聲波分散共混，其中高頻和低頻在25-55KHZ的范圍內任意選擇，溫度為21°C。實施例13
本發明產品的生產方法
一種復合硅系阻燃粘膠纖維的生產方法，包括常規的浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、過濾以及熟成制得紡前粘膠液，其特征在于包括以下工藝步驟
A、制備復合硅系阻燃劑液準備線性硅系阻燃劑16份、輔助阻燃劑11份、硅烷偶聯劑 7份、紡前粘膠液60份，將線性硅系阻燃劑、輔助阻燃劑、硅烷偶聯劑按照上述配比在常溫下混合，再于常溫，轉速為2000轉/分鐘下，分散研磨26min進行改性復合得到復合硅系阻燃劑液；
B、復合硅系阻燃劑液和紡前粘膠液共混將步驟A得到的復合硅系阻燃劑液與紡前粘膠液混合，采用掃頻超聲波進行分散共混得到均勻的阻燃紡前粘膠；
C、制備復合硅系阻燃粘膠纖維步驟B得到的均勻的阻燃紡前粘膠經過常規的紡絲、 后處理、烘干以及包裝得到復合硅系阻燃粘膠纖維。所述的紡前粘膠液為經過了兩次過濾的粘膠液。在步驟B中所述的掃頻超聲波進行分散共混具體過程為采用四頻超聲波清洗機按照先低頻26分鐘、再高頻23分鐘、最后低頻44分鐘的順序進行掃頻超聲波分散共混，其中高頻和低頻在25-55KHZ的范圍內任意選擇，溫度為23°C。實施例14
未用本發明技術的普通阻燃纖維0#與本發明產品的指標對比
權利要求
1.一種復合硅系阻燃粘膠纖維，其特征在于所述的復合硅系阻燃粘膠纖維是先由復合硅系阻燃劑液與紡前粘膠液共混制備而成的具有以下指標的阻燃紡前粘膠熟成度 6. 8 12. 6ml ；粘度27 42秒；過濾值:130 185ml ；甲纖維含量8. 5 9. 8% ；含堿量 5. 5 6. 3% ；然后將阻燃紡前膠按常規紡絲、后處理后得到LOI值為27 33%的復合硅系阻燃粘膠纖維。
2.根據權利要求1所述的一種復合硅系阻燃粘膠纖維，其特征在于所述的復合硅系阻燃劑粘膠纖維包括以下重量份數計的組分線性硅系阻燃劑13 觀份、輔助阻燃劑3 12份、硅烷偶聯劑2 8份組成的復合硅系阻燃劑液和紡前粘膠液52 82份；所述線性硅系阻燃劑為DCRM4-7081有機硅阻燃劑、DCRM-7015有機硅阻燃劑、FRX-210 有機硅阻燃劑、FRX-100有機硅阻燃劑、X-40-9805有機硅阻燃劑或者KR-480有機硅阻燃劑；所述的輔助阻燃劑為阻燃劑SFR-100、阻燃劑SFR-200、有機硅酸酯阻燃劑FRC-1、有機硅酸酯阻燃劑FRC-2、有機硅酸酯阻燃劑FRC-6、硅酸鹽、聚硅氧烷/Al (OH) 3中任意比例的兩種或者兩種以上的混合阻燃劑。
3.根據權利要求2所述的一種復合硅系阻燃粘膠纖維，其特征在于所述的硅酸鹽為硅酸鈉、硅酸鎂、滑石、云母或者蒙脫石。
4.根據權利要求2所述的一種復合硅系阻燃粘膠纖維，其特征在于所述的硅烷偶聯劑為 KH550、KH560、KH570、KH792、DL602 或者 DL171。
5.根據權利要求1或2所述的一種復合硅系阻燃粘膠纖維的生產方法，包括常規的浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、過濾以及熟成制得紡前粘膠液，其特征在于包括以下工藝步驟A、制備復合硅系阻燃劑液準備線性硅系阻燃劑13 觀份、輔助阻燃劑3 12份、硅烷偶聯劑2 8份、紡前粘膠液52 82份，將線性硅系阻燃劑、輔助阻燃劑、硅烷偶聯劑按照上述配比在常溫下混合，再于常溫，轉速為800 2500轉/分鐘下，分散研磨20 50min 進行改性復合得到復合硅系阻燃劑液；B、復合硅系阻燃劑液和紡前粘膠液共混將步驟A得到的復合硅系阻燃劑液與紡前粘膠液混合，采用掃頻超聲波進行分散共混得到均勻的阻燃紡前粘膠；C、制備復合硅系阻燃粘膠纖維步驟B得到的均勻的阻燃紡前粘膠經過常規的紡絲、 后處理、烘干以及包裝得到復合硅系阻燃粘膠纖維。
6.根據權利要求5所述的一種復合硅系阻燃粘膠纖維的生產方法，其特征在于所述的紡前粘膠液為經過了兩次過濾的粘膠液。
7.根據權利要求5所述的一種復合硅系阻燃粘膠纖維的生產方法，其特征在于所述的掃頻超聲波進行分散共混具體過程為采用四頻超聲波清洗機按照先低頻25 35分鐘、 再高頻15 25分鐘、最后低頻35 45分鐘的順序進行掃頻超聲波分散共混，其中高頻和低頻在25 55KHz的范圍內任意選擇，溫度為17 25V。
全文摘要
本發明提供了一種復合硅系阻燃粘膠纖維及其生產方法，屬于粘膠纖維領域。本發明提供的復合硅系阻燃粘膠纖維由以下組分組成線性硅系阻燃劑13～28份、輔助阻燃劑3～12份、硅烷偶聯劑2～8份、紡前粘膠液52～82份，經過制備復合硅系阻燃劑液、阻燃劑液與紡前粘膠液共混以及采用常規紡絲、后處理、烘干以及包裝得到復合硅系阻燃粘膠纖維。本發明的復合硅系阻燃粘膠纖維改善、提高了阻燃粘膠纖維的力學性能、耐熱性、阻燃性，制備方法解決了阻燃粘膠纖維可紡性的問題。
文檔編號D01F2/10GK102409420SQ20111028774
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者余蘭英 申請人:宜賓絲麗雅股份有限公司, 宜賓絲麗雅集團有限公司, 宜賓海絲特纖維有限責任公司