專利名稱：纖維素聚硅酸鹽阻燃纖維及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是化纖產(chǎn)品和生產(chǎn)方法。特別是纖維素阻燃纖維及其生產(chǎn)方法。
纖維素纖維在人造纖維中歷史悠久，用途廣泛，由于它的原料來源廣，有優(yōu)異的吸濕性、透氣性、衣著舒適、良好的染色性及生態(tài)相關性，而在人造纖維的生產(chǎn)和應用中占有穩(wěn)定的地位。然而，普通纖維素纖維易于著火燃燒，阻燃性較差，不能滿足社會發(fā)展應用要求，因此也限制了它的應用能力。
長期以來，國內外眾多研究者都致力于纖維素纖維的阻燃性研究和產(chǎn)品開發(fā)，取得了一定的成績，且有多種阻燃粘膠纖維投入市場。但是，到目前為止阻燃粘膠纖維仍存在有許多不足，所生產(chǎn)出的阻燃粘膠纖維所用的阻燃劑，均屬有機化合物，價格昂貴，阻燃粘膠纖維產(chǎn)品成本高，毒性和污染大，并難以克服。
阻燃粘膠纖維生產(chǎn)較為先進國家的代表產(chǎn)品有奧地利的倫青(Lenging)阻燃粘膠纖維和日本東洋紡的波里諾西克(Polynosic)粘膠纖維，其阻燃劑為有機含磷或鹵素有機化合物;日本大和紡的HFG纖維，其阻燃劑為氯化磷酸酯;法國的羅納普郎克TP-&D纖維和美國的Durvil阻燃粘膠短纖維和PER粘膠纖維，其阻燃劑是有機酯類，在現(xiàn)有技術中，德國的《化學纖維紡織工業(yè)》雜志(Technische Textilien/Technical Textiles，Vol.35，July/August 1992)92年第10期的T90-T92和《紡織工業(yè)/紡織技術》(Industrie-Textilien/Technische Textilien Dezember 1991)T224-T225公開了一種使用無機化合物阻燃劑的纖維素粘膠纖維。是芬蘭的凱米拉公司(Kemira oy)提出的以水玻璃-硅酸鈉作阻燃劑，生產(chǎn)纖維素和聚硅酸的混合物纖維，其命名為維西爾(Visil)。維西爾纖維的化學組成是纖維素和聚硅酸，見下圖 維西爾纖維生產(chǎn)工藝原理是硅酸鹽→聚硅酸、聚硅酸遇到堿如氫氧化鈉或碳酸鈉等，聚硅酸和堿就生成易溶于水的硅酸鈉，聚硅酸會很容易地被溶解掉，失去其阻燃性能。所以，維西爾纖維不能通過粘膠纖維生產(chǎn)工藝中的脫硫(堿洗)工藝過程，只有避開，即不進行脫硫工藝處理，這從文獻中所給出的工藝流程圖中沒有堿洗脫硫工藝過程，也可證明這一點。因此該維西爾纖維是一種纖維素和聚硅酸的混合物纖維，該纖維上含有大量的單質硫，這使得纖維外觀色澤泛黃。由于該纖維耐堿性差，利用這種纖維織成織物時，會帶來紡織、染整工藝上的困難，容易造成織物顏色發(fā)暗，且有硫磺氣味，不符合衛(wèi)生要求，并且失去阻燃性能。
雖然維西爾纖維的發(fā)明人為改進其抗堿性能，提到“可用適當?shù)恼韯?，或者在紡絲過程中用多元的二價或三價的陽離子化合物”，但在粘膠纖維生產(chǎn)的凝固浴中就含有硫酸鋅，紡出的聚硅酸纖維，在通過脫硫工藝時，聚硅酸會全部溶解掉，而使纖維沒有一點阻燃性能。由此可見，所謂“在紡絲過程中用多元二價或三價的陽離子化合物”也不會起到任何作用。而用“適當?shù)恼韯弊疃嘣诶w維或織物表面處理一下，難以保持阻燃性能的持久性。
本發(fā)明的目的是提供一性能好、成本低、生產(chǎn)容易、簡便的纖維素無機鹽阻燃纖維及其生產(chǎn)方法，特別是提供一種纖維素聚硅酸鹽纖維及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明纖維素聚硅酸鹽阻燃纖維是一種纖維素和聚硅酸鹽混合的纖維素纖維，即是一種含聚硅酸鹽的纖維素纖維，其結構式如下 其中n＝200～310 m＝2～30 Me代表金屬本發(fā)明纖維素聚硅酸鹽纖維，采用混合纖維再生和封閉處理技術進行生產(chǎn)，為硅酸鹽→聚硅酸→聚硅酸鹽的無機鹽再生原理，利用粘膠纖維生產(chǎn)現(xiàn)有設備裝置，采用粘膠纖維生產(chǎn)工藝方法生產(chǎn)。
其工藝流程如下1.漿粕2.浸漬←NaoH3.黃化←CS24.粘膠←硅酸鹽5.紡絲←凝固浴6.水洗7.封閉處理8.脫硫9.水洗10.上油11.干燥12.成品本發(fā)明所提供的纖維素聚硅酸鹽纖維生產(chǎn)方法按粘膠纖維生產(chǎn)方法進行，特征在于將模數(shù)(SiO2Na2O)為2.5-3.5的水玻璃，或硅酸鉀，或硅酸鈉，或任意比混合的硅酸鉀和硅酸鈉，按粘膠原液中甲種纖維素含量的10-50%(重量)，混入予先調好的粘膠原液中，并混均，制成紡絲膠;其組成為甲種纖維素7-8%(重量)，氫氧化鈉5.5-6.5%(重量)，粘度40-70秒(落球法)，熱成度6-9(10%氯化氨值);用常規(guī)紡絲工藝方法紡絲、經(jīng)拉伸水洗、封閉處理、脫硫、水洗、上油、干燥、制得成品。
為提高所紡出的纖維素聚硅酸纖維的質量，作為最佳實施方法，在紡絲工藝過程中所使用的凝固浴其組成為硫酸100-130克/升、硫酸鋅10-15克/升、硫酸鈉240-350克/升;浴溫為45-55℃本發(fā)明纖維素聚硅酸鹽纖維生產(chǎn)方法的關鍵之處在于，在生產(chǎn)工藝流程中增加有封閉處理。按照上述粘膠纖維生產(chǎn)工藝生產(chǎn)紡絲，先得到的是長或短型纖維素聚硅酸纖維，如不經(jīng)封閉穩(wěn)定處理，其中聚硅酸在堿性條件下極不穩(wěn)定，容易脫除殆盡。因此，需進行聚硅酸→聚硅酸鹽化學處理，進一步完善其抗堿洗性，即進行封閉處理，將聚硅酸分子鏈轉化為抗堿性的聚硅酸鹽。
封閉處理是在生產(chǎn)工藝流程的紡絲之后、脫硫之前進行。封閉處理方法是用含金屬(氨或乙二胺)絡合物1-10克/升，或含氫氧化鈣1-1.8克/升溶液構成的封閉劑，在1-50℃下，對纖維進行5-120分鐘淋浴處理。封閉處理是一替換反應，其化學反應方程式如下 X堿類化合物 n＝2-30 m＝2-6 Me代表金屬所說的金屬(氨或乙二胺)絡合物包括銀、銅、鋅、鈷、鎳絡合物。由于封閉劑即金屬(氨或乙二胺)絡合物與聚硅酸的化學反應很容易進行，受溫度影響小，所以封閉劑濃度低時，淋浴量就大，時間就可長些;濃度高時，淋浴量就小，時間就可短些。因此，封閉處理工藝的濃度、溫度、時間參數(shù)可以有較大的取值范圍。
經(jīng)上述封閉穩(wěn)定工藝處理得到的纖維素聚硅酸鹽纖維，在溫度為60℃，含氫氧化鈉大于2克/升溶液中處理60分鐘，聚硅酸鹽不脫落，纖維保持阻燃性。而維西爾纖維，在溫度為40℃，含氫氧化鈉2克/升溶液中處理60分鐘，聚硅酸全部被溶解掉，失去阻燃性。
本發(fā)明纖維素聚硅酸鹽纖維，通過封閉處理和脫硫，制得的纖維其組成是纖維素和聚硅酸鹽混合物，該纖維只含有微量的單質硫，纖維外觀光亮均勻。聚硅酸鹽具有不燃性，并與纖維素混合均勻，可充分起到抗燃阻燃作用。聚硅酸鹽和堿不易產(chǎn)生化學反應，難以生成溶于水的硅酸鈉，所以，本纖維素聚硅酸鹽纖維的耐堿性優(yōu)良，在經(jīng)過染整工藝過程或其織物家庭皂洗后，該纖維仍保持有同前一樣的阻燃性能。而且，利用這種纖維織成織物時，不會影響紡織、染整工藝。
實施例1將模數(shù)(SiO2Na2O)為2.5的水玻璃或硅酸鉀或硅酸鈉或任意比混合的硅酸鉀和硅酸鈉，按粘膠原液中甲種纖維素含量的20%(重量)，加入粘膠原液中;封閉劑為濃度1.6克/升的氫氧化鈣，封閉處理溫度10℃，處理時間60分鐘;其它同前述(正常粘膠纖維生產(chǎn))工藝。
實施例2將模數(shù)(SiO2Na2O)為3的水玻璃或硅酸鉀或硅酸鈉或任意比混合的硅酸鉀和硅酸鈉，按粘膠原液中甲種纖維素含量的30%(重量)，加入粘佼原液中;封閉劑為濃度8克/升的銅或/和鋅絡合物，封閉處理溫度30℃，處理時間30分鐘;其它同前述(正常粘膠纖維生產(chǎn))工藝。
實施例3將模數(shù)(SiO2Na2O)為3.5的水玻璃或硅酸鉀或硅酸鈉或任意比混合的硅酸鉀和硅酸鈉，按粘膠原液中甲種纖維素含量的35%(重量)，加入粘佼原液中;封閉劑為濃度4克/升的鎳或鈷或銀絡合物，封閉處理溫度20℃，處理時間10分鐘;其它同前述(正常粘膠纖維生產(chǎn))工藝。
纖維性能指標 本發(fā)明所用阻燃劑-硅酸鹽無機原料，資源廣，價格低，可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)具有慢燃性能的纖維素聚硅酸鹽纖維，阻燃劑無污染因素，纖維符合衛(wèi)生要求。本纖維素聚硅酸鹽纖維不僅具有阻燃性、抗堿性、而皂洗，而且在燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體，不污染環(huán)境。利用這種纖維織成織物時，不影響和改變紡織和染整工藝。
權利要求
1.纖維素聚硅酸鹽纖維，是一纖維素和聚硅酸鹽混合的纖維素纖維，其結構式如下 其中n=200～310 m=2～30 Me代表金屬
2.根據(jù)權利要求1所述的纖維素聚硅酸鹽纖維，其特征是在于Me是銀、銅、鈷、鋅、鎳、鈣。
3.一種生產(chǎn)如權利要求1所述的纖維素聚硅酸鹽纖維的方法，包括有漿粕-浸漬-黃化-粘膠-紡絲-水洗-脫硫-水洗-上油-干燥工藝過程，其特征在于a、將模數(shù)(SiO2Na2O)為2.5-3.5的水玻璃，或硅酸鉀，或硅酸鈉，或任意比混合的硅酸鉀和硅酸鈉，按粘膠原液中甲種纖維素含量的10-50%(重量)，混入予先調好的粘膠原液中，制成紡絲膠;其組成為甲種纖維素7-8%(重量)，氫氧化鈉5.5-6.5%(重量)，粘度40-70秒(落球法)，熟成度6-9(10%氯化氨值);b、在紡絲之后對纖維進行有封閉穩(wěn)定處理，即有聚硅酸→聚硅酸鹽化學處理。
4.根據(jù)權利要求3所述的纖維素聚硅酸鹽纖維生產(chǎn)方法，其特征在于封閉穩(wěn)定處理是用含金屬(氨或乙二胺)絡合物1-10克/升，或含氫氧化鈣1-1.8克/升溶液構成的封閉劑，在1-50℃下，對纖維進行5-120分鐘淋浴處理，其化學反應方程式如下
5.根據(jù)權利要求4所述的纖維素聚硅酸鹽纖維生產(chǎn)方法，其特征在于所說的金屬(氨或乙二胺)絡合物是銀、銅、鋅、鈷、鎳絡合物。
6.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5任意一項所述的纖維素聚硅酸鹽纖維生產(chǎn)方法，其特征在于在紡絲工藝過程中所使用的凝固浴其組成為硫酸100-130克/升、硫酸鋅10-15克/升、硫酸鈉240-350克/升;浴溫為45-55℃。
全文摘要
本發(fā)明纖維素聚硅酸鹽阻燃纖維，是一種纖維素和聚硅酸鹽混合的纖維素纖維，采用混合纖維再生和封閉處理技術，應用粘膠纖維生產(chǎn)工藝方法生產(chǎn)。生產(chǎn)簡便，無污染。該纖維不僅具有阻燃性、抗堿性、耐皂洗，而且燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體，利用其織成織物時，不影響和改變紡織和染整工藝。
文檔編號D01F8/02GK1098149SQ9411006
公開日1995年2月1日 申請日期1994年2月3日 優(yōu)先權日1994年2月3日
發(fā)明者趙玉山, 馮守知, 王惠福, 張建東, 劉宗義, 門修力 申請人:趙玉山, 馮守知, 王惠福