一种磷氮阻燃分散体、阻燃纤维素纤维及其制备方法与流程

本发明属于阻燃，涉及一种磷氮阻燃分散体、阻燃纤维素纤维及其制备方法。

背景技术：

1、再生纤维素纤维具有吸湿性好、穿着舒适及原料可再生等优点，是化学纤维的主要品种之一。然而，再生纤维素纤维的极限氧指数较低，高度易燃，限制了其在安全防护、交通工具内饰及公共场所纺织品等对阻燃性能要求较高的领域中的应用。

2、目前，赋予再生纤维素纤维阻燃性能的方法主要包括共混法和后整理法两大类。共混法是将阻燃剂直接加入纤维素纺丝原液中，使阻燃组分随纤维素共同凝固成形。然而，阻燃粉体直接与纺丝液混合时，因纤维素纺丝原液粘度高，粉体易于团聚沉降，难以均匀分散，容易造成喷丝孔堵塞及纤维力学性能下降。虽然可将阻燃剂预分散制成悬浊液后再加入纺丝液以改善分散性，但所用分散剂等助剂会进入凝固浴，影响溶剂回收并增加成本，残留在纤维中的助剂还会影响纤维性能。更为关键的是，共混法制备的阻燃纤维在凝固成形及后续水洗过程中，阻燃剂容易向外迁移，导致阻燃组分保留率低、阻燃耐久性不足。后整理法通过对已成形的纤维素纤维进行阻燃整理，常用方法包括表面接枝、浸轧-干燥-焙烘、层层自组装等，这些方法普遍存在接枝效率低、成本高、纤维手感劣化及阻燃效果不耐久等问题，难以在保持纤维原有优良性能的同时实现阻燃效果的持久性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种磷氮阻燃分散体、阻燃纤维素纤维及其制备方法，有效解决了阻燃剂易团聚堵塞喷丝孔及阻燃组分易迁移流失的技术难题，使制得的阻燃纤维素纤维兼具高阻燃效率、离火自熄特性及优异的阻燃耐久性。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、第一方面，本发明提供了一种磷氮阻燃分散体，包括连续水相以及分散于所述连续水相中的核壳颗粒；所述核壳颗粒由内至外依次包括磷氮阻燃核、吸附于所述磷氮阻燃核表面的聚胺内层和组装于所述聚胺内层表面的海藻酸盐外层。

4、优选的，所述磷氮阻燃核、聚胺内层和海藻酸盐外层的质量比为100∶（0.5~8）∶（1~15）。

5、优选的，所述磷氮阻燃核的材料为三聚氰胺聚磷酸盐、聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐或经三聚氰胺表面复配的聚磷酸铵；

6、或所述磷氮阻燃核的材料为三聚氰胺聚磷酸盐、聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐或经三聚氰胺表面复配的聚磷酸铵与含磷无机片层材料形成的复合颗粒。

7、优选的，所述聚胺内层的材料包括支化聚乙烯亚胺、线性聚乙烯亚胺、聚烯丙胺、聚酰胺胺中的一种或多种；

8、或所述聚胺内层的材料为支化聚乙烯亚胺、线性聚乙烯亚胺、聚烯丙胺或聚酰胺胺的水溶性盐。

9、优选的，所述海藻酸盐外壳层的材料采用海藻酸钠和海藻酸钾中的一种或多种。

10、第二方面，本发明提供了一种磷氮阻燃分散体的制备方法，包括以下步骤：

11、将磷氮阻燃材料、水和分散稳定剂混合，在5~35℃下经过湿法研磨或高压均质处理，得到含有磷氮阻燃核的阻燃核分散液；

12、将所述阻燃核分散液ph调节至8.0~10.5，在搅拌条件下加入聚胺水溶液，继续搅拌使所述聚胺吸附于所述磷氮阻燃材料的表面，形成具有聚胺内层的阻燃核分散液；

13、将所述具有聚胺内层的阻燃核分散液的ph维持在8.0~11.0，在剪切条件下加入海藻酸盐水溶液，继续搅拌使所述海藻酸盐组装于所述聚胺内层的表面，形成所述磷氮阻燃分散体。

14、优选的，所述分散稳定剂包括聚乙烯吡咯烷酮和聚氧乙烯醚类非离子分散剂中的一种或多种。

15、优选的，所述分散稳定剂的用量为所述磷氮阻燃材料质量的0.1%~3%。

16、第三方面，本发明提供了一种阻燃纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：

17、将权利要求1~5中任一项所述的磷氮阻燃分散体与碱性纤维素纺丝原液混合，得到阻燃纺丝原液；

18、将所述阻燃纺丝原液挤出至含有酸和二价金属离子的凝固浴中，使所述碱性纤维素纺丝原液中的纤维素凝固再生，得到初生纤维；

19、对所述初生纤维进行牵伸、水洗和干燥后得到阻燃纤维素纤维。

20、第四方面，本发明提供了一种阻燃纤维素纤维。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、通过连续水相及分散于其中的核壳颗粒构成全水相阻燃分散体，以磷氮阻燃核提供阻燃来源，并利用吸附于其表面的聚胺内层作为中间联结层，使组装于聚胺内层表面的海藻酸盐外层在碱性纤维素纺丝原液中以水化负电形式稳定分散、有效抑制阻燃颗粒团聚和沉降，当进入含酸和二价金属离子的凝固浴时，海藻酸盐外层发生质子化收缩并与金属离子配位交联，同时聚胺内层发生质子化并与海藻酸盐外层形成离子缔合，使壳层原位致密化，实现阻燃组分随纤维素凝固再生的同步高效固定。

1.一种磷氮阻燃分散体，其特征在于，包括连续水相以及分散于所述连续水相中的核壳颗粒；所述核壳颗粒由内至外依次包括磷氮阻燃核、吸附于所述磷氮阻燃核表面的聚胺内层和组装于所述聚胺内层表面的海藻酸盐外层。

2.根据权利要求1所述的一种磷氮阻燃分散体，其特征在于，所述磷氮阻燃核、聚胺内层和海藻酸盐外层的质量比为100∶（0.5~8）∶（1~15）。

3.根据权利要求1所述的一种磷氮阻燃分散体，其特征在于，所述磷氮阻燃核的材料为三聚氰胺聚磷酸盐、聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐或经三聚氰胺表面复配的聚磷酸铵；

4.根据权利要求1所述的一种磷氮阻燃分散体，其特征在于，所述聚胺内层的材料包括支化聚乙烯亚胺、线性聚乙烯亚胺、聚烯丙胺、聚酰胺胺中的一种或多种；

5.根据权利要求1所述的一种磷氮阻燃分散体，其特征在于，所述海藻酸盐外壳层的材料采用海藻酸钠和海藻酸钾中的一种或多种。

6.根据权利要求1~5任一项所述的磷氮阻燃分散体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述分散稳定剂包括聚乙烯吡咯烷酮和聚氧乙烯醚类非离子分散剂中的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述分散稳定剂的用量为所述磷氮阻燃材料质量的0.1%~3%。

9.一种阻燃纤维素纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法制得的阻燃纤维素纤维。