专利名称：三聚氰胺甲醛树脂/聚乙烯醇阻燃纤维的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种三聚氰胺甲醛树脂/聚乙烯醇阻燃纤维的制造方法。属于阻燃纤维的制造领域。
背景技术：
目前纤维的阻燃技术方案有为以下三种a.阻燃剂共混纺丝法，这种方法是将占成纤聚合物质量分数5％～40％阻燃剂混合到聚合物中采取熔体或者溶液纺丝方法得到阻燃纤维；b.阻燃单体共聚法，这种方法是将含有阻燃元素的可聚合单体与主要单体共聚得到具有阻燃特性的聚合物，再将此聚合物纺丝得到阻燃纤维；c.后整理法，这种方法是将阻燃剂通过涂覆或者交联的方法附着到纤维表面获得阻燃纤维的方法。阻燃剂共混法目前应用较广，但是由于阻燃剂的加入会影响纺丝性能和纤维的力学性能，并且阻燃剂大多在使用过程中有所流失，使纤维阻燃性能下降。阻燃单体共聚法应用面较窄，共聚阻燃高分子合成控制较为复杂。后整理法由于阻燃剂极易流失目前应用不多。三聚氰胺-甲醛纤维具有高效阻燃、无卤环保化、不熔滴、持久阻燃的特点，一定程度上代表了阻燃纤维的发展方向。德国专利DE 2364091-B最早提出了一种将三聚氰胺和甲醛的缩合物溶液添加一定量的助成纤剂后通过“干法反应纺丝法”或者“离心纺丝法”纺制成阻燃纤维的方法。以上两种方法均属于溶液干法纺丝的范畴，纺丝效率较低，且纺制得到的纤维需要通过长时间的热处理使纤维脱除溶剂、固化成型、强度升高。中国专利CN 1344821A介绍了一种三聚氰胺-甲醛树脂混合一定量的添加物质(乙二醇、乙二胺等)和无机纳米离子后经过离心纺丝得到阻燃纤维的方法。关于三聚氰胺-甲醛纤维的专利还有欧洲专利EP 93965-A和EP 221330-A，这两个专利是将改性后的三聚氰胺与甲醛缩合得到的树脂直接纺丝得到阻燃纤维，这两种方法不需要加入助成纤剂，采用的纺丝方法同样是“干反应纺丝法”或者“离心纺丝法”，同样存在着生产效率较低的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种三聚氰胺甲醛/聚乙烯醇阻燃纤维的制造方法。其特点是将三聚氰胺甲醛树脂溶液与聚乙烯醇水溶液混合制成纺丝原液，通过湿法纺丝得到初生纤维，初生纤维经后处理得到阻燃纤维。
本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。
1.三聚氰胺甲醛树脂的制备将三聚氰胺和甲醛水溶液摩尔比1∶1.2～1∶6混合，用碱调节pH＝8～10，加入带有温度计、搅拌器和回流冷凝器的反应釜内，于温度50～100℃反应1～5小时，制得均匀透明的三聚氰胺甲醛树脂。树脂粘度为0.01～0.05Pa·S，固含量为40～60wt％。
2.纺丝原液的制备将浓度10～30wt％的聚乙烯醇水溶液与上述所得的三聚氰胺甲醛树脂溶液在60～95℃下混和，用碱调节pH＝8～11，聚乙烯醇溶液与三聚氰胺甲醛树脂溶液的固含量之比为2∶8～8∶2，混合物总固含量为20～40wt％。
3.纺丝原液的湿法纺丝采用孔径0.06～0.20mm的喷丝头，将纺丝原液加压过滤，脱泡，于温度40～80℃经计量泵，过滤器，从喷丝头喷出，纺丝细流在凝固浴中凝固成型，纤维经过2～6倍的拉伸得到初生纤维。
4.初生纤维的后处理A.短纤维的后处理初生纤维紧张状态下经温度60～120℃的水蒸汽氛围热处理5～30分钟，再经温度30～70℃的热水洗涤除去残余盐分，然后对纤维进行上油、干燥、卷曲，卷曲温度100～170℃，纤维经干燥送入200～230℃的焙烘装置进行干热定型，定型时间2～10分钟，再将纤维切断至3～20cm的短纤维，经开纤、打包获得阻燃短纤维。
B.长丝的后处理初生纤维紧张状态下经温度60～120℃的水蒸汽氛围热处理5～30分钟，再经30～70℃的热水洗涤除去残余盐分，对纤维进行上油、干燥，而后送入温度200～230℃的焙烘装置紧张状态下进行干热定型，定型时间2～10分钟，将纤维卷绕后得到阻燃长丝。
碱为氢氧化钠、硼酸钠、碳酸钠、氨水、三乙胺、三乙醇胺中的任一种。
聚乙烯醇的聚合度为1700～2000、醇解度为97％～99％。
凝固浴为温度30～60℃的饱和硫酸钠水溶液，凝固浴pH＝3～6。
上述方法制得的三聚氰胺甲醛树脂/聚乙烯醇阻燃纤维。
本发明具有如下优点
1.纺丝原液具有很好的可纺性，纤维在凝固浴中能迅速凝固成型。由于采用的是湿法纺丝工艺路线，纤维的生产效率较高。
2.制得的阻燃纤维具有良好的阻燃性能，阻燃成分以结构材料形式存在于纤维基体中，使用过程中阻燃性能不下降，具有永久阻燃性。
3.制得的纤维在具有良好的阻燃性的同时拥有较好的强度。
4.制造方法简便，工艺流程短，充分利用现有的湿法纺丝设备和生产路线。
5.本发明制得的阻燃纤维具有很好的白度，染色性能良好。
具体实施例方式
下面通过实例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1将三聚氰胺80g，37wt％的甲醛水溶液87.6g(三聚氰胺与甲醛摩尔比为1∶1.7)加入带有温度计、搅拌器和回流冷凝器的反应釜内，用氢氧化钠调节pH＝8～9，于温度90℃反应5小时得到无色透明粘稠液体，树脂固含量51wt％。将330g20wt％的聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度99％)与上述三聚氰胺甲醛树脂溶液于温度75℃混合均匀，用氢氧化钠调节pH＝8～9，在温度60℃下加压过滤，脱泡，经计量泵输送至孔径0.08mm的喷丝孔，原液经喷丝孔以细流状喷入温度50℃pH＝3的饱和硫酸钠水溶液中凝固成型，初生纤维拉伸3倍后送入温度100℃的蒸汽烘箱湿热处理15分钟，纤维经温度60℃的温水洗涤除去残余盐分，然后对纤维上油、干燥后送入卷曲设备，在温度100℃下对纤维进行卷曲，送入220℃的干热定型装置热处理6分钟，再将纤维切断至5cm的短纤维，经开纤、打包后得到成品三聚氰胺甲醛/聚乙烯醇阻燃短纤维。成品阻燃纤维纤度5dtex，强度2cN/dtex，断裂伸长率10％，回潮率10％，极限氧指数35～37。
实施例2将三聚氰胺80g，37wt％的甲醛水溶液206g(三聚氰胺与甲醛摩尔比为1∶4)加入带有温度计、搅拌器和回流冷凝器的反应釜内，用碳酸钠调节pH＝8～9，于温度50℃反应2小时得到无色透明粘稠液体，树脂固含量35wt％。将400g25wt％的聚乙烯醇(聚合度2000，醇解度99％)与上述三聚氰胺甲醛树脂溶液于温度60℃混合均匀，用碳酸钠调节pH＝8～9，在温度40℃加压过滤、脱泡，经计量泵输送至孔径0.1mm的喷丝孔，原液经喷丝孔以细流状喷入45℃pH＝4的饱和硫酸钠水溶液中凝固成型，初生纤维拉伸5倍后送入温度60℃的蒸汽烘箱湿热处理25分钟，纤维经30℃的温水洗涤除去残余盐分，对纤维上油、干燥，而后纤维送入200℃的干热定型装置热处理5分钟，将纤维卷绕后得到成品三聚氰胺甲醛/聚乙烯醇阻燃长丝。成品阻燃长丝纤度3dtex，强度1.8cN/dtex，断裂伸长率8％，回潮率10％，极限氧指数30～33。
实施例3将三聚氰胺80g，37wt％的甲醛水溶液77.2g(三聚氰胺与甲醛摩尔比为1∶1.5)加入带有温度计、搅拌器和回流冷凝器的反应釜内，用三乙醇胺调节pH＝9～10，于温度100℃反应5小时得到无色透明粘稠液体，树脂固含量52wt％。将330g20wt％的聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度97％)与上述三聚氰胺甲醛树脂溶液于温度95℃混合均匀，用氢氧化钠调节pH＝8～9，在温度80℃下加压过滤，脱泡，经计量泵输送至孔径0.08mm的喷丝孔，原液经喷丝孔以细流状喷入温度48℃pH＝3的饱和硫酸钠水溶液中凝固成型，初生纤维拉伸4倍后送入温度90℃的蒸汽烘箱湿热处理15分钟，纤维经温度70℃的温水洗涤除去残余盐分，然后对纤维上油、干燥后送入卷曲设备，在温度170℃下对纤维进行卷曲，送入230℃的干热定型装置热处理5分钟，再将纤维切断至6cm的短纤维，经开纤、打包后得到成品三聚氰胺甲醛/聚乙烯醇阻燃短纤维。成品阻燃纤维纤度6dtex，强度2cN/dtex，断裂伸长率9％，回潮率8％，极限氧指数38～40。
实施例4将三聚氰胺80g，37wt％的甲醛水溶液82.3g(三聚氰胺与甲醛摩尔比为1∶1.6)加入带有温度计、搅拌器和回流冷凝器的反应釜内，用三乙胺调节pH＝9～10，于温度85℃反应2小时得到无色透明粘稠液体，树脂固含量50wt％。将193g18wt％的聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度99％)与上述三聚氰胺甲醛树脂溶液于温度70℃混合均匀，用碳酸钠调节pH＝8～9，在温度65℃加压过滤、脱泡，经计量泵输送至孔径0.06mm的喷丝孔，原液经喷丝孔以细流状喷入45℃pH＝3的饱和硫酸钠水溶液中凝固成型，初生纤维拉伸2倍后送入温度120℃的蒸汽烘箱湿热处理20分钟，纤维经50℃的温水洗涤除去残余盐分，对纤维上油、干燥，而后纤维送入230℃的干热定型装置热处理5分钟，将纤维卷绕后得到成品三聚氰胺甲醛/聚乙烯醇阻燃长丝。成品阻燃长丝纤度5dtex，强度2.5cN/dtex，断裂伸长率7％，回潮率7％，极限氧指数42～45。
权利要求
1.一种三聚氰胺甲醛树脂/聚乙烯醇阻燃纤维的制造方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)三聚氰胺甲醛树脂的制备将三聚氰胺和甲醛水溶液摩尔比1∶1.2～1∶6混合，用碱调节pH＝8～10，加入带有温度计、搅拌器和回流冷凝器的反应釜内，于温度50～100℃反应1～5小时，制得均匀透明的三聚氰胺甲醛树脂。树脂粘度为0.01～0.05Pa·S，固含量为40～60wt％；(2)纺丝原液的制备将浓度10～30wt％的聚乙烯醇水溶液与上述所得的三聚氰胺甲醛树脂溶液在温度60～95℃下混和，用碱调节pH＝8～11，聚乙烯醇溶液与三聚氰胺甲醛树脂溶液的固含量之比为2∶8～8∶2，混合物总固含量为20～40wt％；(3)纺丝原液的湿法纺丝采用孔径0.06～0.20mm的喷丝头，将纺丝原液加压过滤，脱泡，于温度40～80℃经计量泵，过滤器，从喷丝头喷出，纺丝细流在凝固浴中凝固成型，纤维经过2～6倍的拉伸得到初生纤维；(4)初生纤维的后处理A.短纤维的后处理初生纤维紧张状态下经温度60～120℃的水蒸汽氛围热处理5～30分钟，再经温度30～70℃的热水洗涤除去残余盐分，然后对纤维进行上油、干燥、卷曲，卷曲温度100～170℃，纤维经干燥送入200～230℃的焙烘装置进行干热定型，定型时间2～10分钟，再将纤维切断至3～20cm的短纤维，经开纤、打包获得阻燃短纤维；B.长丝的后处理初生纤维紧张状态下经温度60～120℃的水蒸汽氛围热处理5～30分钟，再经30～70℃的热水洗涤除去残余盐分，对纤维进行上油、干燥，而后送入温度200～230℃的焙烘装置紧张状态下进行干热定型，定型时间2～10分钟，将纤维卷绕后得到阻燃长丝。
2.如权利要求1所述三聚氰胺甲醛树脂/聚乙烯醇阻燃纤维的制造方法，其特征在于碱为氢氧化钠、硼酸钠、碳酸钠、氨水、三乙胺、三乙醇胺中的至少一种。
3.如权利要求1所述三聚氰胺甲醛树脂/聚乙烯醇阻燃纤维的制造方法，其特征在于聚乙烯醇的聚合度为1700～2000、醇解度为97％～99％。
4.如权利要求1所述三聚氰胺甲醛树脂/聚乙烯醇阻燃纤维的制造方法，其中特征在于凝固浴为温度30～60℃的饱和硫酸钠水溶液，调节凝固浴pH＝3～6。
5.如权利要求1所述方法制得的三聚氰胺甲醛树脂/聚乙烯醇阻燃纤维。
全文摘要
本发明公开了一种三聚氰胺甲醛树脂/聚乙烯醇阻燃纤维的制造方法，其特点是将三聚氰胺和甲醛按照摩尔比为1∶1.2～1∶6，于温度50～100℃合成三聚氰胺甲醛树脂水溶液，与聚乙烯醇水溶液按固含量之比为2∶8～8∶2混合制得纺丝原液，纺丝原液按常规的湿法纺丝成型，凝固浴采用酸性饱和硫酸钠水溶液。初生纤维经过拉伸、湿热定型、洗涤、卷曲、上油、干燥、干热定型后得到三聚氰胺甲醛树脂/聚乙烯醇阻燃纤维。阻燃纤维的纤度为3～10dtex，强度为1～3cN/dtex，断裂伸长率为5％～15％，回潮率为5～10％，极限氧指数30～45。
文档编号D01D1/02GK101016658SQ20071004826
公开日2007年8月15日 申请日期2007年1月15日 优先权日2007年1月15日
发明者徐建军, 施楣梧, 姜猛进, 叶光斗, 李守群, 杨智渊, 卢奎林 申请人:四川大学, 中国人民解放军总后勤部军需装备研究所士兵系统研究中心