技术领域本发明属于纤维素粘胶纤维技术领域，尤其涉及一种阻燃粘胶纤维及其制备方法。
背景技术：
粘胶纤维具有一系列可贵的物理机械性能和符合卫生要求的性质。作为一种再生纤维素纤维，其最大特点是与棉纤维的某些性质极为类似，穿着舒适，尤其适合在气候炎热的地区穿着，而它的纤度和长度又可以按照用途的要求来调节，因此受到人们的欢迎。但普通粘胶纤维接触火焰后即直接燃烧，撤离火源后仍持续燃烧，燃烧速度快且无余灰。易燃性成为粘胶纤维最大的缺点。对于粘胶纤维阻燃性的研究，很多专利都有涉及，例如中国专利CN102505169A公开了一种阻燃粘胶纤维及其制备方法，其通过偏硅酸钠、焦磷酸酯溶液按一定的比例加入到黄化结束后的纤维素粘胶溶液中混合均匀，制备出阻燃纺丝粘胶溶液，通过采用常规纺丝技术，最终制得阻燃粘胶纤维产品，但该改性方法属于单纯的物理共混法，这种方法会使阻燃剂与粘胶溶液混合不均，影响纤维的阻燃性能，且该阻燃剂容易沉降和团聚，进而影响粘胶纤维的可纺性；中国专利CN103643334A公开了一种利用氧化锌做为阻燃剂加入到粘胶溶液中从而制备阻燃粘胶纤维的方法，但氧化锌是以颗粒状存在于粘胶纤维中，由于湿法纺丝喷丝头的孔径比较小，氧化锌颗粒容易堵塞喷丝板影响其可纺性，给连续生产带来一定的困难，而且阻燃效果不是很好；中国专利CN104178836A公开了一种阻燃粘胶短纤维及其制备方法，该阻燃粘胶短纤维是在纺前添加以有机磷酸酯为有效成分的磷系阻燃剂来生产的，其中的磷系阻燃剂是通过一系列反应生成的二硫代磷酸新戊二酯阻燃剂悬浮液，由于粘胶液是以水为溶剂，该阻燃剂与粘胶溶液只是单纯的物理共混，存在流失量较大的问题。
技术实现要素：
为解决现有技术不足，本发明的目的在于提供一种阻燃粘胶纤维及其制备方法，该阻燃粘胶纤维与普通粘胶纤维相比，阻燃耐热性提高。本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种阻燃粘胶纤维的制备方法，该制备方法包括以下工艺：制备一种阻燃粘胶纤维，该纤维的主要成分包括50-90％的纤维素，10-50％的改性三聚氰胺甲醛树脂；所述的改性三聚氰胺甲醛树脂，包括化学改性和共混改性两部分；所述的化学改性，改性试剂为尿素或乙基膦酸二乙酯中的一种，改性试剂与三聚氰胺的摩尔比为0.1-0.5∶1；所述的共混改性，改性试剂为四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷三种增韧改性剂中的一种，改性剂的添加量为三聚氰胺甲醛树脂质量百分比的0.2-5％；所述的改性三聚氰胺甲醛树脂中，选用氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、草酸、盐酸作为pH调节剂。本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种阻燃粘胶纤维，其特征在于采用上述制备方法制备，其极限氧指数(LOI值)可提高到29％，较普通粘胶纤维的极限氧指数(LOI值)19％提高了6-10％，同时符合国家及国际上相关环保标准的要求。与现有技术相比，本发明设计方案是利用改性三聚氰胺甲醛树脂与纤维素之间形成氢键和化学键的特点，提高树脂与粘胶纤维的相容性，同时提高树脂在粘胶纤维中的含量，从而达到良好的阻燃效果。其工艺简单、易操作、制造成本相对低廉，改性三聚氰胺甲醛树脂的加入不影响纤维的纺丝成型，制得的阻燃粘胶纤维物理性能好，具有较好的阻燃、耐热、抑烟等效果。具体实施方式下面将结合具体实施例对本发明进行详细说明。本发明一种阻燃粘胶纤维的制备方法(简称制备方法)，其特征在于操作步骤如下：(1)配置三聚氰胺甲醛树脂溶液。按摩尔比为1∶1.5-4.5，称取一定量的三聚氰胺和多聚甲醛于三口瓶中，加入适量的蒸馏水，在搅拌条件下升温至30-50℃，待溶液澄清后，调节pH值，控制在pH＝7-9，升温至70-95℃，反应20-60min；(2)对三聚氰胺甲醛树脂溶液改性。降温至40-60℃，加入尿素或乙基膦酸二乙酯，反应10-30min，调节pH值，控制在pH＝5-9，加入增韧改性剂，升温至70-95℃，反应过程中控制pH在5-9之间，反应0.5-2.5小时，得到改性三聚氰胺甲醛树脂；(3)阻燃粘胶纤维的纺丝成型。称取适量的粘胶溶液，将改性三聚氰胺甲醛树脂添加到粘胶溶液中，改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为50-10∶50-90，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等工艺，最终制备成阻燃粘胶纤维。所述增韧改性剂优选四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷中的一种。阻燃性能测试：将纤维试样编成10mm*5mm*100mm的柱状试样，在氧指数仪中进行极限氧指数测定。经试验，本发明制备方法采用如下工艺参数范围的效果更为理想：(1)配置三聚氰胺甲醛树脂溶液。按摩尔比为1∶1.5-4.5，称取一定量的三聚氰胺和多聚甲醛于三口瓶中，加入适量的蒸馏水，在搅拌条件下升温至30-50℃，待溶液澄清后，调节pH值，控制在pH＝7-9，升温至70-95℃，反应30-60min；(2)对三聚氰胺甲醛树脂溶液改性。降温至40-60℃，按尿素或乙基膦酸二乙酯与三聚氰胺摩尔比为0.1-0.4∶1加入尿素或乙基膦酸二乙酯中的一种，反应20-30min，调节pH值，控制在pH＝5-9，加入树脂质量百分比1-5％的增韧改性剂，升温至70-95℃，反应过程中控制pH在5-9之间，反应0.5-2.0小时，得到改性三聚氰胺甲醛树脂；(3)阻燃粘胶纤维的纺丝成型。称取适量的粘胶溶液，将改性三聚氰胺甲醛树脂添加到粘胶溶液中，改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为50-10∶50-90，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等工艺，最终制备成阻燃粘胶纤维。本发明阻燃粘胶纤维，其特征在于，采用上述制备方法制备的阻燃粘胶纤维，与普通粘胶纤维相比，其极限氧指数提高了6-10％。实施例1：按摩尔比为1∶1.5，称取三聚氰胺201.79g、多聚甲醛72.0g于三口瓶中，加入蒸馏水410.69g，在搅拌条件下升温至30℃，待溶液澄清后，用氢氧化钠溶液调节pH值，控制在pH＝9，升温至70℃，反应60min；降温至40℃，按乙基膦酸二乙酯与三聚氰胺摩尔比0.3∶1加入79.76g乙基膦酸二乙酯，反应30min，用草酸调节pH值，控制在pH＝5，加入0.55g的四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯增韧改性剂，升温至70℃，反应0.5小时，反应过程中控制pH＝5；称取1000g粘胶溶液，其中粘胶溶液中纤维素含量为8％，按改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为35∶65，将43.08g改性三聚氰胺甲醛树脂添加到粘胶溶液中，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等常规纺丝工艺，最终制备成阻燃粘胶纤维。经检测，纤维的极限氧指数(LOI值)为28％。实施例2：按摩尔比为1∶3.0，称取三聚氰胺201.79g、多聚甲醛144g于三口瓶中，加入蒸馏水518.69g，在搅拌条件下升温至50℃，待溶液澄清后，用氢氧化钠溶液调节pH值，控制在pH＝7，升温至95℃，反应20min；降温至60℃，按乙基膦酸二乙酯与三聚氰胺摩尔比0.4∶1加入106.34g乙基膦酸二乙酯，反应10min，用草酸调节pH值，控制在pH＝9，加入6.92g的四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯增韧改性剂，升温至95℃，反应2.5小时，反应过程中控制pH＝9；称1000g粘胶溶液，其中粘胶溶液中纤维素含量为8％，按改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为40∶60，将53.33g改性三聚氰胺甲醛树脂添加到粘胶溶液中，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等常规纺丝工艺，最终制备成阻燃粘胶纤维。经检测，纤维的极限氧指数(LOI值)为29％。实施例3：按摩尔比为1∶4.5，称取三聚氰胺201.79g、多聚甲醛216g于三口瓶中，加入蒸馏水626.69g，在搅拌条件下升温至65℃，待溶液澄清后，用氢氧化钠溶液调节pH值，控制在pH＝8，升温至80℃，反应30min；降温至40℃，按尿素与三聚氰胺摩尔比0.5∶1加入48.05g尿素，反应10min，用盐酸调节pH值，控制在pH＝6，加入12.53g的3-氨丙基三乙氧基硅烷增韧改性剂，升温至80℃，反应1.5小时，反应过程中控制pH＝7；称取1000g粘胶溶液，其中粘胶溶液中纤维素含量为8％，按改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为35∶65，将43.08g改性三聚氰胺甲醛树脂添加到粘胶溶液中，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等常规纺丝工艺，最终制备成阻燃粘胶纤维。经检测，纤维的极限氧指数(LOI值)为28％。实施例4：按摩尔比为1∶3.5，称取201.79g三聚氰胺、多聚甲醛168g于三口瓶中，加入蒸馏水554.69g，在搅拌的条件下升温至65℃，待溶液澄清后，用碳酸钠溶液调节pH值，控制在pH＝7，升温至85℃，反应40min；降温至45℃，按乙基膦酸二乙酯与三聚氰胺摩尔比0.3∶1加入79.76g乙基膦酸二乙酯，反应15min，用草酸调节pH值，控制在pH＝5，加入11.09g的3-氨丙基三乙氧基硅烷增韧改性剂，升温至85℃，反应0.5小时，反应过程中控制pH＝6；称取1000g粘胶溶液，其中粘胶溶液中纤维素含量为8％，按改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为30∶70，将34.29g改性三聚氰胺甲醛树脂添加到粘胶溶液中，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等常规纺丝工艺，最终制备成阻燃粘胶纤维。经检测，纤维的极限氧指数(LOI值)为28％。实施例5：按摩尔比为1∶2.0，称取201.79g三聚氰胺、多聚甲醛96.0g于三口瓶中，加入蒸馏水446.69g，在搅拌条件下升温至60℃，待溶液澄清后，用碳酸钠溶液调节pH值，控制在pH＝7，升温至85℃，反应45min；降温至40℃，按尿素与三聚氰胺摩尔比0.1∶1加入9.61g尿素，反应15min，用盐酸调节pH值，控制在pH＝6，加入8.93g的3-氨丙基三乙氧基硅烷增韧改性剂，升温至85℃，反应1.2小时，反应过程中控制pH＝7；称取1000g粘胶溶液，其中粘胶溶液中纤维素含量为8％，按改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为10∶90，将8.89g改性三聚氰胺甲醛树脂添加到粘胶溶液中，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等常规纺丝工艺，最终制备成阻燃粘胶纤维。经检测，纤维的极限氧指数(LOI值)为25％。实施例6：按摩尔比为1∶2.5，称取201.79g三聚氰胺、多聚甲醛120g于三口瓶中，加入蒸馏水482.69g，在搅拌条件下升温至60℃，待溶液澄清后，用氢氧化钠溶液调节pH值，控制在pH＝8，升温至80℃，反应50min；降温至40℃，按尿素与三聚氰胺摩尔比0.2∶1加入19.22g尿素，反应20min，用盐酸调节pH值，控制在pH＝7，加入16.09g的γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷增韧改性剂，升温至85℃，反应0.5小时，反应过程中控制pH＝6；称取1000g粘胶溶液，其中粘胶溶液中纤维素含量为8％，按改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为50∶50，将80g改性三聚氰胺甲醛树脂添加到粘胶溶液中，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等常规纺丝工艺，最终制备成阻燃粘胶纤维。经检测，纤维的极限氧指数(LOI值)为29％。