本发明涉及三聚氰胺甲醛树脂领域，尤其涉及一种三聚氰胺甲醛树脂纤维及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着合成纤维生产和使用的迅速发展，城市建筑高层花，人口集中化，对阻燃纤维的要求越来越迫切。美、日等国家所做的统计表面，城市火灾的最初着火物主要是纺织品，如衣料、室内装饰织物等，纺织品的易燃性已经是城市建筑火灾的主要原因。因此，从安全的需求出发，美、英、日等国家先后制成了各种化学防燃性的法律，要求凡制作童装、老人服装、残疾者服饰、室内织物、剧院屏幕，以及交通运输工具上使用的纺织材料，都必须达到一定的阻燃标准。
阻燃纤维是指在高温火焰中短时间内不燃的有机纤维，其具有稠环梯形结构、三维交联、金属螯合和表面经化学或高温阻燃处理的特殊化学结构。其极限氧指数大于27，在高温火焰中不溶滴，只释放出无害或极少量的有害气体和烟雾，有些只发生表面碳化，而仍可保持纤维原型和尺寸的稳定性，长期使用温度约为150～180℃，瞬间可耐1200～2500℃的火焰，具有良好的纺织性能和穿着舒适性，但多数有一定的颜色，如黑色或金黄色。三聚氰胺甲醛树脂纤维就是阻燃纤维的一种，具有优异的阻燃性能。
三聚氰胺甲醛树脂纤维是一种新的耐火纤维，是由三聚氰胺与甲醛反应所得到的高分子材料，但是，其脆性大、韧性差。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种三聚氰胺甲醛树脂纤维及其制备方法，能够解决三聚氰胺甲醛树脂纤维脆性大、韧性差的技术问题。
本发明提供一种三聚氰胺甲醛树脂纤维，包括以下重量份数的原料：
优选地，所述烯烃类聚合物为聚丁烯、聚乙烯、聚乙烯醇、丁苯橡胶、丁腈橡胶、二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶中的一种或多种。
优选地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、α-烯基磺酸钠、脂肪醇醚羧酸盐
优选地，所述填料为钛白粉、硅微粉、氧化铝粉、氧化镁粉、氢氧化铝粉或碳酸钙。
本发明还提供了上述三聚氰胺甲醛树脂纤维的制备方法，包括以下步骤：
将三聚氰胺甲醛树脂分散在水中，分散均匀后加入多巴胺盐酸盐；避光静置18～36h后，再加入烯烃类聚合物、表面活性剂和填料，在40～50℃下密封搅拌反应24～48h，得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液；
将所述三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液通过喷丝孔挤出，挤出物经空气层进入凝固浴凝固，再经过洗涤、干燥后，得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
优选地，所述三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液的PH值为9～13。
优选地，所述搅拌速度为200～500r/min。
优选地，所述酸性物质为NaHSO4、NaHSO3、NaH2PO4、CuSO4、FeCl3、NH4Cl、NH4NO3、AlCl3、Cu(NO3)2、H2SO4、HCl或HNO3。
优选地，所述酸性物质的重量份数为5～15份。
本发明提供了一种三聚氰胺甲醛树脂纤维及其制备方法，该三聚氰胺甲醛树脂纤维中包括80～150重量份的三聚氰胺甲醛树脂、3～15重量份的多巴胺盐酸盐、15～40重量份的烯烃类聚合物；8～20重量份的表面活性剂份；；15～30重量份的填料。本发明中三聚氰胺甲醛树脂中加入多巴胺盐酸盐、烯烃类聚合物，多巴胺盐酸盐能够将三聚氰胺甲醛树脂包裹，并且多巴胺盐酸盐上的胺盐能够与三聚氰胺甲醛树脂反应，苯上的羟基与烯烃类聚合物反应，从而提高三聚氰胺甲醛树脂纤维拉伸强度、伸长率，进而使得三聚氰胺甲醛树脂纤维的韧性得到了提高。实验结果表明，本发明制备的三聚氰胺甲醛树脂纤维的伸长率10.2％以上，拉伸强度在69.9MPa以上，且辐照2000小时后拉伸强度保持率为95.4％以上。
具体实施方式
本发明公开了一种三聚氰胺甲醛树脂纤维及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所述类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及引用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供了一种三聚氰胺甲醛树脂纤维，包括以下重量份数的原料：
本发明中，三聚氰胺甲醛树脂中加入多巴胺盐酸盐、烯烃类聚合物，多巴胺盐酸盐能够将三聚氰胺甲醛树脂包裹，并且多巴胺盐酸盐上的胺盐能够与三聚氰胺甲醛树脂反应，苯上的羟基与烯烃类聚合物反应，从而提高三聚氰胺甲醛树脂纤维拉伸强度、伸长率，进而使得三聚氰胺甲醛树脂纤维的韧性得到了提高。
实验结果表明，本发明制备的三聚氰胺甲醛树脂纤维的伸长率10.2％以上，拉伸强度在69.9MPa以上，且辐照2000小时后拉伸强度保持率为95.4％以上。
在本发明中，三聚氰胺甲醛树脂的重量份数为80～150份；在本发明的实施例中，三聚氰胺甲醛树脂的重量份数为100～120份。
在本发明中，多巴胺盐酸盐用以提高三聚氰胺甲醛树脂纤维的断裂伸长率，多巴胺盐酸盐的重量份数为3～15份；在本发明的其他实施例中，多巴胺盐酸盐的重量份数为6～11份。
为了烯烃类聚合物用以提高三聚氰胺甲醛树脂纤维的拉伸强度，在本发明的实施例中，烯烃类聚合物为聚丁烯、聚乙烯、聚乙烯醇、丁苯橡胶、丁腈橡胶、二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶中的一种或多种；在另外的实施例中，烯烃类聚合物为聚乙烯、聚乙烯醇、丁苯橡胶、二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶中的一种或两种。
在本发明中，烯烃类聚合物的重量份数为15～40份；在本发明的其他实施例中，烯烃类聚合物的重量份数为24～32份。
在本发明的实施例中，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或α-烯基磺酸钠。
在本发明中，表面活性剂的重量份数为8～20份；在本发明的其他实施例中，表面活性剂的重量份数为12～15份。
在本发明中，填料用以提高三聚氰胺甲醛树脂纤维的热稳定性和阻燃性能；在本发明的实施例中，填料为钛白粉、硅微粉、氧化铝粉、氧化镁粉、氢氧化铝粉或碳酸钙；在另外的实施例中，填料为钛白粉、硅微粉、氧化铝粉或碳酸钙。
在本发明中，填料的重量份数为15～30份；在本发明的其他实施例中，填料的重量份数为20～25份。
本发明还提供了一种三聚氰胺甲醛树脂纤维的制备方法，包括以下步骤：
将三聚氰胺甲醛树脂、表面活性剂分散在水中，分散均匀后加入多巴胺盐酸盐；避光静置18～36h后，再加入烯烃类聚合物、酸性物质和填料，在40～50℃下密封搅拌反应24～48h，得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液；
将三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液通过喷丝孔挤出，挤出物经空气层进入凝固浴凝固，再经过洗涤、干燥后，得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
本发明，将多巴胺盐酸盐加入到三聚氰胺甲醛树脂溶液中，避光静置18～36h，使得三聚氰胺甲醛树脂包裹在多巴胺盐酸盐中，并且多巴胺盐酸盐可以与三聚氰胺甲醛树脂反应，从而提高多巴胺盐酸盐的包裹稳定性；之后再向其中加入烯烃类聚合物、酸性物质和填料，酸性物质作为催化剂能够催化烯烃类聚合物与多巴胺盐酸盐反应，生成物质制备得到的三聚氰胺甲醛树脂纤维具有非常高的拉伸强度、断裂伸长率和阻燃性能。
在本发明中，搅拌温度的设定，一方面便于原料反应，另一方面使得三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液中无气泡，省略除气泡过程，简化了工艺流程。其中，搅拌温度为40～50℃，搅拌时间为8～15h。在本发明的实施例中，搅拌速度为200～500r/min。
在本发明中，酸性物质作为催化剂，用于催化多巴胺盐酸盐和烯烃类聚合物反应；在本发明的实施例中，酸性物质为NaHSO4、NaHSO3、NaH2PO4、CuSO4、FeCl3、NH4Cl、NH4NO3、AlCl3、Cu(NO3)2、H2SO4、HCl或HNO3；在另外的实施例中，酸性物质为NaHSO3、NaH2PO4、CuSO4、NH4NO3、AlCl3或Cu(NO3)2。
在本发明中，酸性物质的重量份数为5～15份；在本发明的其他实施例中，酸性物质的重量份数为8～12份。
得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液后，将三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液纺丝得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。本发明对于所述纺丝方法没有特殊限制，可以为干喷湿法纺丝或湿法纺丝。
在本发明的实施例中，干喷湿法纺丝包括以下步骤：
将所述三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液通过喷丝孔挤出，挤出物经空气层进入凝固浴凝固，再经过洗涤、干燥后，得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
在本发明的实施例中，喷丝板孔径为0.06～0.2mm；喷丝板孔数为200～800孔；喷拉比为1.5～7.0倍；喷丝速度为10～100m/min。
将通过喷丝孔挤出得到的挤出物经空气层进入凝固浴凝固，再经过洗涤、干燥后，得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。具体为经过空气层进入凝固浴成型后，再经过水洗槽，经干燥后得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。空气层高度为10～60mm，凝固浴选自甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇、丙酮、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中任意一种或几种与水的混合溶液；干燥为经热辊或热气体甬道干燥，干燥环境为空气、氮气、氩气或其它惰性气体。
在本发明的实施例中，湿法纺丝包括以下步骤：
将三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液通过喷丝孔挤出；挤出物进入凝固浴凝固成型，再经过洗涤、干燥后，得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
在本发明的实施例中，喷丝板孔径为0.04～0.15mm；喷丝板孔数为30～12000孔；喷拉比为1.0～5.0倍；喷丝速度5～100m/min。
将通过喷丝孔挤出得到的挤出物进入凝固浴凝固，再经过洗涤、干燥后，得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。具体为进入凝固浴成型后，再经过水洗槽，经干燥后得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。凝固浴选自甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇、丙酮、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中任意一种或几种与水的混合溶液；干燥为经热辊或热气体甬道干燥，干燥环境为空气、氮气或惰性气体。惰性气体为氦气或氩气。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的三聚氰胺甲醛树脂纤维及其制备方法进行详细描述。
实施例1
将80g三聚氰胺甲醛树脂，8g十二烷基苯磺酸钠分散在40g水中，搅拌均匀后加入3g多巴胺盐酸盐；避光静置18h后，加入15g聚丁烯、5gNaHSO4、15g钛白粉，在40℃下密封搅拌8h，得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液。
将上述的三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液采用干喷湿法纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出，其中，喷丝板为200孔，孔径0.2mm，喷拉比为1.5倍，纺丝速度为100m/min；将通过喷丝孔挤出得到的挤出物经过高度为10mm空气层进入体积比为1：4的二甲基亚砜和水的凝固浴中，水洗后经热氮气甬道干燥得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
实施例2
将150g三聚氰胺甲醛树脂，20g十二烷基硫酸钠分散在120g水中，搅拌均匀后加入15g多巴胺盐酸盐；避光静置36h后，加入40g二元乙丙橡胶、15g NH4Cl、25g碳酸钙，在50℃下密封搅拌15h，得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液。
将上述的三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液采用湿法纺丝技术路线纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出，其中喷丝板为30孔，孔径0.12mm，喷拉比为2.0倍，纺丝速度为30m/min；将通过喷丝孔挤出得到的挤出物进入体积比为1：6的N,N-二甲基甲酰胺和水的凝固浴中，水洗后经热氮气甬道干燥得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
实施例3
将100g三聚氰胺甲醛树脂，12gα-烯基磺酸钠分散在70g水中，搅拌均匀后加入6g多巴胺盐酸盐；避光静置24h后，加入24g丁腈橡胶、8g CuSO4、20g氧化镁粉，在45℃下密封搅拌12h，得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液。
将上述的三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液采用干喷湿法纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝头挤出，其中，喷丝板为800孔，孔径0.06mm，速度为10m/min，喷拉比为7.0倍；将通过喷丝孔挤出得到的挤出物经过高度为60mm的空气层进入体积比为1：2的乙醇和水的凝固浴中，水洗后经热氩气甬道干燥得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
实施例4
将120g三聚氰胺甲醛树脂，15g脂肪醇醚羧酸盐分散在60g水中，搅拌均匀后加入11g多巴胺盐酸盐；避光静置30h后，加入32g聚乙烯、12g NaH2PO4、30g氧化铝粉，在45℃下密封搅拌12h，得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液。
将上述的三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液采用湿法纺丝技术路线纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出，其中喷丝板为12000孔，孔径0.04mm，喷拉比为1倍，纺丝速度为5m/min；将通过喷丝孔挤出得到的挤出物进入体积比为1：4的乙醇和水的凝固浴中，水洗后经热氮气甬道干燥得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
实施例5
将110g三聚氰胺甲醛树脂，13g十二烷基硫酸钠分散在66g水中，搅拌均匀后加入8g多巴胺盐酸盐；避光静置28h后，加入30g丁苯橡胶、10g NaHSO3、22g硅微粉，在45℃下密封搅拌12h，得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液。
将上述的聚酰胺酸原液过滤、真空脱泡后采用干喷湿法纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出，其中，喷丝板为500孔，孔径0.1mm，纺丝速度为50m/min，喷拉比为3.0倍；将通过喷丝孔挤出得到的挤出物经过高度为30mm空气层进入体积比为1：3的N,N－二甲基甲酰胺和水的凝固浴中，水洗后经热氮气甬道干燥得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
实施例6
将100g三聚氰胺甲醛树脂，13g十二烷基硫酸钠分散在70g水中，搅拌均匀后加入10g多巴胺盐酸盐；避光静置30h后，加入10g聚乙烯和20g聚乙烯醇、11g NH4NO3、14g硅微粉，在45℃下密封搅拌12h，得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液。
将上述的三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液采用湿法纺丝技术路线纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出，其中喷丝板为100孔，孔径0.08mm，喷拉比为5倍，纺丝速度为100m/min；将通过喷丝孔挤出得到的挤出物进入体积比为2:3的N-甲基吡咯烷酮和水的凝固浴中，水洗后经热氦气甬道干燥得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
实施例7
将120g三聚氰胺甲醛树脂，14gα-烯基磺酸钠分散在70g水中，搅拌均匀后加入7g多巴胺盐酸盐；避光静置25h后，加入26g聚乙烯醇、10g Cu(NO3)2、21g钛白粉，在45℃下密封搅拌12h，得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液。
将上述的聚酰胺酸原液过滤、真空脱泡后采用干喷湿法纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出，其中，喷丝板为600孔，孔径0.15mm，纺丝速度为60m/min，喷拉比为4.0倍；将通过喷丝孔挤出得到的挤出物经过高度为40mm的空气层进入体积比为1:1：1的乙二醇、N,N-二甲基乙酰胺和水的凝固浴中，水洗后经热氩气甬道干燥得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
实施例8
将100g三聚氰胺甲醛树脂，12g十二烷基硫酸钠分散在65g水中，搅拌均匀后加入10g多巴胺盐酸盐；避光静置30h后，加入10g二元乙丙橡胶和10g三元乙丙橡胶、12g AlCl3、20g氧化铝粉，在45℃下密封搅拌12h，得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液。
将上述的三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液采用湿法纺丝技术路线纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出，其中喷丝板为1000孔，孔径0.12mm，喷拉比为3倍，纺丝速度为50m/min；将通过喷丝孔挤出得到的挤出物进入体积比为1:5的丁酮和水的凝固浴中，水洗后经热氦气甬道干燥得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
实施例9
将100g三聚氰胺甲醛树脂，15g十二烷基苯磺酸钠分散在60g水中，搅拌均匀后加入10g多巴胺盐酸盐；避光静置24h后，加入10g二元乙丙橡胶和15g丁苯橡胶、10g FeCl3、25g氢氧化铝粉，在45℃下密封搅拌12h，得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液。
将上述的聚酰胺酸原液过滤、真空脱泡后采用干喷湿法纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出，其中，喷丝板为400孔，孔径0.12mm，纺丝速度为80m/min，喷拉比为3.5倍；将通过喷丝孔挤出得到的挤出物经过高度为20mm的空气层进入体积比为2:1：2的丁醇、N-甲基吡咯烷酮和水的凝固浴中，水洗后经热氮气甬道干燥得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
实施例10
将130g三聚氰胺甲醛树脂，16gα-烯基磺酸钠分散在65g水中，搅拌均匀后加入10g多巴胺盐酸盐；避光静置30h后，加入25g三元乙丙橡胶、10g HCl、22g碳酸钙，在45℃下密封搅拌12h，得到三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液。
将上述的三聚氰胺甲醛树脂纺丝原液采用湿法纺丝技术路线纺丝成型，用计量泵将常温的纺丝浆液精确计量后，由喷丝孔挤出，其中喷丝板为5000孔，孔径0.06mm，喷拉比为4倍，纺丝速度为60m/min；将通过喷丝孔挤出得到的挤出物进入体积比为2:1的二甲基亚砜和水的凝固浴中，水洗后经热氦气甬道干燥得到三聚氰胺甲醛树脂纤维。
对本发明实施例1～10制备的三聚氰胺甲醛树脂纤维进行断裂强度、拉伸强度、模量和耐紫外线性能测定，结果见表1。
耐紫外强度测定：具体为上述制备的三聚氰胺甲醛树脂纤维经过紫外灯辐照后测定其强度保持数据，辐照强度为10.43w/m2，波长范围是280～315nm。
表1实施例1～10的测定结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。