本发明涉及聚乙烯醇单丝制备，具体涉及一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝及其制备方法。
背景技术：
1、聚乙烯醇是一种无色无毒、高阻隔、可生物降解的水溶性高分子聚合物材料，广泛应用于纺织、食品、医疗、包装等多个领域。由于聚乙烯醇的多羟基结构，分子间作用力较大，使其熔点接近分解温度，难以熔融挤出加工。聚乙烯醇常用的加工工艺主要是溶液加工成型，如聚乙烯醇的湿法纺丝、聚乙烯醇薄膜的溶液流延法等，但该类加工方法需经历溶解和干燥过程，存在工艺复杂、成本高、产量低、环境污染等缺点。而热塑加工相比溶液加工具有工艺简单、能耗低、效率高、成本低等优点。目前主要采取的是物理共混的方式，如加入小分子增塑剂或高分子聚合物形成共混材料。此外，聚乙烯醇热稳定性差，易于燃烧，其极限氧指数低于20%，严重限制了聚乙烯醇的应用。随着无卤阻燃的不断发展，膨胀型阻燃剂因对人体健康危害较小的特点受到了广泛的关注。膨胀型阻燃剂在加热时形成膨胀炭层，能够在火焰中起到隔热作用，是赋予聚合物阻燃性能的最有前景的方法之一。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提供一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝及其制备方法，通过添加新型膨胀型阻燃剂、复配增塑剂来提高聚乙烯醇单丝的热塑加工性能与阻燃性能。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、步骤一：将纤维素纳米晶体浸入1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐中，在80℃下充分搅拌。加入植酸，并滴加稀盐酸调节ph至2-4，然后升温反应一定的时间。对得到的产物依次用去离子水、乙醇洗涤至中性并进行真空干燥，得到磷酸化纤维素纳米晶体；
5、步骤二：将磷酸化纤维素纳米晶体加入去离子水中，进行搅拌与超声处理。壳聚糖加入醋酸水溶液中，搅拌至完全溶解。两者按比例混合均匀，加入交联剂，反应后制得磷酸化纤维素纳米晶体/壳聚糖阻燃剂。用去离子水洗涤去除未反应的交联剂后真空干燥；
6、步骤三：先后加入pva、磷酸化纤维素纳米晶体/壳聚糖阻燃剂、复配增塑剂进行共混，经熔融纺丝后得到环保型阻燃聚乙烯醇单丝。
7、优选地，步骤一中所述纤维素纳米晶体、植酸、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的质量比为1：(2-5)：(10-20)。
8、优选地，步骤一中所述纤维素纳米晶体原料主要为纸浆、竹纤维、甘蔗叶中的一种。
9、优选地，步骤一中所述反应温度为100-120℃，反应时间为6-8h；干燥温度60 ℃，干燥时间为12 h。
10、优选地，步骤一中所述磷酸化纤维素纳米晶体、壳聚糖、交联剂的质量比为1：（0.5-1）：（0.1-0.3）。
11、优选地，步骤二中所述交联剂为马来酸酐、己酸酸酐、月桂酸酸酐中的一种。
12、优选地，步骤二中所述反应温度为60-100℃，反应时间2-4h，干燥温度为60℃，干燥时间为12h。
13、优选地，步骤三中所述聚乙烯醇、磷酸化纤维素纳米晶体/壳聚糖阻燃剂、复配增塑剂的质量分数比为（75-90）:（5-15）:（5-10）。
14、优选地，步骤三中所述复配增塑剂为尿素、多元醇与柠檬酸酯的混合物，且尿素、多元醇与柠檬酸酯的质量比为1：（0.8-1.2）：（0.3-0.6），其中多元醇为山梨醇、木糖醇及甘露醇的一种或几种。
15、优选地，步骤四中所述纺丝温度170℃-200℃，牵伸倍数为3-5倍。
16、与已有技术相比，本发明的有益效果
17、1.本发明将磷酸化纤维素纳米晶体/壳聚糖添加到聚乙烯醇中，制得了阻燃性能优异的聚乙烯醇单丝。一方面纤维素的多羟基结构使其具备一定的反应活性，可通过磷酸的酯化反应以制备磷酸化纤维素纳米晶体。而在加热或高温的作用下，多糖分子脱水可加快炭层的形成，既是酸源，又是碳源，具有良好的阻燃性能。另一方面壳聚糖同时含有羟基、氨基等官能团，其在高温下可通过脱水成炭，可充当阻燃体系中的成炭剂，也可以通过氨基的热分解生成不可燃气体而作为气源。因此在磷酸化纤维素纳米晶体的基础之上与壳聚糖进行交联，可进一步提高聚乙烯醇单丝的阻燃性能。
18、2.本发明的方法克服了传统阻燃剂阻燃效率低且添加量高的缺点，以生物质为原材料构建的新型膨胀型阻燃剂，工艺简单、环保无毒。与其他阻燃剂相比，纤维素分子链的羟基分布均匀，磷酸化改性后可进一步增强亲水性，且与pva的羟基相容性更好，加工时更易形成均相体系。且采用磷酸化纤维素纳米晶体，不仅比表面积大，磷元素分布均匀，阻燃效率提升。
19、3.本发明设计的尿素-多元醇-柠檬酸酯三元环保增塑体系，利用多种增塑剂的协同作用，克服单一增塑组分的不足。同时柠檬酸酯的酯基与尿素氨基、多元醇羟基形成动态氢键网络，降低pva分子链间作用力，增强增塑剂与pva的相容。
1.一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝的制备方法，特征在于所述步骤一中纤维素纳米晶体、植酸、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的质量比为1：(2-5)：(10-20)。
3.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝及其制备方法，其特征在于步骤一中所述纤维素纳米晶体原料主要为纸浆、竹纤维、甘蔗叶中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝的制备方法，其特征在于步骤一中所述反应温度为100-120℃，反应时间为6-8h；干燥温度60 ℃，干燥时间为12 h。
5.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝的制备方法，其特征在于步骤二中所述磷酸化纤维素纳米晶体、壳聚糖、交联剂的质量比为1：（0.5-1）：（0.1-0.3）。
6.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝的制备方法，其特征在于步骤二中所述交联剂为马来酸酐、己酸酸酐、月桂酸酸酐中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝的制备方法，其特征在于步骤二中所述反应温度为60-100℃，反应时间2-4h，干燥温度为60℃，干燥时间为12h。
8.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝的制备方法，其特征在于步骤三中所述聚乙烯醇、磷酸化纤维素纳米晶体/壳聚糖阻燃剂、复配增塑剂的质量分数比为（75-90）:（5-15）:（5-10）。
9.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝的制备方法，其特征在于步骤三中所述复配增塑剂为尿素、多元醇与柠檬酸酯的混合物，且尿素、多元醇与柠檬酸酯的质量比为1：（0.8-1.2）：（0.3-0.6），其中多元醇为山梨醇、木糖醇及甘露醇的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃聚乙烯醇单丝的制备方法，其特征在于步骤四中所述纺丝温度170℃-200℃，牵伸倍数为3-5倍。