CN105821523B - 一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维及其制备方法。该海藻酸钠阻燃纤维通过水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料溶于水制备纺丝原液经湿法纺丝工艺制得；所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料由海藻酸钠、稳定剂分子和具有阻燃效果的金属离子组成。采用本发明方法生产出的纤维具有阻燃和断裂强度高的特点。该纤维极限氧指数可以达到34％以上，纤维的拉伸强度大于3.5cN/tex，线密度为2.2～3.5dtex。

Description

一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维及其制备方法，特别涉及一种采用负载金属离子的海藻酸钠杂化材料作为纺丝原料，通过湿法纺丝方法制备的海藻酸钠阻燃纤维材料。
背景技术
在工作服装、消防员服装、布料体制、制度内饰、体制和商业地毯、运输、军事服装和床上用品等方面，纺织品阻燃性能要求都比较高。对纤维和纺织品的阻燃性能的研究也一直受到人们的关注。然而环保法规限制了某些卤系阻燃材料的选用，同时对废弃阻燃材料制品的回收再利用更是刻不容缓。今后使用的阻燃材料，必须同时满足这两方面的要求。目前对阻燃材料的环保要求已是势在必行。与此同时，更加严格的阻燃法规还要求采用一些热稳定性高、释热速率低、生烟量小和低毒的高效阻燃材料。目前发现以植物为主的生物质资源—天然纤维素及以海洋生物为主的生物质资源—海藻酸，具有储量丰富、可再生且无二次污染等优点，是人类未来理想的生物资源。而且以海洋生物为主的生物质资源—海藻酸以其优异的阻燃性能，受到了越来越多的关注。
而目前传统的原液纺丝法是在纺丝时将纳米金属置于纺丝液中，制成阻燃织物，该法的最大优点在于纳米金属可均匀分散在纤维内部，耐久性好，并因溶出量少而使用安全。但是纳米金属表面能很大，易于聚集，纺丝过程中容易堵塞喷丝孔，连续生产比较困难。另外，直接加入金属材料往往会存在在纤维内部不稳定的问题，影响阻燃纤维的使用。因此解决金属纳米颗粒在海藻酸钠纤维基体中的分散性和稳定性是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为解决现有海藻酸钠阻燃纤维中，金属纳米颗粒分散性差和稳定性差的问题，提供一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维及其制备方法。本发明采用水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料作为制备阻燃纤维的原料，该杂化材料具有良好的水溶性，即该杂化材料能稳定的分散在水中，其水溶液是没有明显的颗粒物悬浮或沉淀的透明体系。在该杂化材料的制备过程中，通过调节体系的pH值，形成金属离子与海藻酸钠和稳定剂分子之间的离子键和配位键键合，金属离子会一直以离子态形式负载在载体海藻酸钠类物质上，并分散在水溶液中，而不添加稳定剂分子类物质稳定剂时水溶液中的金属离子易被还原。最后采用湿法纺丝工艺将该杂化材料原料制备成海藻酸钠阻燃纤维，使得本发明制备的负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维具有本质阻燃、断裂强度高和生物可降解等优点。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，其通过水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料溶于水制备纺丝原液经湿法纺丝工艺制得；所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料由海藻酸钠、稳定剂分子和具有阻燃效果的金属离子组成；所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料中，海藻酸钠的羧基、稳定剂分子的氨基和具有阻燃效果的金属离子间通过离子键和配位键键接；
所述海藻酸钠和所述稳定剂分子中，羧基含量、氨基含量和羟基含量之和大于等于所述海藻酸钠和所述稳定剂分子的摩尔量之和的160％；海藻酸钠、稳定剂分子络合物中的羧基、氨基和羟基亲水性基团是保证复合络合物水溶性的主要因素，160％这个数值是保证复合络合物能够有水溶性的最低数值；
所述通过离子键和配位键键接的羧基和所述通过离子键和配位键键接的氨基含量之和大于等于所述海藻酸钠和所述稳定剂分子中羧基和氨基摩尔量之和的30％；
所述海藻酸钠的相对分子量≥10000；
所述稳定剂分子的相对分子量≤5000，为链长小于6个碳的烷基链胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、聚醚胺D4000、聚醚胺T403、聚醚胺T3000、聚醚胺T5000、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1810、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1812、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1815、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1205、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1210和脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1215中的一种；所述链长小于6个碳的烷基链胺为正丙胺、正丁胺、正戊胺或正己胺；
所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料的结构通式为：
其中，分子链重复单元个数n>0；
其中，R为以下官能团中的一种：阳离子基团、阴离子基团或极性非离子基团；所述阳离子基团为叔铵基或季铵基；所述阴离子基团为羧酸基；所述极性非离子基团为羟基、醚基、氨基、酰胺基、巯基或卤基；
Mx+为具有阻燃效果的金属离子，价态x的值为1～3，为：Ag+、Fe2+、Fe3+、Zn2+或Cu2+。
结构通式示意图中稳定的三角形键合形式形成的机理如下：海藻酸钠和稳定剂分子中的-COO-和-NH3 +因为正负电荷的吸引，产生静电引力，即形成离子键；-COO-中的羟基氧上有孤对电子，因此孤对电子进入金属离子的空轨道与金属离子发生共价配位结合，形成配位键；-NH3 +中的N原子也存在孤对电子，同样能够提供孤对电子与金属离子形成配位键结合。因此形成了结构通式示意图中的稳定的三角形键合形式。
在此过程中，反应体系的pH值对体系中-COO-、-NH3 +和Mx+键合结构的形成有很大的影响。海藻酸钠中的-NH2在pH值<7的情况下，能与溶液中过量的H质子结合形成-NH3 +；随着pH值的升高，至中性或碱性条件下，溶液中游离的H质子减少，不能再形成-NH3 +的结构。对于海藻酸钠和稳定剂分子中的-COOH而言，在强酸条件pH值<2时，-COOH的离解受到抑制，体系中-COO-的含量较少，因此对金属离子的络合能力大大减弱；随着pH值增大，与金属离子的络合能力逐渐增大，当溶液pH值达到5～7时，-COO-与金属离子结合程度趋于最大；但是当体系的pH值再提高时，又会破坏-NH3 +的结构，从而破坏使体系稳定的三角结构关系。因此，为了形成稳定的如示意图中所示的稳定的三角形键合形式，所以必须有效的调控体系的pH值，并保证pH值的范围为4～6。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，所述稳定剂分子还包含羟基或羧基。
如上所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，所述羧基位于分子主链或支链；所述氨基位于分子主链或支链。
如上所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，所述稳定剂分子主链还包括有机物中常见的元素O、N或S。
如上所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料中具有阻燃效果的金属离子的负载量为10～825mg/g；所述负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维极限氧指数达到34％以上，纤维的拉伸强度大于3.5cN/tex，线密度为2.2～3.5dtex。
本发明还提供了一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，将海藻酸钠水溶液与含稳定剂分子的水溶液混合，调节反应体系的pH值至4～6，然后向混合液中滴加金属离子盐溶液，滴加完毕后搅拌，得到负载金属离子的海藻酸钠的杂化材料水溶液，持续搅拌并加入沉淀剂，过滤收集沉淀物，沉淀物干燥后即得到水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料；将水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维。
如上所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，将海藻酸钠的水溶液与含稳定剂分子的水溶液混合，是在20～60℃条件下；混合时伴以搅拌；调节反应体系的pH值采用0.1～0.3mol/L的HCl溶液、0.05～0.15mol/L的H2SO4溶液或0.1～0.3mol/L的HNO3溶液调节；金属离子盐溶液滴加完毕后搅拌，持续时间为1～2h；沉淀物干燥采用真空烘箱干燥。
如上所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，所述金属离子盐溶液为AgNO3、FeCl2、FeCl3、ZnCl2或CuSO4水溶液；所述沉淀剂为乙醇或丙酮。
如上所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，所述海藻酸钠的水溶液与含稳定剂分子的水溶液混合时，海藻酸钠与稳定剂分子的摩尔比为1:0.3～1；
所述海藻酸钠水溶液的质量百分比浓度为0.5％～3％；
所述含稳定剂分子的水溶液的质量百分比浓度为3％～10％；
所述金属离子盐溶液的浓度为0.005～2g/mL；
所述金属离子盐与海藻酸钠的摩尔比为0.1～10:1；
所述负载金属离子的海藻酸钠的杂化材料水溶液的质量百分比浓度为0.5％～10.5％；
所述沉淀剂与负载负载金属离子的海藻酸钠杂化材料的水溶液的体积比为2～4:1；
所述沉淀物干燥的温度为25～30℃，真空度为0.09～-0.1MPa。
如上所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，所述湿法纺丝工艺为：纺丝溶液中负载金属离子的海藻酸钠杂化材料的质量浓度百分比为1～10％，纺丝温度为10～60℃，凝固浴为质量百分比浓度为1％～15％的氯化钙溶液或质量百分比浓度为1％～15％的氯化钙与氯化锌混合溶液，氯化钙与氯化锌混合溶液中氯化钙与氯化锌的质量比1～3:1，凝固浴温度为10～50℃，牵伸比为120％～300％。
有益效果：
采用本发明制备的负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维具有本质阻燃、断裂强度高和生物可降解等优点，以天然海藻酸钠纤维为载体，以稳定剂分子为辅助，将金属离子稳定的分散在海藻酸钠基体上。制备过程采用的仪器设备投入较少，操作过程简单易于实施，反应过程中运用的原材料环境友好且无污染，产物杂质少，易于后处理，整个反应过程有利于工业化放大生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维通过水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料溶于水制备纺丝原液经湿法纺丝工艺制得；所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料由海藻酸钠、稳定剂分子和具有阻燃效果的金属离子组成；所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料中，海藻酸钠的羧基、稳定剂分子的氨基和具有阻燃效果的金属离子间通过离子键和配位键键接；
所述海藻酸钠和所述稳定剂分子中，羧基含量、氨基含量和羟基含量之和大于等于所述海藻酸钠和所述稳定剂分子的摩尔量之和的160％；
所述通过离子键和配位键键接的羧基和所述通过离子键和配位键键接的氨基含量之和大于等于所述海藻酸钠和所述稳定剂分子中羧基和氨基摩尔量之和的30％；
所述海藻酸钠的相对分子量≥10000；
所述稳定剂分子的相对分子量≤5000，为链长小于6个碳的烷基链胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、聚醚胺D4000、聚醚胺T403、聚醚胺T3000、聚醚胺T5000、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1810、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1812、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1815、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1205、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1210和脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1215中的一种；所述链长小于6个碳的烷基链胺为正丙胺、正丁胺、正戊胺或正己胺；
所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料的结构通式为：
其中，分子链重复单元个数n>0；
其中，R为以下官能团中的一种：阳离子基团、阴离子基团或极性非离子基团；所述阳离子基团为叔铵基或季铵基；所述阴离子基团为羧酸基；所述极性非离子基团为羟基、醚基、氨基、酰胺基、巯基或卤基；
Mx+为具有阻燃效果的金属离子，价态x的值为1～3，为：Ag+、Fe2+、Fe3+、Zn2+或Cu2+。
如上所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，所述稳定剂分子还包含羟基或羧基。
如上所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，所述羧基位于分子主链或支链；所述氨基位于分子主链或支链。
如上所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，所述稳定剂分子主链还包括有机物中常见的元素O、N或S。
如上所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料中具有阻燃效果的金属离子的负载量为10～825mg/g；所述负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维极限氧指数达到34％以上，纤维的拉伸强度大于3.5cN/tex，线密度为2.2～3.5dtex。
实施例1
一种负载Ag+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在20℃条件下，将质量百分比浓度为0.5％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为3％的正戊胺的水溶液混合，海藻酸钠与正戊胺的摩尔比为1:0.3，海藻酸钠和正戊胺的相对分子量分别为25000和87.16，混合时伴以搅拌，用0.1mol/L的HCl溶液将体系的pH值调节到4，然后向混合液中滴加浓度为0.005g/mL的AgNO3水溶液，AgNO3与海藻酸钠的摩尔比为0.1:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为1h，即得到负载Ag+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为0.5％，持续搅拌并加入沉淀剂乙醇，沉淀剂乙醇与负载Ag+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为2:1，抽滤收集沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀物2次，沉淀物在温度为25℃，真空度为0.09MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Ag+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Ag+的负载量为42mg/g。
将制备的水溶性负载Ag+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为1％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Ag+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为10℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为1％的氯化钙溶液，凝固浴温度为10℃，牵伸比为120％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.51cN/tex，线密度为2.2dtex，极限氧指数为34.1％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例2
一种负载Fe2+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在60℃条件下，将质量百分比浓度为0.6％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为6％的正丁胺的水溶液混合，海藻酸钠与正丁胺的摩尔比为1:0.7，海藻酸钠和正丁胺的相对分子量分别为250000和73.14，混合时伴以搅拌，用0.15mol/L的HCl溶液将体系的pH值调节到6，然后向混合液中滴加浓度为0.2g/mL的FeCl2水溶液，FeCl2与海藻酸钠的摩尔比为2.5:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为2h，即得到负载Fe2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为1.2％，持续搅拌并加入沉淀剂丙酮，沉淀剂丙酮与负载Fe2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为4:1，抽滤收集沉淀物，用丙酮反复冲洗沉淀物3次，沉淀物在温度为30℃，真空度为-0.1MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Fe2+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Fe2+的负载量为263mg/g。
将制备的水溶性负载Fe2+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为2％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Fe2+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为20℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为3％的氯化钙溶液，凝固浴温度为15℃，牵伸比为130％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.53cN/tex，线密度为2.5dtex，极限氧指数为35.3％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例3
一种负载Fe3+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在25℃条件下，将质量百分比浓度为1％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为4％的聚醚胺D400的水溶液混合，海藻酸钠与聚醚胺D400的摩尔比为1:0.5，海藻酸钠和聚醚胺D400的相对分子量分别为10000和400，混合时伴以搅拌，用0.2mol/L的HCl溶液将体系的pH值调节到6，然后向混合液中滴加浓度为0.1g/mL的FeCl3水溶液，FeCl3与海藻酸钠的摩尔比为0.5:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为1.5h，即得到负载Fe3+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为1.5％，持续搅拌并加入沉淀剂丙酮，沉淀剂丙酮与负载Fe3+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为3:1，抽滤收集沉淀物，用丙酮反复冲洗沉淀物2次，沉淀物在温度为26℃，真空度为0.09MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Fe3+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Fe3+的负载量为10mg/g。
将制备的水溶性负载Fe3+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为3％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Fe3+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为25℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为5％的氯化钙溶液，凝固浴温度为20℃，牵伸比为140％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.58cN/tex，线密度为2.5dtex，极限氧指数为36.1％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例4
一种负载Zn2+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在30℃条件下，将质量百分比浓度为1％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为5％的聚醚胺D2000的水溶液混合，海藻酸钠与聚醚胺D2000的摩尔比为1:0.5，海藻酸钠和聚醚胺D2000的相对分子量分别为30000和2000，混合时伴以搅拌，用0.25mol/L的HCl溶液将体系的pH值调节到5，然后向混合液中滴加浓度为1g/mL的ZnCl2水溶液，ZnCl2与海藻酸钠的摩尔比为0.5:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为1h，即得到负载Zn2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为2.9％，持续搅拌并加入沉淀剂乙醇，沉淀剂乙醇与负载Zn2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为4:1，抽滤收集沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀物2次，沉淀物在温度为27℃，真空度为0.09MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Zn2+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Zn2+的负载量为73mg/g。
将制备的水溶性负载Zn2+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为2％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Zn2+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为30℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为7％的氯化钙溶液，凝固浴温度为25℃，牵伸比为150％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.63cN/tex，线密度为2.6dtex，极限氧指数为35.3％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例5
一种负载Cu2+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在50℃条件下，将质量百分比浓度为1.5％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为8％的聚醚胺D4000的水溶液混合，海藻酸钠与聚醚胺D4000的摩尔比为1:0.8海藻酸钠和聚醚胺D4000的相对分子量分别为66000和4000，混合时伴以搅拌，用0.3mol/L的HCl溶液将体系的pH值调节到4，然后向混合液中滴加浓度为0.5g/mL的CuSO4水溶液，CuSO4与海藻酸钠的摩尔比为5:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为2h，即得到负载Cu2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为6.3％，持续搅拌并加入沉淀剂丙酮，沉淀剂丙酮与负载Cu2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为3:1，抽滤收集沉淀物，用丙酮反复冲洗沉淀物3次，沉淀物在温度为28℃，真空度为-0.1MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Cu2+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Cu2+的负载量为70mg/g。
将制备的水溶性负载Cu2+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为4％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Cu2+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为32℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为8％的氯化钙溶液，凝固浴温度为25℃，牵伸比为150％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.66cN/tex，线密度为3.3dtex，极限氧指数为35.5％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例6
一种负载Ag+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在60℃条件下，将质量百分比浓度为2％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为6％的聚醚胺T403的水溶液混合，海藻酸钠与聚醚胺T403的摩尔比为1:0.8，海藻酸钠和聚醚胺T403的相对分子量分别为30000和400，混合时伴以搅拌，用0.05mol/L的H2SO4溶液将体系的pH值调节到6，然后向混合液中滴加浓度为0.03g/mL的AgNO3水溶液，AgNO3与海藻酸钠的摩尔比为8:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为2h，即得到负载Ag+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为2.0％，持续搅拌并加入沉淀剂丙酮，沉淀剂丙酮与负载Ag+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为2:1，抽滤收集沉淀物，用丙酮反复冲洗沉淀物3次，沉淀物在温度为30℃，真空度为0.09MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Ag+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Ag+的负载量为408mg/g。
将制备的水溶性负载Ag+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为5％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Ag+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为35℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为10％的氯化钙溶液，凝固浴温度为35℃，牵伸比为170％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.59cN/tex，线密度为3.4dtex，极限氧指数为36.3％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例7
一种负载Fe2+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在28℃条件下，将质量百分比浓度为1.7％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为9％的聚醚胺T3000的水溶液混合，海藻酸钠与聚醚胺T3000的摩尔比为1:0.7，海藻酸钠和聚醚胺T3000的相对分子量分别为36000和3000，混合时伴以搅拌，用0.07mol/L的H2SO4溶液将体系的pH值调节到6，然后向混合液中滴加浓度为1.6g/mL的FeCl2水溶液，FeCl2与海藻酸钠的摩尔比为0.5:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为1h，即得到负载Fe2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为5.5％，持续搅拌并加入沉淀剂乙醇，沉淀剂乙醇与负载Fe2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为3:1，抽滤收集沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀物2次，沉淀物在温度为30℃，真空度为-0.1MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Fe2+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Fe2+的负载量为40mg/g。
将制备的水溶性负载Fe2+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为6％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Fe2+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为40℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为11％的氯化钙溶液，凝固浴温度为40℃，牵伸比为180％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.56cN/tex，线密度为3.5dtex，极限氧指数为36.2％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例8
一种负载Fe3+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在40℃条件下，将质量百分比浓度为1.5％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为7％的脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1210的水溶液混合，海藻酸钠与脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1210的摩尔比为1:0.6，海藻酸钠和脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1210的相对分子量分别为10000和1200，混合时伴以搅拌，用0.1mol/L的H2SO4溶液将体系的pH值调节到6，然后向混合液中滴加浓度为0.01g/mL的FeCl3水溶液，FeCl3与海藻酸钠的摩尔比为3:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为2h，即得到负载Fe3+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为3.1％，持续搅拌并加入沉淀剂丙酮，沉淀剂丙酮与负载Fe3+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为2:1，抽滤收集沉淀物，用丙酮反复冲洗沉淀物2次，沉淀物在温度为26℃，真空度为-0.1MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Fe3+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Fe3+的负载量为180mg/g。
将制备的水溶性负载Fe3+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为7％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Fe3+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为45℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为12％的氯化钙溶液，凝固浴温度为45℃，牵伸比为190％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.68cN/tex，线密度为3.5dtex，极限氧指数为36.8％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例9
一种负载Zn2+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在50℃条件下，将质量百分比浓度为0.5％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为5％的脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1810的水溶液混合，海藻酸钠与脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1810的摩尔比为1:0.8，海藻酸钠和脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1810的相对分子量分别为80000和1800，混合时伴以搅拌，用0.12mol/L的H2SO4溶液将体系的pH值调节到6，然后向混合液中滴加浓度为0.05g/mL的ZnCl2水溶液，ZnCl2与海藻酸钠的摩尔比为0.8:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为1h，即得到负载Zn2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为2.2％，持续搅拌并加入沉淀剂乙醇，沉淀剂乙醇与负载Zn2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为2:1，抽滤收集沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀物3次，沉淀物在温度为29℃，真空度为0.05MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Zn2+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Zn2+的负载量为27mg/g。
将制备的水溶性负载Zn2+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为8％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Zn2+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为50℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为14％的氯化钙溶液，凝固浴温度为50℃，牵伸比为200％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.88cN/tex，线密度为3.4dtex，极限氧指数为36.1％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例10
一种负载Cu2+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在20℃条件下，将质量百分比浓度为2.5％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为5％的脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1812的水溶液混合，海藻酸钠与脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1812的摩尔比为1:0.6，海藻酸钠和脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1812的相对分子量分别为10000和1900，混合时伴以搅拌，用0.15mol/L的H2SO4溶液将体系的pH值调节到4，然后向混合液中滴加浓度为0.16g/mL的CuSO4水溶液，CuSO4与海藻酸钠的摩尔比为0.6:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为1.5h，即得到负载Cu2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为4.2％，持续搅拌并加入沉淀剂丙酮，沉淀剂丙酮与负载Cu2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为2:1，抽滤收集沉淀物，用丙酮反复冲洗沉淀物2次，沉淀物在温度为30℃，真空度为0.02MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Cu2+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Cu2+的负载量为23mg/g。
将制备的水溶性负载Cu2+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为10％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Cu2+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为55℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为15％的氯化钙溶液，凝固浴温度为10℃，牵伸比为210％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.77cN/tex，线密度为3.5dtex，极限氧指数为35.8％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例11
一种负载Ag+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在40℃条件下，将质量百分比浓度为2.8％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为6％的脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1815的水溶液混合，海藻酸钠与脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1815的摩尔比为1:0.8，海藻酸钠和脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1815的相对分子量分别为32000和900，混合时伴以搅拌，用0.1mol/L的HNO3溶液将体系的pH值调节到6，然后向混合液中滴加浓度为0.18g/mL的AgNO3水溶液，AgNO3与海藻酸钠的摩尔比为3:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为2h，即得到负载Ag+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为3％，持续搅拌并加入沉淀剂乙醇，沉淀剂乙醇与负载Ag+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为4:1，抽滤收集沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀物2次，沉淀物在温度为26℃，真空度为0.01MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Ag+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Ag+的负载量为148mg/g。
将制备的水溶性负载Ag+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为10％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Ag+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为60℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为1％的氯化钙与氯化锌混合溶液，氯化钙与氯化锌的质量比为1:1，凝固浴温度为15℃，牵伸比为220％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为4.12cN/tex，线密度为3.5dtex，极限氧指数为34.9％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例12
一种负载Fe2+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在30℃条件下，将质量百分比浓度为0.9％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为8％的脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1205的水溶液混合，海藻酸钠与脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1205的摩尔比为1:1，海藻酸钠和脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1205的相对分子量分别为28000和1200，混合时伴以搅拌，用0.15mol/L的HNO3溶液将体系的pH值调节到5，然后向混合液中滴加浓度为0.006g/mL的FeCl2水溶液，FeCl2与海藻酸钠的摩尔比为0.6:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为1h，即得到负载Fe2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为2.8％，持续搅拌并加入沉淀剂乙醇，沉淀剂乙醇与负载Fe2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为2:1，抽滤收集沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀物3次，沉淀物在温度为25℃，真空度为-0.09MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Fe2+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Fe2+的负载量为34mg/g。
将制备的水溶性负载Fe2+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为3％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Fe2+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为10℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为8％的氯化钙与氯化锌混合溶液，氯化钙与氯化锌的质量比为2.5:1，凝固浴温度为22℃，牵伸比为210％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.95cN/tex，线密度为3.47dtex，极限氧指数为34.5％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例13
一种负载Fe3+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在60℃条件下，将质量百分比浓度为3％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为10％的聚醚胺T5000的水溶液混合，海藻酸钠与聚醚胺T5000的摩尔比为1:1，海藻酸钠和聚醚胺T5000的相对分子量分别为36000和5000，混合时伴以搅拌，用0.2mol/L的HNO3溶液将体系的pH值调节到4，然后向混合液中滴加浓度为2g/mL的FeCl3水溶液，FeCl3与海藻酸钠的摩尔比为10:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为2h，即得到负载Fe3+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为8.3％，持续搅拌并加入沉淀剂乙醇，沉淀剂乙醇与负载Fe3+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为2:1，抽滤收集沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀物3次，沉淀物在温度为30℃，真空度为0.09MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Fe3+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Fe3+的负载量为49mg/g。
将制备的水溶性负载Fe3+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为1％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Fe3+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为15℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为3％的氯化钙与氯化锌混合溶液，氯化钙与氯化锌的质量比为1.5:1，凝固浴温度为25℃，牵伸比为240％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为4.56cN/tex，线密度为3.17dtex，极限氧指数为36.2％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例14
一种负载Zn2+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在40℃条件下，将质量百分比浓度为1.2％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为3％的脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1215的水溶液混合，海藻酸钠与脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1215的摩尔比为1:0.5，海藻酸钠和脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1215的相对分子量分别为53000和800，混合时伴以搅拌，用0.25mol/L的HNO3溶液将体系的pH值调节到5，然后向混合液中滴加浓度为0.12g/mL的ZnCl2水溶液，ZnCl2与海藻酸钠的摩尔比为2:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为1h，即得到负载Zn2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为2.9％，持续搅拌并加入沉淀剂丙酮，沉淀剂丙酮与负载Zn2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为2:1，抽滤收集沉淀物，用丙酮反复冲洗沉淀物2次，沉淀物在温度为26℃，真空度为-0.1MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Zn2+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Zn2+的负载量为215mg/g。
将制备的水溶性负载Zn2+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为2％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Zn2+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为20℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为3％的氯化钙与氯化锌混合溶液，氯化钙与氯化锌的质量比为1.8:1，凝固浴温度为28℃，牵伸比为250％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.56cN/tex，线密度为3.22dtex，极限氧指数为35.9％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例15
一种负载Cu2+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在30℃条件下，将质量百分比浓度为1.6％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为7％的正丁胺的水溶液混合，海藻酸钠与正丁胺的摩尔比为1:0.9，海藻酸钠和正丁胺的相对分子量分别为80000和73.14，混合时伴以搅拌，用0.3mol/L的HNO3溶液将体系的pH值调节到5，然后向混合液中滴加浓度为0.8g/mL的CuSO4水溶液，CuSO4与海藻酸钠的摩尔比为6:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为1h，即得到负载Cu2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为10.5％，持续搅拌并加入沉淀剂乙醇，沉淀剂乙醇与负载Cu2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为3:1，抽滤收集沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀物3次，沉淀物在温度为28℃，真空度为0.09MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Cu2+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Cu2+的负载量为825mg/g。
将制备的水溶性负载Cu2+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为5％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Cu2+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为30℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为5％的氯化钙与氯化锌混合溶液，氯化钙与氯化锌的质量比为2:1，凝固浴温度为30℃，牵伸比为260％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.99cN/tex，线密度为3.22dtex，极限氧指数为35.7％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例16
一种负载Ag+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在20℃条件下，将质量百分比浓度为2.4％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为6％的正戊胺的水溶液混合，海藻酸钠与正戊胺的摩尔比为1:0.4，海藻酸钠和正戊胺的相对分子量分别为80000和87.16，混合时伴以搅拌，用0.1mol/L的HCl溶液将体系的pH值调节到6，然后向混合液中滴加浓度为0.06g/mL的AgNO3水溶液，AgNO3与海藻酸钠的摩尔比为0.8:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为2h，即得到负载Ag+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为2.5％，持续搅拌并加入沉淀剂丙酮，沉淀剂丙酮与负载Ag+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为3:1，抽滤收集沉淀物，用丙酮反复冲洗沉淀物2次，沉淀物在温度为29℃，真空度为0.09MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Ag+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Ag+的负载量为119mg/g。
将制备的水溶性负载Ag+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为6％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Ag+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为40℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为9％的氯化钙与氯化锌混合溶液，氯化钙与氯化锌的质量比为1:1，凝固浴温度为34℃，牵伸比为270％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为4.26cN/tex，线密度为3.5dtex，极限氧指数为35.1％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例17
一种负载Fe2+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在25℃条件下，将质量百分比浓度为0.8％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为5％的正己胺的水溶液混合，海藻酸钠与正己胺的摩尔比为1:0.7，海藻酸钠和正己胺的相对分子量分别为21000和101.19，混合时伴以搅拌，用0.3mol/L的HCl溶液将体系的pH值调节到4，然后向混合液中滴加浓度为0.08g/mL的FeCl2水溶液，FeCl2与海藻酸钠的摩尔比为3.5:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为2h，即得到负载Fe2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为0.5％，持续搅拌并加入沉淀剂丙酮，沉淀剂丙酮与负载Fe2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为3:1，抽滤收集沉淀物，用丙酮反复冲洗沉淀物3次，沉淀物在温度为29℃，真空度为-0.1MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Fe2+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Fe2+的负载量为795mg/g。
将制备的水溶性负载Fe2+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为8％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Fe2+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为45℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为10％的氯化钙与氯化锌混合溶液，氯化钙与氯化锌的质量比为3:1，凝固浴温度为35℃，牵伸比为280％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.86cN/tex，线密度为2.77dtex，极限氧指数为34.9％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例18
一种负载Fe3+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在50℃条件下，将质量百分比浓度为2.6％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为5％的正己胺的水溶液混合，海藻酸钠与正己胺的摩尔比为1:0.5，海藻酸钠和正己胺的相对分子量分别为40000和101.19，混合时伴以搅拌，用0.05mol/L的H2SO4溶液将体系的pH值调节到6，然后向混合液中滴加浓度为0.5g/mL的FeCl3水溶液，FeCl3与海藻酸钠的摩尔比为5:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为1h，即得到负载Fe3+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为7.3％，持续搅拌并加入沉淀剂乙醇，沉淀剂乙醇与负载Fe3+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为2:1，抽滤收集沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀物2次，沉淀物在温度为27℃，真空度为-0.09MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Fe3+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Fe3+的负载量为669mg/g。
将制备的水溶性负载Fe3+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为9％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Fe3+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为50℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为11％的氯化钙与氯化锌混合溶液，氯化钙与氯化锌的质量比为3:1，凝固浴温度为38℃，牵伸比为285％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为4.11cN/tex，线密度为3.12dtex，极限氧指数为34.7％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例19
一种负载Zn2+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在60℃条件下，将质量百分比浓度为1.4％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为3％的正丙胺的水溶液混合，海藻酸钠与正丙胺的摩尔比为1:0.3，海藻酸钠和正丙胺的相对分子量分别为23800和59.11，混合时伴以搅拌，用0.15mol/L的H2SO4溶液将体系的pH值调节到5，然后向混合液中滴加浓度为0.15g/mL的ZnCl2水溶液，ZnCl2水溶液与海藻酸钠的摩尔比为0.6:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为1h，即得到负载Zn2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为2.1％，持续搅拌并加入沉淀剂乙醇，沉淀剂乙醇与负载Zn2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为2:1，抽滤收集沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀物3次，沉淀物在温度为26℃，真空度为0.09MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Zn2+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Zn2+的负载量为246mg/g。
将制备的水溶性负载Zn2+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为10％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Zn2+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为60℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为12％的氯化钙与氯化锌混合溶液，氯化钙与氯化锌的质量比为1:1，凝固浴温度为40℃，牵伸比为290％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.57cN/tex，线密度为3.27dtex，极限氧指数为35.1％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。
实施例20
一种负载Cu2+的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，在20℃条件下，将质量百分比浓度为2.9％的海藻酸钠的水溶液与质量百分比浓度为4％的聚醚胺D230的水溶液混合，海藻酸钠与聚醚胺D230的摩尔比为1:0.6，海藻酸钠和聚醚胺D230的相对分子量分别为45000和230，混合时伴以搅拌，用0.3mol/L的HNO3溶液将体系的pH值调节到6，然后向混合液中滴加浓度为0.5g/mL的CuSO4水溶液，CuSO4与海藻酸钠的摩尔比为3:1，滴加完毕后搅拌，持续时间为2h，即得到负载Cu2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液，其质量百分比浓度为10.5％，持续搅拌并加入沉淀剂乙醇，沉淀剂乙醇与负载Cu2+的海藻酸钠的杂化材料水溶液的体积比为4:1，抽滤收集沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀物3次，沉淀物在温度为25℃，真空度为-0.1MPa条件下真空烘箱干燥后即得到水溶性负载Cu2+的海藻酸钠杂化材料，该杂化材料中具有阻燃效果的Cu2+的负载量为544mg/g。
将制备的水溶性负载Cu2+的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成质量百分比浓度为5％的湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载Cu2+的海藻酸钠阻燃纤维，纺丝工艺条件为：纺丝温度为10℃，凝固浴组成为质量百分比浓度为15％的氯化钙与氯化锌混合溶液，氯化钙与氯化锌的质量比为3:1，凝固浴温度为50℃，牵伸比为300％。对得到的海藻纤维进行力学性能及燃烧性能分析，测试结果为：拉伸强度为3.83cN/tex，线密度为3.22dtex，极限氧指数为35.4％。说明通过本发明方法制备的海藻酸钠纤维具有更加优良的强度和本质阻燃性。

Claims (10)

1.一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，其特征是：通过水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料溶于水制备纺丝原液经湿法纺丝工艺制得；所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料由海藻酸钠、稳定剂分子和具有阻燃效果的金属离子组成；所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料中，海藻酸钠的羧基、稳定剂分子的氨基和具有阻燃效果的金属离子间通过离子键和配位键键接；
所述海藻酸钠和所述稳定剂分子中，羧基含量、氨基含量和羟基含量之和大于等于所述海藻酸钠和所述稳定剂分子的摩尔量之和的160％；
所述通过离子键和配位键键接的羧基和所述通过离子键和配位键键接的氨基含量之和大于等于所述海藻酸钠和所述稳定剂分子中羧基和氨基摩尔量之和的30％；
所述海藻酸钠的相对分子量≥10000；
所述稳定剂分子的相对分子量≤5000，为链长小于6个碳的烷基链胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、聚醚胺D4000、聚醚胺T403、聚醚胺T3000、聚醚胺T5000、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1810、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1812、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1815、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1205、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1210和脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1215中的一种；所述链长小于6个碳的烷基链胺为正丙胺、正丁胺或正戊胺；
所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料的结构通式为：
其中，分子链重复单元个数n>0；
其中，R为以下官能团中的一种：阳离子基团、阴离子基团或极性非离子基团；所述阳离子基团为叔铵基或季铵基；所述阴离子基团为羧酸基；所述极性非离子基团为羟基、醚基、氨基、酰胺基、巯基或卤基；
Mx+为具有阻燃效果的金属离子，价态x的值为1～3，所述具有阻燃效果的金属离子为：Ag+、Fe2+、Fe3+、Zn2+或Cu2+。
2.根据权利要求1所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，其特征在于，所述稳定剂分子还包含羟基或羧基。
3.根据权利要求1所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，其特征在于，所述羧基位于分子主链或支链；所述氨基位于分子主链或支链。
4.根据权利要求1所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，其特征在于，所述稳定剂分子主链还包括元素O、N或S。
5.根据权利要求1所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维，其特征在于，所述水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料中具有阻燃效果的金属离子的负载量为10～825mg/g；所述负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维极限氧指数达到34％以上，纤维的拉伸强度大于3.5cN/tex，线密度为2.2～3.5dtex。
6.如权利要求1～5中任一项所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，其特征是：将海藻酸钠水溶液与含稳定剂分子的水溶液混合，调节反应体系的pH值至4～6，然后向混合液中滴加金属离子盐溶液，滴加完毕后搅拌，得到负载金属离子的海藻酸钠的杂化材料水溶液，持续搅拌并加入沉淀剂，过滤收集沉淀物，沉淀物干燥后即得到水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料；将水溶性负载金属离子的海藻酸钠杂化材料溶解到去离子水中，搅拌均匀，配成湿法纺丝溶液，采用湿法纺丝工艺，得到负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维。
7.根据权利要求6所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，其特征在于，将海藻酸钠的水溶液与含稳定剂分子的水溶液混合，是在20～60℃条件下；混合时伴以搅拌；调节反应体系的pH值采用0.1～0.3mol/L的HCl溶液、0.05～0.15mol/L的H2SO4溶液或0.1～0.3mol/L的HNO3溶液调节；金属离子盐溶液滴加完毕后搅拌，持续时间为1～2h；沉淀物干燥采用真空烘箱干燥。
8.根据权利要求6所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，其特征在于，所述金属离子盐溶液为AgNO3、FeCl2、FeCl3、ZnCl2或CuSO4水溶液；所述沉淀剂为乙醇或丙酮。
9.根据权利要求6所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠的水溶液与含稳定剂分子的水溶液混合时，海藻酸钠与稳定剂分子的摩尔比为1:0.3～1；
所述海藻酸钠水溶液的质量百分比浓度为0.5％～3％；
所述含稳定剂分子的水溶液的质量百分比浓度为3％～10％；
所述金属离子盐溶液的浓度为0.005～2g/mL；
所述金属离子盐与海藻酸钠的摩尔比为0.1～10:1；
所述负载金属离子的海藻酸钠的杂化材料水溶液的质量百分比浓度为0.5％～10.5％；
所述沉淀剂与负载金属离子的海藻酸钠杂化材料的水溶液的体积比为2～4:1；
所述沉淀物干燥的温度为25～30℃，真空度为0.09～-0.1MPa。
10.根据权利要求6所述的一种负载金属离子的海藻酸钠阻燃纤维的制备方法，其特征在于，所述湿法纺丝工艺为：纺丝溶液中，负载金属离子的海藻酸钠杂化材料的质量百分比浓度为1～10％，纺丝温度为10～60℃，凝固浴为质量百分比浓度为1％～15％的氯化钙溶液或质量百分比浓度为1％～15％的氯化钙与氯化锌混合溶液，氯化钙与氯化锌混合溶液中氯化钙与氯化锌的质量比1～3:1，凝固浴温度为10～50℃，牵伸比为120％～300％。
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