CN105839267B - 芳砜纶阻燃混纺面料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种芳砜纶阻燃混纺面料，由下述重量份的原料制备而成：芳砜纶纤维20‑40份、阻燃涤纶纤维10‑30份、腈氯纶纤维30‑60份。本发明芳砜纶阻燃混纺面料，具有较高的阻燃性能，面料的续燃时间、阴燃时间和损毁长度均符合国家标准，达到规定的阻燃要求，成本相对低廉，并且保暖、抗菌、排湿，可以改善服用的舒适性，可以应用于防护系列产品。

Description

芳砜纶阻燃混纺面料
技术领域
本发明涉及一种面料，尤其涉及一种芳砜纶阻燃混纺面料。
背景技术
芳砜纶纤维，又称聚砜酰胺纤维，简称PSA纤维，商品名为特安纶(TANLON)。芳砜纶是一种具有特殊结构的芳香族聚酰胺纤维，学名为聚苯砜对苯二甲酰胺纤维，该纤维由4,4′-二氨基二苯砜，3,3′-二氨基二苯砜及对苯二甲酰氯的缩聚物制成。芳砜纶纤维在生产时引入了对苯结构和砜基，使酰胺基和砜基相互连接对位苯基和间位苯基构成线型大分子。由于大分子主链上存在强吸电子的砜基基团-(SO2)-，通过苯环的双键共扼作用，通过苯环的共扼体系，使酰胺基上氮原子的电子云密度显著降低，所以具有突出的耐热、耐燃性能，其长期使用温度为250℃。经实验证明，芳砜纶纤维的耐热性、高温尺寸稳定性、耐化学性、吸湿性及染色性能均较为良好。芳砜纶纤维材料多应用于防护制品、高温过滤材料、摩擦密封材料、电绝缘材料等领域。
涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。它是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，经纺丝和后处理制成的纤维。是三大合成纤维中工艺最简单的一种，价格也相对便宜。再加上它有结实耐用、弹性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等特点，为人们所喜爱。涤纶是世界产量最大，应用最广泛的合成纤维品种，涤纶占世界合成纤维产量的六成以上。大量用于衣料、床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物等纺织品以及其他工业用纤维制品，如过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带等。随着国内经济持续快速增长和国内居民消费能力的不断提高，国内地区涤纶短纤维的需求量也不断增长。
腈氯纶纤维，是一种改性腈纶纤维，是丙烯腈单体与含阻燃元素的乙烯基化合物共聚而成，具有类似羊毛般的手感和高阻燃性，而且具有耐酸及耐化学药剂性。作为一种功能性纤维，在日本及欧美国家，该纤维已经被广泛使用，用于家用纺织品、防护服面料、装饰纺织品材料等。纤维类型：棉型、毛型、高收缩型，所述腈氯纶纤维的细度为1.5DTEX-20DTEX，长度为28-120mm。
由于芳砜纶面料优秀的性能，其被广泛地应用于：制作消防服、特种工作服、高温过滤材料，用于安全保护、环保、化工、宇航等特殊领域；但是，由于其工作领域特殊，对于面料的抗菌性能就有了新的挑战，若是面料抗菌性能不好，则极易对穿着人员的身体造成伤害，无法保证健康性能的面料是无法拥有长远的发展前景的。
因此，研究出一种可有效抗菌的芳砜纶面料是目前芳砜纶面料行业需要解决的重要问题之一。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种芳砜纶阻燃混纺面料。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种芳砜纶阻燃混纺面料，由下述重量份的原料制备而成：芳砜纶纤维20-40份、阻燃涤纶纤维10-30份、腈氯纶纤维30-60份。
所述阻燃涤纶纤维，是在熔融纺丝前向涤纶熔体中加入阻燃剂、抗菌剂混合，按照常规湿法纺丝喷丝工艺成型得到。
优选地，所述阻燃涤纶纤维由下述质量百分比的原料制备而成：PET 88-98％、阻燃剂1-10％、抗菌剂0.5-5％。
优选地，所述抗菌剂为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮中的一种或多种的混合物。
更优选地，所述抗菌剂由2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮混合而成，所述2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
优选地，所述阻燃剂为异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯中的一种或多种的混合物。
更优选地，所述阻燃剂由异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯混合而成，所述异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
优选地，所述芳砜纶阻燃混纺面料的克重为100-300g/m2。
本发明还提供了上述芳砜纶阻燃混纺面料的制备方法：将芳砜纶纤维、阻燃涤纶纤维、腈氯纶纤维混纺成纱，再按针织和机织工艺织成面料。
其中，混纺和织造工艺均为本领域通用方法，该工艺本身并不是本发明的发明点所在。例如，混纺的工艺流程为：预处理→清棉→梳棉→并条→粗纱→细纱→络筒。织造工艺流程为：整经→浆纱→穿经→织造。
具体的，在本发明中：
2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，CAS号：2682-20-4。
2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮，CAS号：26530-20-1。
2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮，CAS号：4299-07-4。
磷酸三苯酯，CAS号：115-86-6。
异丙基化磷酸三苯酯，CAS号：68937-41-7。
(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯，CAS号：5945-33-5。
本发明芳砜纶阻燃混纺面料，具有较高的阻燃性能，面料的续燃时间、阴燃时间和损毁长度均符合国家标准，达到规定的阻燃要求，成本相对低廉，并且保暖、抗菌、排湿，可以改善服用的舒适性，可以应用于防护系列产品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
实施例中各原料介绍：
PET，采用美国杜邦公司提供的牌号为415HPNC的PET。
芳砜纶纤维，采用上海特安纶纤维有限公司提供的芳砜纶(PSA)纤维，商品名：TANLON，氧指数LOI值33％。
腈氯纶纤维，采用苏州泷邦高分子纤维有限公司生产，规格为1.5D×38mm，氧指数LOI值32％。
实施例1
芳砜纶阻燃混纺面料原料(重量份)：芳砜纶纤维30份、阻燃涤纶纤维20份、腈氯纶纤维50份。
所述阻燃涤纶纤维原料(质量百分比)：PET 94％、阻燃剂4.5％、抗菌剂1.5％。
所述抗菌剂由2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮按质量比为1：1：1搅拌混合均匀得到。
所述阻燃剂由异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯按质量比为1：1：1搅拌混合均匀得到。
阻燃涤纶纤维的制备：
(1)将PET投入到双螺杆设备的前部加料口，将抗菌剂、阻燃剂投入到双螺杆设备中部加料口与PET共混，高温剪切，得到纺丝熔体；其中，双螺杆中温度为290℃，压力为25MPa，双螺杆的长径比为45，螺杆转速为150转/分；
(2)将纺丝熔体挤入纺丝组件中，在恒温恒湿的环境中环吹风，冷却，得到初生纤维；其中，恒温恒湿的环境温度为23℃，湿度为60％，环吹风的温度为25℃，风速为2m/s，导丝辊速度为1000m/min，纺丝组件的喷丝板规格为2000孔，孔径为0.2mm；
(3)将初生纤维经过190℃的热油一级牵伸和沸水二级牵伸，热定型，洗涤，干燥，卷绕，得到高强阻燃涤纶长丝；其中，热油一级牵伸的牵伸辊速度为3000m/min，沸水二级牵伸的牵伸辊速度为4000m/min，二级牵伸后的牵伸比为8倍，热定型为90℃的热空气定型。得到150d/144f阻燃涤纶长丝束，单丝强度8.6cN/dtex。
芳砜纶阻燃混纺面料制备：
将芳砜纶纤维开松预处理，在梳棉机上梳理成生条；阻燃涤纶纤维开松预处理，在梳棉机上梳理成生条；腈氯纶纤维开松预处理，在梳棉机上梳理成生条；将芳砜纶纤维生条、阻燃涤纶纤维生条、腈氯纶纤维生条在并条机上并合，制成熟条；在粗纱机上进行牵伸和加捻，最后在细纱机上进一步牵伸加捻，制成混纺纱；再将混纺纱采用大圆机纬编织造方法进行织造，制得芳砜纶阻燃混纺面料，克重为180g/m2。
实施例2
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述抗菌剂由2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例2的芳砜纶阻燃混纺面料。
实施例3
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述抗菌剂由2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例3的芳砜纶阻燃混纺面料。
实施例4
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述抗菌剂由2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮按质量比为1：1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例4的芳砜纶阻燃混纺面料。
实施例5
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述阻燃剂由磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例5的芳砜纶阻燃混纺面料。
实施例6
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述阻燃剂由异丙基化磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例6的芳砜纶阻燃混纺面料。
实施例7
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述阻燃剂由异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例7的芳砜纶阻燃混纺面料。
测试例1
对实施例1-4制得的芳砜纶阻燃混纺面料进行抗菌性能测试，采用国家标准GB/T20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》进行抗菌性定量测试，采用耐洗色牢度试验机洗涤方法，测试水洗30次后织物的抑菌率，大肠杆菌ATYCC 25922、金黄色葡萄球菌ATCC 6538，测试结果见表1。
表1：水洗30次后抑菌率测试表
抑菌率(大肠杆菌)，％ 抑菌率(金黄色葡萄球菌)，％
实施例1 80.4 83.5
实施例2 74.6 76.2
实施例3 75.2 76.6
实施例4 74.9 75.3
实施例5 78.2 81.4
实施例6 78.7 80.6
实施例7 77.7 80.2
比较实施例1与实施例2-4，实施例1(2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮复配)抑菌率明显优于实施例2-4(2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮中任意二者复配)。
发明人意外的发现，比较实施例1与实施例5-7，实施例1(异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯复配)抑菌率明显优于实施例5-7(异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯中任意二者复配)。其协同增效的机理有待发明人进一步研究探索。
测试例2
对实施例1-7制得的芳砜纶阻燃混纺面料进行热防护性能(TPP)值测试。
材料TPP(热防护性能)值：NFPA 2112阻燃防护服测试标准，采用TPP热防护性能测试仪。将一块6平方英寸的布料放置于总能量密度为2cal/(cm2*s)的热对流及辐射热源下，然后记录达到二级烧伤所需的时间，TPP值(热防护性能值)即为时间乘以cal/(cm2×s)的数值。
具体结果见表2。
表2：热防护性能测试结果表单位：cal/cm2
TPP
实施例1 41
实施例2 33
实施例3 35
实施例4 32
实施例5 35
实施例6 33
实施例7 36
发明人意外的发现，比较实施例1与实施例2-4，实施例1(2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮复配)热防护性能明显优于实施例2-4(2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮中任意二者复配)，其协同增效的机理有待发明人进一步研究探索。
比较实施例1与实施例5-7，实施例1(异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯复配)热防护性能明显优于实施例5-7(异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯中任意二者复配)。
测试例3
对实施例1-7制得的芳砜纶阻燃混纺面料进行阻燃性能测试。
燃烧性能：GB/T 5455-1997，将30cm*8cm的试样放在规定的燃烧器下点燃，测量规定点燃时间12s后，试样的续燃及损毁长度(碳长)。
具体结果见表3。
表3：阻燃性能测试结果表
续燃时间，S 毁损长度，mm
实施例1 0.2 61
实施例5 3.5 85
实施例6 5.1 108
实施例7 3.6 94
比较实施例1与实施例5-7，实施例1(异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯复配)阻燃性能明显优于实施例5-7(异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯中任意二者复配)。

Claims (2)

1.一种芳砜纶阻燃混纺面料，其特征在于，由下述重量份的原料制备而成：芳砜纶纤维20-40份、阻燃涤纶纤维10-30份、腈氯纶纤维30-60份；
所述阻燃涤纶纤维由下述质量百分比的原料制备而成：PET 88-98％、阻燃剂1-10％、抗菌剂0.5-5％；
所述抗菌剂由2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮混合而成，所述2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)；
所述阻燃剂由异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯混合而成，所述异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、(1-甲基亚乙基)二-4,1-亚苯基四个苯基磷酸酯的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
2.如权利要求1所述的芳砜纶阻燃混纺面料，其特征在于：所述芳砜纶阻燃混纺面料的克重为100-300g/m2。
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