CN111926436B - 一种阻燃粘胶纱线的制备方法 - Google Patents

一种阻燃粘胶纱线的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃粘胶纱线的制备方法。一种阻燃粘胶纱线的制备方法，对粘胶纤维进行开松处理、阻燃处理、纺纱，阻燃处理包括以下步骤：S1：将开松处理后的粘胶纤维浸泡于浓度为25‑50wt%的阻燃剂水溶液中，在25‑45℃的条件下浸泡15‑40min，得到浸泡后的粘胶纤维；S2：去除浸泡后的粘胶纤维上多余的水，再将粘胶纤维烘干至标准回潮湿度；阻燃剂使用量是粘胶纤维重量的0.3‑0.55倍；所述阻燃剂包括以下重量份数的组份：水溶性阻燃混合物100份；聚乙烯醇4‑12份；所述水溶性阻燃混合物由硼酸和阻燃物A组成，阻燃物A为硼砂、磷酸、氢氧化铝、磷酸胍中的至少一种，其具有耐水洗持久性好的优点。

Description

一种阻燃粘胶纱线的制备方法
技术领域
本发明涉及纱线生产制备的领域，更具体地说，它涉及一种阻燃粘胶纱线的制备方法。
背景技术
粘胶纱线是由粘胶纤维纺纱得到，粘胶纤维是人造纤维的主要品种，具有吸湿性好，光滑凉爽，透气的优点。随着人们生活水平的提高，人们对纺织材料性能的要求也不断提高，市场上出现阻燃纱线，赋予织物阻燃的效果。
如今对织物的阻燃处理主要为后处理改性。第一种是将布料成型后再通过在布料喷涂阻燃剂，或将布料浸泡于阻燃剂中进行阻燃处理，这一种方式只能达到解决布匹表面阻燃的效果，火势一旦燃烧到布料内部，还是会有明火出现，阻燃效果不佳。针对这一缺点，出现了第二种处理方法，将纤维浸泡于阻燃剂溶液后，烘干，得到阻燃纤维，再进行纺纱，得到纱线和布料。阻燃剂溶液一般由水溶性的无机阻燃剂与水配置得到。
上述现有技术中，阻燃剂都是通过水作为载体附着于纤维或布料表面，产品通过多次水洗后，很容易溶解并脱离布料表面，从而失去阻燃效果，持久性很差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种阻燃粘胶纱线的制备方法，其具有阻燃持续性持久的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种阻燃粘胶纱线的制备方法，对粘胶纤维进行开松处理、阻燃处理、纺纱，阻燃处理包括以下步骤：
S1：将开松处理后的粘胶纤维浸泡于浓度为25-50wt％的阻燃剂水溶液中，在25-45℃的条件下浸泡15-40min，得到浸泡后的粘胶纤维；
S2：去除浸泡后的粘胶纤维上多余的水，再将粘胶纤维烘干至标准回潮湿度；
阻燃剂使用量是粘胶纤维重量的0.3-0.55倍；
所述阻燃剂包括以下重量份数的组份：
水溶性阻燃混合物100份；
聚乙烯醇4-12份；
所述水溶性阻燃混合物由硼酸和阻燃物A组成，阻燃物A为水溶性的硼系阻燃剂和水溶性磷系阻燃剂中的至少一种；
所述阻燃剂水溶液由聚乙烯醇在80-95℃条件下溶解于水中后，降温至40-70℃，再加入水溶性阻燃混合物得到。
采用上述技术方案，对粘胶纤维进行阻燃处理，将阻燃剂充分浸染所有纤维，将基础原料进行阻燃处理，即使燃烧至布料内部也有较好的阻燃效果，无明火出现。
阻燃剂由水溶性阻燃混合物和聚乙烯醇组成。水溶性阻燃混合物中，硼系阻燃物在高温下会形成熔融状的涂层覆盖于粘胶纤维外表面，从而形成保护层，实现空气隔绝，从而实现阻燃；与其他阻燃剂复配使用时，可以获得优异的阻燃和抑烟效果。磷系阻燃剂可以形成一层薄薄的熔融态或液态保护层，形成隔离层，降低了氧气的扩散和热量传递，抑制炭化过程，同时具有强脱水性，脱出的水可吸收大量的热，达到综合的阻燃效果。
聚乙烯醇具有良好的成膜性，溶解于水中后会使溶液具备一定程度的粘黏性。聚乙烯醇与硼酸配合使用后，可提高耐水洗性，具有阻燃效果持久性好的优点。
进一步地，所述阻燃剂还包括0.2-0.7份的戊二醛，步骤S2中，在浸泡后粘胶纤维中加入浓度为40-70wt％的乙醇水溶液，再去除浸泡后的粘胶纤维上多余的水；乙醇溶质用量为戊二醛使用量的1-3倍。
采用上述技术方案，在聚乙烯醇与硼酸形成凝胶的基础上，过量的聚乙烯醇会与戊二醛发生交联，进一步实现空气隔离，并提高水溶性阻燃物在粘胶纤维上的持久性。
进一步地，所述聚乙烯醇和戊二醛的重量份数比为3：(0.06-0.1)。
采用上述技术方案，在此比例的使用下，可以确保戊二醛的反应率，在保证交联产物的情况下减少戊二醛的残留量，处理粘胶纤维后得到的织物，其阻燃效果的持久性更优异。
进一步地，所述硼酸、聚乙烯醇和戊二醛的重量份数比为(2-2.5)：3：0.08。
采用上述技术方案，调节硼酸、聚乙烯醇和戊二醛的使用量，调节凝胶载体以及交联载体的量，从实验可看出，可以表现出更好的粘附性和包覆性。
进一步地，所述阻燃剂水溶液由以下制备方法得到：
D1：在80-95℃条件下将聚乙烯醇溶解于水中；
D2：将D1所得溶液降温至50-70℃并保温，加入戊二醛，搅拌反应90-130min；
D3：将D2所得溶液降温至40-70℃并保温，在搅拌的条件下匀速加入硼酸，加完硼酸后加入剩余的水溶性阻燃混合物，混合均匀，得到阻燃剂水溶液；
硼酸在3-8min内添加完成。
采用上述技术方案，可以形成密集分布的阻燃点，在提高阻燃效果耐久性的同时提高阻燃效果。
进一步地，所述步骤S2中，在浸泡后粘胶纤维中加入浓度为40-70wt％的乙醇水溶液后静置3-10min，再去除浸泡后的粘胶纤维上多余的水。
采用上述技术方案，乙醇可以洗去粘胶纤维表面多余的戊二醛，在控制戊二醛用量的同时减少戊二醛的残余量，大大提高安全性。
进一步地，所述步骤S1中，添加超声装置对浸泡溶液进行振动处理。
采用上述技术方案，由于阻燃剂水溶液中包含凝胶和交联物，静置浸泡很容易造成团聚、沉淀等不分散均匀的情况出现，振动处理一方面可以维持凝胶和交联物的分散均匀性，另一方便可以促进凝胶和交联物的移动，从而向粘胶纤维靠近实现包覆粘接。
进一步地，所述水溶性阻燃混合物由8-34份的硼酸、10-30份的硼酸锌和余量的磷酸胍组成。
采用上述技术方案，在调节与聚乙烯醇和戊二醛的配合量的同时，达到良好的阻燃效果。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明中优选采用聚乙烯醇和硼酸配合使用，提高耐水洗性，具有阻燃效果持久性好的优点。
2、本发明中优选采用聚乙烯醇、硼酸和戊二醛的配合使用，进一步提高水洗后阻燃效果的持久性。
3、本发明的方法采用先将聚乙烯醇与戊二醛进行交联后，再与硼酸进行反应的阻燃剂水溶液的制备方法，加设一层物理隔离层，同时形成密集分布的阻燃点，在提高阻燃效果耐久性的同时提高阻燃效果。
具体实施方式
实施例1：一种阻燃粘胶纱线的制备方法，包括
开松：准备100公斤粘胶纤维，将粘胶纤维投入开松机中进行开松处理；
阻燃处理；
纺纱：将阻燃处理后的粘胶纤维依次送入梳棉机、并条机、粗纱机、细纱机和络筒机，得到粘胶纱线。
梳棉机：纤维层定量400g/m，锡林的速度为340rpm，刺辊的速度为679rpm，盖板的速度为200mmmin，道夫速度为16rpm，锡林与盖板的隔距从进口到出口分别为8mm、7mm、7mm、7mm，出条速度为80m/min。并条机：头并的出条速度为300m/min，末并的出条速度为230m/min。粗纱机：前罗拉隔距为10mm，中罗拉隔距为26mm，后罗拉隔距为36mm，总牵伸倍数为8.5倍，后区牵伸倍数为1.21，捻系数为75，锭速为900r/min，钳口为6.0mm。
其中阻燃处理包括以下步骤：
S1：将开松处理后的粘胶纤维浸泡于浓度为25wt％的阻燃剂水溶液中，助溶剂水溶液没过粘胶纤维，在45℃的条件下浸泡15min，得到浸泡后的粘胶纤维；
S2：将浸泡后的粘胶纤维转移至甩干机，在1350r/min的转动速度下进行脱水，去除浸泡后的粘胶纤维上多余的水；再将粘胶纤维转移至烘干机，在70℃的条件下将粘胶纤维烘干至标准回潮率13％；
阻燃剂水溶液由阻燃剂和水组成，阻燃剂使用量是粘胶纤维重量的0.55倍。
阻燃剂包括的组分、具体组成及对应的质量如表1所示，且由以下制备方法得到：阻燃剂水溶液由聚乙烯醇在95℃条件下溶解于水中后，降温至70℃，再加入水溶性阻燃混合物得到。
实施例2：一种阻燃粘胶纱线的制备方法，与实施例1的区别在于：
阻燃处理包括以下步骤：
S1：将开松处理后的粘胶纤维浸泡于浓度为50wt％的阻燃剂水溶液中，助溶剂水溶液没过粘胶纤维，在25℃的条件下浸泡40min，得到浸泡后的粘胶纤维；
S2：将浸泡后的粘胶纤维转移至甩干机，在1350r/min的转动速度下进行脱水，去除浸泡后的粘胶纤维上多余的水；再将粘胶纤维转移至烘干机，在50℃的条件下将粘胶纤维烘干至标准回潮率13％；
阻燃剂水溶液由阻燃剂和水组成，阻燃剂使用量是粘胶纤维重量的0.3倍。
阻燃剂包括的组分、具体组成及对应的质量如表1所示，且由以下制备方法得到：阻燃剂水溶液由聚乙烯醇在80℃条件下溶解于水中后，降温至40℃，再加入水溶性阻燃混合物得到。
实施例3：一种阻燃粘胶纱线的制备方法，与实施例1的区别在于：
阻燃处理包括以下步骤：
S1：将开松处理后的粘胶纤维浸泡于浓度为38wt％的阻燃剂水溶液中，助溶剂水溶液没过粘胶纤维，在35℃的条件下浸泡35min，得到浸泡后的粘胶纤维；
S2：将浸泡后的粘胶纤维转移至甩干机，在1350r/min的转动速度下进行脱水，去除浸泡后的粘胶纤维上多余的水；再将粘胶纤维转移至烘干机，在60℃的条件下将粘胶纤维烘干至标准回潮率13％；
阻燃剂水溶液由阻燃剂和水组成，阻燃剂使用量是粘胶纤维重量的0.4倍。
阻燃剂包括的组分、具体组成及对应的质量如表1所示，且由以下制备方法得到：阻燃剂水溶液由聚乙烯醇在90℃条件下溶解于水中后，降温至60℃，再加入水溶性阻燃混合物得到。
实施例4：一种阻燃粘胶纱线的制备方法，与实施例3的区别在于：
S2：将浸泡后的粘胶纤维与阻燃剂水溶液分离，将粘胶纤维转移至40wt％的乙醇水溶液，乙醇水溶液没过粘胶纤维，在23±5℃的条件下浸泡3min；再转移至甩干机，在1350r/min的转动速度下进行脱水，去除浸泡后的粘胶纤维上多余的水；再将粘胶纤维转移至烘干机，在60℃的条件下将粘胶纤维烘干至标准回潮率13％。乙醇溶质用量为戊二醛使用量的3倍。
阻燃剂包括的组分、组成及对应的质量如表1所示，阻燃剂水溶液由以下步骤得到：
D1：将水投入搅拌罐并加热至80℃保温，将聚乙烯醇投入水中，在100r/min的条件下搅拌溶解10min；
D2：将D1所得溶液降温至50℃并保温，加入戊二醛，搅拌反应130min；
D3：将D2所得溶液降温至70℃并保温，在搅拌的条件下匀速加入硼酸，加完硼酸后加入剩余的水溶性阻燃混合物，混合均匀，得到阻燃剂水溶液；
硼酸在3min内添加完成。
实施例5：一种阻燃粘胶纱线的制备方法，与实施例4的区别在于：步骤S2中，乙醇水溶液浓度为70wt％，浸泡时间为10min，乙醇溶质用量为戊二醛使用量的1倍。
阻燃剂包括的组分、组成及对应的质量如表1所示，阻燃剂水溶液由以下步骤得到：
D1：将水投入搅拌罐并加热至95℃保温，将聚乙烯醇投入水中，在100r/min的条件下搅拌溶解10min；
D2：将D1所得溶液降温至70℃并保温，加入戊二醛，搅拌反应90min；
D3：将D2所得溶液降温至40℃并保温，在搅拌的条件下匀速加入硼酸，加完硼酸后加入剩余的水溶性阻燃混合物，混合均匀，得到阻燃剂水溶液；
硼酸在8min内添加完成。
实施例6-9：一种阻燃粘胶纱线的制备方法，与实施例4的区别在于，阻燃剂的组分、组成及对应质量不同，实施例6-9阻燃剂包括的组分、具体组成及对应的质量如表1所示。
实施例10：与实施例9的区别在于，步骤S1中，盛放阻燃剂水溶液的容器外壁面上安装有超声装置，超声频率为30kHz，将开松处理后的粘胶纤维浸泡于浓度为38wt％的阻燃剂水溶液中，助溶剂水溶液没过粘胶纤维，在35℃的条件下浸泡35min，得到浸泡后的粘胶纤维。
表1实施例1-9阻燃剂组分、组成及对应的质量(kg)
Figure BDA0002642496300000061
上述实施例中，聚乙烯醇牌号为1788。
对比例1-3：与实施例1的区别在于，包括的组分及对应的质量如表2所示：
表2对比例1-3阻燃剂组分及对应的质量(kg)
Figure BDA0002642496300000062
表征实验：
1、阻燃效果实验
实验对象：实施例1-9和对比例1-3，以及一组空白组，一共12组实验样品。
实验方法：将实施例1-9和对比例1-3获得的粘胶纱线加工成布料，空白组为常规粘胶布料，由不进行阻燃处理步骤的粘接纤维得到，纱线密度40*40，并控制布料的克重为95±5g/m2。实验样品从对应布料上剪取试样尺寸为150*58mm，经纬向各取15块，并按照标准CB6529的调湿要求，调湿8h后，取出放入密封容器内待测。根据GB/T 5454-1997，准备氧指数仪，对布料进行氧指数法的燃烧性能实验。
实验结果：阻燃效果实验结果记录如表3所示。
表3阻燃效果实验结果记录
Figure BDA0002642496300000071
数据分析：由上表可知，实施例均表现出了27.8％及以上的氧指数，达到难燃及以上的水平。对比例提升了粘胶纤维的布匹整体的氧指数，但阻燃效果没有实施例好。
对比所有实施例，实施例8-10表现出了最好的阻燃性能，其原因可能是：聚乙烯醇、戊二醛和硼酸形成一定比例的配合。一方面聚乙烯醇具有良好的成膜性，溶解于水中后会使溶液具备一定程度的粘黏性。聚乙烯醇与硼酸配合使用后，聚乙烯醇与硼酸可以形成凝胶，凝胶均匀分散于阻燃剂水溶液中，粘胶纤维浸泡时，凝胶可以粘附于粘胶纤维表面，同时作为水溶性阻燃物的载体；水溶性阻燃物一部分附着于粘胶纤维外表面，另一部分包覆于其中或粘接于其外，达到良好的阻燃效果。
另一方面，在聚乙烯醇与硼酸形成凝胶的基础上，过量的聚乙烯醇会与戊二醛发生交联，由于聚乙烯醇溶解后具有粘附性，很容易附着于粘胶纤维外表面，戊二醛在粘胶纤维外表面与聚乙烯醇形成三维网状结构，干燥后在粘胶纤维外表面成膜，不仅形成隔离层，也可以作为载体来包覆和粘接部分水溶性阻燃物；另外，交联产物与凝胶可以相互配合，相互提高粘附性和包覆性，可以进一步实现空气隔离，并提高水溶性阻燃物在粘胶纤维上的持久性。
另外，实施例10中利用超声装置，使得阻燃剂水溶液可以更好更均匀的附着于粘胶纤维外表面，从而获得更好的阻燃效果。
对比例中，未使用聚乙烯醇的对比例1，未采用聚乙烯醇和硼酸配合的对比例2，以及聚乙烯醇和硼酸使用量过小的对比例3均没有表现出较好的阻燃效果。与浸泡工艺配合时，对比例中的阻燃剂并没有很好的附着和粘接于粘胶纤维表面，而实施例中阻燃剂的配方与浸泡工艺配合可以更好的实现附着。
2、水洗后阻燃效果持久性实验
实验对象：按实施例1-9和对比例1-3，以及对照组，一共12实验样品。
实验方法：将实施例1-9和对比例1-3获得的粘胶纱线加工成布料，对照组为常规粘胶布料，由不进行阻燃处理步骤的粘接纤维得到，纱线密度40*40，并控制布料的克重为95±5g/m2。实验样品从对应布料上剪取试样尺寸为80*80cm，每个实验样品上共剪取3块平行样品。每个平行样品分别对应测试初始氧指数、一次水洗后氧指数、五次水洗后氧指数，氧指数测试与“1、阻燃效果实验”中测试方法相同。
水洗过程：将同一实验样品的平行样品放置于洗衣机(Haier EB80M009 8KG)中，设定水量为18L，加入洗衣粉(雕牌除菌无磷洗衣粉)，每升水中包含3g洗衣粉，进行标准洗涤程序，结束后取出在28±5℃，湿度为45％RH的条件下放置48h后，将以此水洗后氧指数对应的样品进行测试，后续的继续进行水洗，直至数据测试完成。记录初始、一次水洗后和五次水洗后的氧指数，并计算一次水洗后和五次水洗后，与初始氧指数相比后的降低率。
实验结果：水洗后阻燃效果持久性实验结果记录如表4所示。
表4水洗后阻燃效果持久性实验结果记录
Figure BDA0002642496300000081
数据分析：由上表可知，实施例均表现出了较好的耐水洗性，经过五次水洗后，降低率控制于10％以下，对比例经过五次水洗后，其氧指数直接降低到了与对照组相近的数值范围。可见实施例水洗后的阻燃效果持久性很好。
实施例中，聚乙烯醇与戊二醛进行交联反应，交联反应结束后降温并加入硼酸，使得硼酸与余量的聚乙烯醇形成凝胶，交联物与凝胶均匀分散于阻燃剂水溶液中，并在浸泡粘胶纤维时粘附包覆于粘胶纤维外表面，并包覆粘接水溶性阻燃混合物，加设一层物理隔离层，同时形成密集分布的阻燃点，纺纱后，粘胶纤维上加固点密集后，及时在多次水洗后，依然可以达到良好的阻燃效果，实现阻燃效果的持久性。可以将水溶性阻燃混合物包覆并粘接于粘胶纤维表面，提高水溶性阻燃混合物在粘胶纤维上的粘附性，而且在提高阻燃效果耐久性的同时提高阻燃效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种阻燃粘胶纱线的制备方法，对粘胶纤维进行开松处理、阻燃处理、纺纱，其特征在于，阻燃处理包括以下步骤：
S1：将开松处理后的粘胶纤维浸泡于浓度为25-50wt%的阻燃剂水溶液中，在25-45℃的条件下浸泡15-40min，得到浸泡后的粘胶纤维；
S2：在浸泡后粘胶纤维中加入浓度为40-70wt%的乙醇水溶液，再去除浸泡后的粘胶纤维上多余的水，再将粘胶纤维烘干至标准回潮湿度；
阻燃剂使用量是粘胶纤维重量的0.3-0.55倍；
所述阻燃剂包括以下重量份数的组份：
水溶性阻燃混合物100份；
聚乙烯醇8-17份；
戊二醛0.2-0.7份；
所述乙醇溶质用量为戊二醛使用量的1-3倍；
所述水溶性阻燃混合物由硼酸和阻燃物A组成，阻燃物A为水溶性的硼系阻燃剂和水溶性磷系阻燃剂中的至少一种；
所述阻燃剂水溶液由以下制备方法得到：
D1：在80-95℃条件下将聚乙烯醇溶解于水中；
D2：将D1所得溶液降温至50-70℃并保温，加入戊二醛，搅拌反应90-130min；
D3：将D2所得溶液降温至40-70℃并保温，在搅拌的条件下匀速加入硼酸，加完硼酸后加入剩余的水溶性阻燃混合物，混合均匀，得到阻燃剂水溶液；
硼酸在3-8min内添加完成。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃粘胶纱线的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇和戊二醛的重量份数比为3：（0.06-0.1）。
3.根据权利要求2所述的一种阻燃粘胶纱线的制备方法，其特征在于，所述硼酸、聚乙烯醇和戊二醛的重量份数比为（2-2.5）：3：0.08。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃粘胶纱线的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，在浸泡后粘胶纤维中加入浓度为40-70wt%的乙醇水溶液后静置3-10min，再去除浸泡后的粘胶纤维上多余的水。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃粘胶纱线的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，添加超声装置对浸泡溶液进行振动处理。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃粘胶纱线的制备方法，其特征在于，所述水溶性阻燃混合物由8-34份的硼酸、10-30份的硼酸锌和余量的磷酸胍组成。
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