一种高弹性防阻燃高分子纤维及其制作方法

技术领域

本发明属于高分子纤维技术领域，具体涉及一种高弹性防阻燃高分子纤维及其制作方法。

背景技术

绝大多数的高分子纤维都容易在着火点下与助燃物(氧气)发生燃烧，因此，为了提高高分子纤维的使用安全性，多数高分子纤维中会添加阻燃剂，切断燃烧三要素中的某一种要素或者几种要素。卤系阻燃剂是应用最为广泛的阻燃剂，它的阻燃效果好，成本低，制作方便，卤系阻燃剂受热时分解出HX进行阻燃，HX是一种难燃气体，它的存在降低了氧含量，另一方面HX可以消耗高分子讲解所产生的的自由基，使其浓度降低，从而延缓或者中断燃烧。

但与此同时，HX又是一种高腐蚀性和毒性的气体，它的存在给火灾中的被困人群带来了极大的二次伤害，就火灾而言，致人死亡的大多数原因并不是火源本身，而是浓烟或者其中的有毒气体，使人缺氧或者晕厥，丧失行动能力，无法自救。

因此，提供一种高弹性防阻燃高分子纤维及其制作方法，其具备环保、无毒的特点，避免了燃烧后对人体产生二次伤害，次要的，通过该制作方法获得的高分子纤维能够保持良好的力学性能。

发明内容

针对上述背景技术所提出的问题，本发明的目的是：旨在提供一种高弹性防阻燃高分子纤维及其制作方法。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高弹性防阻燃高分子纤维的制作方法，包括下述步骤，

S1.预处理；

S2.配比，在预处理后的混合物中添加无卤阻燃剂和其余助剂，所述无卤阻燃剂以三氯氧磷、苯酚和双酚A为原料合成；

S3.预搅，在配比的过程中进行预搅；

S4.输送搅拌，采用螺杆挤压机，在输送配合后的混合物，并在输送过程中完成进一步的搅拌、加热和加压。

S5.纺丝，采用纺丝箱对螺杆挤压机输送而来的混合物进行控温和保温和喷丝处理；

S6.加热牵引；

S7.卷绕成型。

进一步限定，所述S1中，预处理采用加热法，使聚合物在高于自身熔点的温度下发生相变，由固态转变为熔融状态下的液态，这样的设计，便于处理一些易熔聚合物，如聚脂纤维、聚酰胺纤维等。

进一步限定，所述S1中，预处理采用湿纺法，聚合物由溶剂溶解制成浓缩液，这样的设计，便于处理一些难熔聚合物，使用溶剂溶解这些难熔聚合物，完成处理，比如聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维等。

进一步限定，所述S5和S6之间还需先后进行萃取和干燥，萃取时，聚合物丝条由溶剂中萃取置换，由粗变细，干燥时，粘附于聚合物丝条上的溶剂残留蒸发，干燥时，采用分段的形式对聚合物丝条干燥而非整体干燥，这样的设计，通过萃取，将聚合物丝条由溶剂从置换出来，获得纯度较高的聚合物纤维，通过干燥将粘附于聚合物丝条上的溶剂残留蒸发，分段干燥则降低干燥的难度，整体干燥容易导致局部受热不均，而降低产品质量。

进一步限定，所述三氯氧磷和苯酚的摩尔比为1:2，这样的设计，使得无卤阻燃剂的阻燃效果更好，提高无卤阻燃剂自身的耐热性能。

进一步限定，所述无卤阻燃剂的占比为5％～15％之间，这样的设计，使无卤阻燃剂保持在合适的占比范围中，避免其过多，影响聚合物纤维的整体性能，避免其过少，降低聚合物纤维的阻燃性。

进一步限定，所述其余助剂还包括消泡剂，所述S3中，预搅的速度不超过10r/min，这样的设计，通过消泡剂消除配比、预搅时产生的气泡，避免气泡进入输送搅拌流程，造成聚合物纤维品质下降，通过降低预搅的速度，避免产生大量气泡。

进一步限定，所述纺丝箱包括计量泵、溶体分配管、喷丝板以及温度传感器，这样的设计，通过计量泵方便的无级调节流量以及提供压力，通过溶体分配管分配，通过喷丝板形成细丝，通过温度传感器探知具体温度。

进一步限定，所述S6中，加热牵引的温度不高于150℃，这样的设计，避免温度过高，导致纤维出现僵硬的残次状态。

本发明还提供一种高弹性防阻燃高分子纤维，采用上述一种高弹性防阻燃高分子纤维的制作方法制成。

本发明的有益效果：由本发明的制作方法制得的高分子纤维虽然在阻燃性能上略微低于传统的卤系阻燃物所生产的高分子纤维，但是却环保、无毒，减弱了燃烧的二次危害，提高了火情发生时被困人员的存活率，降低了被困人员的身体受损度，此外力学性能得到了良好的维持。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明一种高弹性防阻燃高分子纤维及其制作方法实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明的一种高弹性防阻燃高分子纤维的制作方法，包括下述步骤，

S1.预处理；

S2.配比，在预处理后的混合物中添加无卤阻燃剂和其余助剂，无卤阻燃剂以三氯氧磷、苯酚和双酚A为原料合成；

S3.预搅，在配比的过程中进行预搅；

S4.输送搅拌，采用螺杆挤压机，在输送配合后的混合物，并在输送过程中完成进一步的搅拌、加热和加压。

S5.纺丝，采用纺丝箱对螺杆挤压机输送而来的混合物进行控温和保温和喷丝处理；

S6.加热牵引；

S7.卷绕成型。

本实施例中：

采用聚丙烯为聚合物，添加溶剂溶解以进行预处理，随后向其中添加10％的无卤阻燃剂以及0.5％的消泡剂，添加过程中以5r/min的搅拌速度进行搅拌，预搅完成后，通过螺杆挤压机输送含聚丙烯的混合物，在输送过程中，螺杆挤压机进一步的对含聚丙烯的混合物进行混合以及加热，经螺杆挤压机挤出的物料送入纺丝箱中进行喷丝处理，获得若干含有无卤阻燃剂的聚丙烯细丝，随后进行萃取和干燥，脱去其中的溶剂，获得纯度更高，维度更细的聚丙烯细丝，聚丙烯细丝经加热牵引，分子间的结构发生改变，大分子间由无序状态向有序状定向排列，结晶度也随着提高；

对上述聚丙烯纤维进行极限氧指数试验(记录燃烧3分钟时，所需的氧气、氮气混合气流中，维持试样燃烧所需的最低氧浓度)：

共进行4次极限氧指数试验，

第一次试验给定的最低氧浓度为27％，聚丙烯纤维能够满足3分钟燃烧时长；

第二次试验给定的最低氧浓度为26.5％，聚丙烯纤维依然能够满足3分钟燃烧时长；

第三次试验给定的最低氧浓度为26％，聚丙烯纤维不能满足3分钟燃烧时长；

第四次试验给定的最低氧浓度为26.3％，聚丙烯纤维不能满足3分钟燃烧时长；

因此，该试验下聚丙烯纤维的极限氧指数为26.5％，相比于传统的卤系阻燃剂27％～29％的极限氧指数，本发明的极限氧指数虽然有所降低，但是，其降低数值较小，只有0.5％～2.5％，但是本发明下的高分子纤维却避免了由卤系阻燃物燃烧时，所产生的HX气体，HX气体具有高腐蚀性和毒性，HX气体的存在对火灾情况下的被困人员是一种及其致命的威胁，因此本发明的高分子纤维虽然在阻燃性能上略微低于传统的卤系阻燃物所生产的高分子纤维，但是却减弱了燃烧的危害，提高了火情发生时被困人员的存活率，降低了被困人员的身体受损度；

此外，对极限氧指数试验同一批次的聚丙烯纤维进行拉伸强度测试，其拉伸强度为17％，相较于传统聚丙烯纤维15％～18％的数值而言，本试验的聚丙烯纤维的拉伸强度并未下降，因此其力学性能得到了很好的维持。

优选，S1中，预处理采用加热法，使聚合物在高于自身熔点的温度下发生相变，由固态转变为熔融状态下的液态，这样的设计，便于处理一些易熔聚合物，如聚脂纤维、聚酰胺纤维等。实际上，也可以根据具体情况具体考虑预处理其它的方式。

优选，S1中，预处理采用湿纺法，聚合物由溶剂溶解制成浓缩液，这样的设计，便于处理一些难熔聚合物，使用溶剂溶解这些难熔聚合物，完成处理，比如聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维等。实际上，也可以根据具体情况具体考虑预处理其它的方式。

优选，S5和S6之间还需先后进行萃取和干燥，萃取时，聚合物丝条由溶剂中萃取置换，由粗变细，干燥时，粘附于聚合物丝条上的溶剂残留蒸发，干燥时，采用分段的形式对聚合物丝条干燥而非整体干燥，这样的设计，通过萃取，将聚合物丝条由溶剂从置换出来，获得纯度较高的聚合物纤维，通过干燥将粘附于聚合物丝条上的溶剂残留蒸发，分段干燥则降低干燥的难度，整体干燥容易导致局部受热不均，而降低产品质量。实际上，也可以根据具体情况具体考虑置换聚合物丝条以及去除溶剂残留的其它方式。

优选，三氯氧磷和苯酚的摩尔比为1:2，这样的设计，使得无卤阻燃剂的阻燃效果更好，提高无卤阻燃剂自身的耐热性能。实际上，也可以根据具体情况具体考虑提高阻燃效果的其它方式。

优选，无卤阻燃剂的占比为5％～15％之间，这样的设计，使无卤阻燃剂保持在合适的占比范围中，避免其过多，影响聚合物纤维的整体性能，避免其过少，降低聚合物纤维的阻燃性。实际上，也可以根据具体情况具体考虑无卤阻燃剂其它的配比范围。

优选，其余助剂还包括消泡剂，S3中，预搅的速度不超过10r/min，这样的设计，通过消泡剂消除配比、预搅时产生的气泡，避免气泡进入输送搅拌流程，造成聚合物纤维品质下降，通过降低预搅的速度，避免产生大量气泡。实际上，也可以根据具体情况具体考虑避免气泡影响聚合物纤维品质的其它方式。

优选，纺丝箱包括计量泵、溶体分配管、喷丝板以及温度传感器，这样的设计，通过计量泵方便的无级调节流量以及提供压力，通过溶体分配管分配，通过喷丝板形成细丝，通过温度传感器探知具体温度。实际上，也可以根据具体情况具体考虑纺丝箱其它的结构。

优选，S6中，加热牵引的温度不高于150℃，这样的设计，避免温度过高，导致纤维出现僵硬的残次状态。实际上，也可以根据具体情况具体考虑加热牵引其它的温度范围。

本发明还提供一种高弹性防阻燃高分子纤维，采用上述一种高弹性防阻燃高分子纤维的制作方法制成。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。