一种远红外抗菌有机硅氮阻燃纤维及其生产方法技术

一种远红外抗菌有机硅氮阻燃纤维及其生产方法，该生产方法包括如下工艺步骤：(1)制备纤维素溶液；(2)纺前注射：将纤维素溶液与有机硅氮复合阻燃剂混合，制成纺丝胶；其中有机硅氮复合阻燃剂采用有机硅烷水解分散液和聚硼酸酯混合而成；(3)纺丝：纺丝胶由喷丝头喷出纺丝，经酸浴成型、水洗得到阻燃纤维初产品；(4)精炼：将得到的阻燃纤维初产品经过固定交联、水洗、上油、以及烘干工序得到阻燃纤维终产品。本发明专利技术的有机硅氮阻燃纤维具有阻燃远红外抗菌性能稳定，耐久性好，耐洗涤，穿着安全等特点，具有较高的技术含量和巨大的市场前景。

Far infrared antibacterial organosilicon nitrogen flame retardant fiber and production method thereof

A far infrared antibacterial silicone nitrogen flame retardant fiber and its production method, the production method comprises the following steps: (1) preparation of cellulose solution; (2) before spinning injection: the cellulose solution is mixed with organic nitrogen compound flame retardant, which made spinning rubber; silicone nitrogen compound flame retardant by organic silane hydrolysis and dispersion polyborate mixture; (3): spinning spinning adhesive by spray sprayed wire head spinning, flame retardant fiber obtained by molding products at the beginning of the acid bath and washing; (4) refining: will be flame retardant fiber after fixed products at the beginning of crosslinking, washing, oiling, and drying process of flame retardant fiber end products. The organic silicon nitrogen flame retardant fiber has the advantages of flame retardance, far infrared antibacterial property, good durability, washing resistance, wearing safety, etc., and has high technical content and great market prospect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有机硅氮阻燃纤维，属纺织用品领域。
技术介绍
目前全球60％以上的室内火灾是由纺织品所引起，80％以上的火灾死亡是由于吸入毒烟或窒息导致。随着人类文明的发展和各个国家防火安全法规的制定，对阻燃材料提出了越来越高的要求。从最初只考虑材料的阻燃性能，到对阻燃材料环保、保健、外观、舒适性等方面的要求。阻燃合成纤维(阻燃涤纶、阻燃腈纶等)及本质阻燃纤维(芳纶、聚酰亚胺等)虽然具有很好的阻燃性，但由于纤维织物的舒适性差，以及遇火收缩、熔融、滴落等缺陷，已经满足不了人们对服饰舒适性及安全性的要求。目前市面上的阻燃再生纤维素纤维(例如阻燃粘胶纤维)，虽然可以满足阻燃服饰加工及人们对着装基本的舒适性(吸湿、透气)要求，但均存在不同程度缺陷。例如，磷系阻燃粘胶纤维存在燃烧时产生大量有害的烟气,纤维及织物中含有磷元素，燃烧时产生的有害烟气容易使人窒息，其废弃物在降解过程中使水资源富营养化等不良效果；硅系阻燃粘胶纤维存在强力低、不耐碱洗的缺陷，只能用作无纺或是填充料，不能用作面料。相比于上述阻燃再生纤维素纤维，硅氮系阻燃再生纤维素纤维由于采用了硅氮系阻燃剂，克服了磷系阻燃粘胶纤维燃烧释放大量有害烟气以及硅系阻燃粘胶强力低且不耐碱洗的缺陷，能够获得高阻燃、高纺织性能的产品，是极具发展前景的阻燃再生纤维素纤维。例如公开号为CN103789858和CN104032401的专利中公开的硅氮阻燃粘胶纤维。如今随着市场对阻燃纺织材料的需求增加，阻燃纤维材料不只应用到军队、消防、工业防护服等个体防护领域，交通工具内饰、家纺、特殊群体服装等民用市场的应用同样不可估量。因此对阻燃纤维及织物的阻燃性能，多功能性，环保性和耐久性的要求也日益提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有长效远红外发射和抗菌功能的有机硅氮阻燃纤维及其生产方法。根据本专利技术的远红外抗菌有机硅氮阻燃纤维的生产方法，包括如下工艺步骤：(1)制备纤维素溶液；(2)纺前注射：将纤维素溶液与有机硅氮复合阻燃剂混合，制成纺丝胶；其中有机硅氮复合阻燃剂采用有机硅烷水解分散液和聚硼酸酯混合而成；(3)纺丝：纺丝胶由喷丝头喷出纺丝，经酸浴成型、水洗得到阻燃纤维初产品；(4)精炼：将得到的阻燃纤维初产品经过固定交联、水洗、上油、以及烘干工序得到阻燃纤维终产品。优选情况下，其中有机硅氮复合阻燃剂的添加量为纤维素溶液中纤维素含量的20～30％(w/w)。具体情况下，其中有机硅烷水解分散液化学式为：[MexOy·nSiO2]+[--CONH]其中：Me代表金属离子；所述金属离子为Ti4+和Ca2+；优选情况下，其中有机硅氮复合阻燃剂中硅、钛、钙、硼离子的摩尔比为1:0.5～1:1～2:0.5～1。优选情况下，其中聚硼酸酯的结构式如下：分子量为800-1200。硼离子不仅具有优良的阻燃效果，还具有优良的杀菌、抑菌效果。但如果使用无机硼盐类，由于空间位阻效果差，十分容易水解而溶出，不能保留在纤维中。本专利技术采用具有特定结构式和分子量的聚硼酸酯，空间位阻大，可以永久保留在纤维中，随纤维寿命终身阻燃。产品添加量在5～8％可起到阻燃、抗菌双重效果。在一具体实施例中，纺前注射步骤具体为：向纤维素溶液中注入有机硅氮复合阻燃剂，先经过动态混合，再经过静态混合，最后进入混合桶再次混合得到纺丝胶。优选情况下，混合桶中混合反应的温度为20～30℃，时间为30-120分钟。在该优选工艺下，纤维素与有机硅氮复合阻燃剂能够充分结合在一起。在另一具体实施例中，其中精炼步骤中的固定交联工序具体为：由水、固定交联剂、NaHSO3按一定配比配制的固化浴中固定交联10-30min。优选情况下，固化浴的pH值保持在6.0～8.0，固化浴的温度75-90℃；在该工艺条件下，专利技术人意外发现，能大大提高固定交联反应活性，即提高有机硅氮阻燃纤维耐洗涤性能；只需固定交联剂的浓度为20-25wt％的固化浴就能确保有机硅氮阻燃纤维的耐碱洗性能，碱洗时阻燃剂的丢失率≤2％。具体情况下，所述固定交联剂的组成包括多羟基羧酸、多羟基醇、糖和金属组分。优选情况下，所述多羟基羧酸为乳酸、酒石酸、柠檬酸或β-羟基丁酸中的一种或几种的混合物；所述多羟基醇为丙二醇、丙三醇、乙二醇或多羟基甾醇中的一种或几种的混合物；所述糖为蔗糖、果糖或葡萄糖中的一种或几种的混合物；所述金属组分为四氯化钛、氯化钙、硫酸铝或四异丙醇钛酸酯中的一种或几种的混合物。在一优选实施例中，所述固定交联工序是将纤维初产品经过两次交联接枝反应，两次交联接枝反应中间通过压辊进行压干处理。通过压辊对前道工序的纤维进行压干处理，利于后续接枝交联剂与纤维的充分反应，充分反应后的阻燃纤维其耐碱洗持久性能显著提高。本专利技术的有机硅氮阻燃纤维，可含有其它添加成分，如色浆、抗静电剂，在生产过程中通过添加以上不同成分生产有色再生纤维素纤维、抗静电再生纤维素纤维。本专利技术的有机硅氮阻燃纤维，既可纯纺成纱线、织物和面料，又可与其它纤维或原料制成混纺纤维，例如与磷系阻燃再生纤维素纤维、硅系阻燃再生纤维素纤维、纯棉、阻燃棉、各种再生纤维素纤维(如普通粘胶纤维、莫代尔纤维、天丝等)、羊毛、羊绒、芳纶、芳砜纶、聚酰亚胺、海藻纤维、各种合成纤维、各种阻燃合成纤维、预氧化纤维、玻璃纤维等多种纤维按各种比例混纺，做成功能不同的纱线、织物和面料。本专利技术的有机硅氮阻燃纤维或混纺纤维，还可以以玻璃纸形式存在，可作为高端装饰材料及包装材料。本专利技术的有机硅氮阻燃纤维或混纺纤维，还可以以发泡棉形式存在，可用作各种阻燃填充物，如阻燃床垫、阻燃沙发垫等。根据本专利技术的有机硅氮阻燃纤维制成的织物可用于防护服、伤病人员服装、老年人服装、婴幼儿服装、海陆空交通工具内饰、公共场所的座套、沙发、床垫窗帘、贴身内衣、袜子、关节护套(护膝、护肘、护腕)、床上用品、智能穿戴服装等。本专利技术的有机硅氮阻燃纤维具有阻燃远红外抗菌性能稳定，耐久性好，耐洗涤，穿着安全等特点。多种功能的发现也为该阻燃纤维产品拓宽了应用范围：不仅阻燃性能良好可以用作特殊防护服，家纺，交通工具内饰等。同时由于其安全舒适性，优良的远红外抗菌等保健功能也十分适合制作如抗菌内衣，抗菌袜，医疗卫生纺织品等，具有较高的技术含量和巨大的市场前景。附图说明图1为本专利技术的有机硅氮阻燃纤维的扫描电镜图像；图2为图1的局部放大图像；图3为图1中纤维的横断面图像；图4为本专利技术的有机硅氮阻燃纤维700℃灼烧后的扫描电镜图像。具体实施方式一、主要原料及设备有机硅氮系复合阻燃剂：北京赛欧兰阻燃纤维有限公司。固定交联剂：北京赛欧兰阻燃纤维有限公司。纤维素溶液及纺前注入设备:山东银鹰化纤有限公司。纺丝及后处理设备:山东银鹰化纤有限公司。检测仪器及单位：国家纺织制品质量监督检验中心、东华大学、北京理工大学阻燃材料检测中心、北京赛欧兰阻燃纤维有限公司。二、生产过程实施例1采用甲纤7.5％、含碱5.5％、粘度53秒、熟成度16.2ml的纤维素溶液，注入对纤维素量20wt％的有机硅氮复合阻燃剂，其中有机硅氮复合阻燃剂中硅、钛、钙、硼离子的摩尔比为1:0.5:1:0.5。先经过动态混合，再经过静态混合，最后进入混合桶再次混合得到纺丝胶。混合桶再次混合时间是50min，温度为25℃。混合胶粘度70秒，熟成度(10％氯化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远红外抗菌有机硅氮阻燃纤维的生产方法，包括如下工艺步骤：(1)制备纤维素溶液；(2)纺前注射：将纤维素溶液与有机硅氮复合阻燃剂混合，制成纺丝胶；其中有机硅氮复合阻燃剂采用有机硅烷水解分散液和聚硼酸酯混合而成；(3)纺丝：纺丝胶由喷丝头喷出纺丝，经酸浴成型、水洗得到阻燃纤维初产品；(4)精炼：将得到的阻燃纤维初产品经过固定交联、水洗、上油、以及烘干工序得到阻燃纤维终产品。

【技术特征摘要】
1.一种远红外抗菌有机硅氮阻燃纤维的生产方法，包括如下工艺步骤：(1)制备纤维素溶液；(2)纺前注射：将纤维素溶液与有机硅氮复合阻燃剂混合，制成纺丝胶；其中有机硅氮复合阻燃剂采用有机硅烷水解分散液和聚硼酸酯混合而成；(3)纺丝：纺丝胶由喷丝头喷出纺丝，经酸浴成型、水洗得到阻燃纤维初产品；(4)精炼：将得到的阻燃纤维初产品经过固定交联、水洗、上油、以及烘干工序得到阻燃纤维终产品。2.根据权利要求1所述的远红外抗菌有机硅氮阻燃纤维的生产方法，其中有机硅氮复合阻燃剂的添加量为纤维素溶液中纤维素含量的20～30％(w/w)。3.根据权利要求1所述的远红外抗菌有机硅氮阻燃纤维的生产方法，其中有机硅烷水解分散液化学式为：[MexOy·nSiO2]+[--CONH]其中：Me代表金属离子；所述金属离子为Ti4+和Ca2+。4.根据权利要求3所述的远红外抗菌有机硅氮阻燃纤维的生产方法，其中有机硅氮复合阻燃剂中硅、钛、钙、硼离子的摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉国庆，刘承修，毕慎平，胡金龙，田远，
申请(专利权)人：北京赛欧兰阻燃纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11