一种阻燃抑烟增强型聚乳酸复合纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃抑烟增强型聚乳酸复合纤维及其制备方法，所述聚乳酸复合纤维由有机硼氮阻燃剂、阻燃协效剂和聚乳酸树脂这三种组份组成。所述其制备方法包括以下步骤：S1)利用一定量的有机硼氮阻燃剂、阻燃协效剂和聚乳酸树脂制取复合聚乳酸母粒；S2)利用一定量的所述复合聚乳酸母粒与等量的所述聚乳酸树脂制取所述聚乳酸复合纤维。所述聚乳酸复合纤维在标准空气条件下，在丁烷气火焰中很难点燃，偶尔点燃后离火也会自熄，没有明显熔滴现象，也没有引起下方棉屑起火的现象。另外，在锥形量热仪测试中，所述聚乳酸复合纤维较常见的含磷阻燃聚乳酸纤维在燃烧中产生的烟雾密度明显减少超过80％。

Flame retardant smoke suppressing reinforced polylactic acid composite fiber and preparation method thereof

The invention discloses a kind of flame retardant and smoke suppression enhanced polylactic acid composite fiber and its preparation method, and the polylactic acid composite fiber consists of three components, an organic boron nitrogen flame retardant, a flame retardant synergist and a polylactic resin. The preparation method comprises the following steps: S1) using a certain amount of organo - boron - nitrogen flame retardant, flame retardant synergist and polylactic acid resin to produce composite polylactic acid masterbatch; S2) makes use of a certain amount of composite polylactic acid masterbatch and the same amount of polylactic acid resin to produce the polyacid composite fiber. The polylactic acid composite fiber is difficult to ignite in the butane gas flame under the standard air condition, and it will be extinguished from the fire occasionally after occasionally igniting, and there is no obvious droplet phenomenon, and it does not cause the phenomenon of the lower cotton crumbs to fire. In addition, in the conical calorimeter test, the density of the smog produced by the polylactic acid composite fiber which is more common in the flame retardant polylactic acid fiber is obviously reduced by more than 80%.

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃抑烟增强型聚乳酸复合纤维及其制备方法
本专利技术涉及功能型绿色纤维制备领域，更具体地说，涉及一种阻燃抑烟增强型聚乳酸复合纤维及其制备方法。
技术介绍
随着可生物降解的绿色聚乳酸树脂的应用推广，其相关产品的易燃安全问题急需解决。为此，公开号为CN104031364A的中国专利公开了一种增强阻燃聚乳酸材料，所述的增强阻燃聚乳酸材料由聚乳酸、改性红麻、硼酚醛树脂、高分子缩聚型磷酸酯混合而成，所述聚乳酸、改性红麻、硼酚醛树脂、高分子缩聚型磷酸酯的质量比为70：10：(2.5～10)：(10～17.5)，所述改性红麻是将红麻进行碱处理，水洗至中性后烘干；将烘干后的红麻置于乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇水溶液中磁力搅拌，抽滤，醇洗，烘干后得到。由于添入了大量的天然红麻，导致所述增强阻燃聚乳酸材料不适合纺丝加工，另外硼酚醛树脂是热固性树脂，需经粉碎加工后才方便添入，而且其中的硼氧碳键易水解而导致硼的流失。另外，公开号为CN103122498A的中国专利公开了一种无卤阻燃聚乳酸纤维的制备方法，包括：(1)将聚乳酸切片和阻燃剂混合，在180～220℃条件下，熔融共混，冷却造粒，得到阻燃聚乳酸母粒；其中阻燃剂加入量为聚乳酸切片质量的20～50％；(2)将聚乳酸切片和协同剂混合，在190～220℃条件下，熔融共混，冷却造粒，得到协同聚乳酸母粒；其中协同剂的加入量为聚乳酸切片质量的5～25％；(3)将聚乳酸切片、阻燃聚乳酸母粒、协同聚乳酸母粒、分散剂，混合，进行纺丝，得初生纤维，然后将初生纤维再经过牵伸后加工，即得无卤阻燃聚乳酸纤维，其中，阻燃剂含量为总质量的2～10％，协同剂含量为总质量的0.5％～3％，分散剂含量为总质量的0.1～2％。所述步骤(1)中阻燃剂为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸三苯酯、聚磷酸铵中的一种或几种。需要指出的是，含磷阻燃剂遇火极易产生大量的有毒烟气，另外，含磷阻燃剂在自然界的累积会直接导致水体的富营养化，促使藻类增生而给很多水生物带来灭顶之灾，打破生态的平衡持续发展。同样的，大量使用含磷阻燃剂的聚乳酸树脂及纤维必然也存在以上问题。为此，有必要设计一种新的阻燃抑烟增强型聚乳酸复合纤维及其制备方法，以克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有聚乳酸复合纤维由于大量使用含磷阻燃剂而导致遇火极易产生大量的有毒烟气的问题，提供一种阻燃抑烟增强型聚乳酸复合纤维及其制备方法，所述聚乳酸复合纤维在标准空气条件下，在丁烷气火焰中很难点燃，偶尔点燃后离火也会自熄，没有明显熔滴现象，也没有引起下方棉屑起火的现象。另外，在锥形量热仪测试中，所述聚乳酸复合纤维较常见的含磷阻燃聚乳酸纤维在燃烧中产生的烟雾密度明显减少超过80％。本专利技术解决其问题所采用的技术方案是：一方面，本专利技术提供一种阻燃抑烟增强型聚乳酸复合纤维，所述聚乳酸复合纤维由有机硼氮阻燃剂、阻燃协效剂和聚乳酸树脂这三种组份组成。在本专利技术提供的聚乳酸复合纤维中，所述聚乳酸复合纤维中，所述有机硼氮阻燃剂的质量百分含量小于或等于7.5％。在本专利技术提供的聚乳酸复合纤维中，所述有机硼氮阻燃剂的分子量为160-100000。在本专利技术提供的聚乳酸复合纤维中，所述有机硼氮阻燃剂的分子结构中包含氮原子、硼原子和苯环，其中，硼原子与苯环直接通过共价键相连，且硼原子的数量小于氮原子的数量。在本专利技术提供的聚乳酸复合纤维中，所述阻燃协效剂包括天然高分子和含磷化合物。在本专利技术提供的聚乳酸复合纤维中，所述天然高分子选自纤维素、木质素和淀粉中的任意一种。在本专利技术提供的聚乳酸复合纤维中，所述含磷化合物选自磷酸硼、聚磷酸铵和植酸铵中的任意一种相应的，本专利技术还提供一种上述聚乳酸复合纤维的制备方法，包括以下步骤：S1)利用一定量的有机硼氮阻燃剂、阻燃协效剂和聚乳酸树脂制取复合聚乳酸母粒；S2)利用一定量的所述复合聚乳酸母粒与等量的所述聚乳酸树脂制取所述聚乳酸复合纤维。在本专利技术提供的制备方法中，所述步骤S1)包括以下步骤：S1a)取一定量的所述有机硼氮阻燃剂、阻燃协效剂和聚乳酸树脂置于一定温度的烘箱中干燥一段时间；S1b)按一定的质量百分数分别称取有机硼氮阻燃剂、阻燃协效剂和聚乳酸树脂，其中，所述有机硼氮阻燃剂和阻燃协效剂的质量百分数的和小于或等于30％，所述有机硼氮阻燃剂的质量百分数小于或等于15％；S1c)将称取的所述有机硼氮阻燃剂、阻燃协效剂和聚乳酸树脂置于高速混料机中搅拌共混得到共混料；S1d)将所述共混料注入多级加热双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、造粒、干燥，制得所述复合聚乳酸母粒。在本专利技术提供的制备方法中，所述步骤S1a)中的所述阻燃协效剂的粒径小于或等于1微米。与现有技术相比，实施本专利技术提供的聚乳酸复合纤维及其制备方法，具有如下有益效果：1、所述聚乳酸复合纤维由有机硼氮阻燃剂、阻燃协效剂和聚乳酸树脂这三种组份组成。由此，所述聚乳酸复合纤维既具有高效的阻燃性能又可以有效抑制烟雾的产生。2、所述阻燃协效剂包括天然高分子和含磷化合物，由此，可以有效地避免所述聚乳酸复合纤维发生熔滴现象。3、根据本专利技术提供的制备方法制得的聚乳酸复合纤维具有良好的力学强度，适合纺织加工及使用的要求。而且，经多次标准水洗后仍能保持各项良好性能。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明本专利技术的具体实施方式。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。首先，为了能够更好的体现本实施例相对于现有技术的优点，我们预先制备了一种现有技术中已经公开的一种含有三聚氰胺聚磷酸盐的聚乳酸复合纤维作为对比样。对比样的制备取一定量的三聚氰胺聚磷酸盐，微晶纤维素和聚乳酸树脂于120±5℃的烘箱中干燥24小时。称取7.0kg干燥的聚乳酸树脂和2.0kg干燥三聚氰胺聚磷酸盐，1.0kg微晶纤维素置于高速混料机中搅拌共混，而后注入多级加热双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、造粒、干燥，挤出温度为180℃。所得复合聚乳酸粒料中，三聚氰胺聚磷酸盐所占质量百分数约20％。以所得复合聚乳酸母料同聚乳酸树脂按50/50混合，通过熔融纺丝机纺丝、牵伸及卷绕等工艺制得连续复合阻燃纤维。其中，热牵伸温度为80℃。对比样的各项性能可织性：所得对比样的线密度为4.5dtex，断裂强度2.6cN/dtex，所得对比样的表面光滑，具有良好的可织性。阻燃性：按照GB/T5454-1997(纺织品燃烧性能试验氧指数法)测试，该对比样的LOI值为33.5；抑烟性使用锥形量热仪按照GB/T16172-2007(建筑材料热释放速率试验方法)测试，把该对比样的烟密度(SEA)记作100％。实施例一本实施例提供一种阻燃抑烟增强型聚乳酸复合纤维及其制备方法。聚乳酸复合纤维所述聚乳酸复合纤维由有机硼氮阻燃剂、阻燃协效剂和聚乳酸树脂这三种组份组成。具体地，所述有机硼氮阻燃剂的特点在于：分子量为160-100000，其分子结构中包含氮原子、硼原子和苯环，其中，硼原子与苯环直接通过共价键相连，且硼原子的数量小于氮原子的数量。所述有机硼氮阻燃剂的质量百分含量可以是小于或等于7.5％的任意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃抑烟增强型聚乳酸复合纤维，其特征在于，所述聚乳酸复合纤维由有机硼氮阻燃剂、阻燃协效剂和聚乳酸树脂这三种组份组成。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃抑烟增强型聚乳酸复合纤维，其特征在于，所述聚乳酸复合纤维由有机硼氮阻燃剂、阻燃协效剂和聚乳酸树脂这三种组份组成。2.根据权利要求1所述的聚乳酸复合纤维，其特征在于，所述聚乳酸复合纤维中，所述有机硼氮阻燃剂的质量百分含量小于或等于7.5％。3.根据权利要求2所述的聚乳酸复合纤维，其特征在于，所述有机硼氮阻燃剂的分子量为160-100000。4.根据权利要求3所述的聚乳酸复合纤维，其特征在于，所述有机硼氮阻燃剂的分子结构中包含氮原子、硼原子和苯环，其中，硼原子与苯环直接通过共价键相连，且硼原子的数量小于氮原子的数量。5.根据权利要求1所述的聚乳酸复合纤维，其特征在于，所述阻燃协效剂包括天然高分子和含磷化合物。6.根据权利要求5所述的聚乳酸复合纤维，其特征在于，所述天然高分子选自纤维素、木质素和淀粉中的任意一种。7.根据权利要求5所述的聚乳酸复合纤维，其特征在于，所述含磷化合物选自磷酸硼、聚磷酸铵和植酸铵中的任意一种。8.一种如权利要求1所述的聚乳...

【专利技术属性】
技术研发人员：费宾，陈淑盈，忻浩忠，
申请(专利权)人：香港理工大学，
类型：发明
国别省市：中国香港,81