专利名称：一种新型功能阻燃纤维及其生产方法
技术领域：
本发明设计到一种阻燃纤维的生产方法，尤其是具有发射远红外、释放负离子等保健功能的新型阻燃纤维的生产方法。
背景技术：
火种孕育了人类文明，给我们带来光明和温暖，但有时也给人们造成灾难，甚至吞噬宝贵生命。多数纺织品属于引燃体，据统计表明，因为纺织品引燃的火灾占到50％左右。所以在一些特定场合如宾馆、酒楼、展览馆、体育馆、车厢、卧室等内的棉质床上用品、窗帘及家具用布以及特定工种人群的防护用品等必须进行阻燃处理。
目前市场上阻燃纤维主要通过两种方法，一是对纺织纤维通过阻燃剂后处理，阻燃剂大多数是卤素、磷及其化合物为主要成分的化学试剂，该方法简单易行成本低，但阻燃效果不够理想；另一种是直接生产阻燃纤维，性能比较稳定，是当前阻燃纤维主要的生产方法。主要有特维尔蓝纤维、Basofil纤维、芳砜纶、聚对苯二甲酸对苯二胺纤维、聚间苯二甲醯间苯二胺纤维、聚苯硫酸纤维、聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、纤维素基碳纤维、Visil纤维、聚酮(PK)、聚蔡二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚芳醚砜(PAEO)、聚苯醚砜酮(PPESK)、聚醚酷胺(PEAR)等。传统的卤、磷系阻燃纤维，大多具有较大的毒性，无论是生产过程和废弃之后都存在着较为严重的环境污染，且纤维在火灾中，会释放有毒的烟雾，造成“二次灾难”，虽然耐高温阻燃纤维一般不含有卤、磷元素，但其中含有的其它杂原子，往往会腐蚀生产设备，或造成纤维缓慢降解产生有毒物质污染环境；现有耐高温阻燃纤维大多存在或多或少的缺陷，如耐热性差，阻燃效果差，力学性能不尽人意，纤维颜色，手感，透气性，吸湿性等不符合要求；现行耐高温阻燃纤维生产条件比常用纤维更加苛刻，复杂的生产工艺，需特殊的生产设备和消耗巨大的能源，其成本较高；现市场上尚未发现功能性高阻燃纤维，尤其是对人体具有保健功能和改善环境空气质量的阻燃纤维。
发明内容
本发明是为了解决现有高阻燃纤维生产所存在的工艺复杂、成本高，有毒无污染环保，又无保健功能等问题，而提出的一种成本低、工艺简单、环保无污染、可持续发射远红外线和永久释放负离子、应用范围及其广泛的一种新型功能性阻燃纤维的生产方法。
本发明的技术解决方案是一种新型功能性阻燃纤维，包含纤维素，其特征在于还包含电气石和二氧化硅的纳米级添加剂粉体；其组分按重量百分比为纤维素75％～95％；电气石和二氧化硅的纳米级添加剂粉体5％～25％；其中纳米电气石粉体占到纳米级添加剂粉体总重量的40％～70％，二氧化硅占到纳米级添加剂粉体总重量的30％～60％。所述的纳米级添加剂粉体100nm以下纳米颗粒，其体积百分比占总体积的70％以上。
一种新型功能性阻燃纤维的生产方法，其特征在于按生产工艺顺序包括如下步骤(1)将电气石、二氧化硅分别制成纳米级添加剂粉体；(2)将纳米级添加剂粉体按不通比例与纤维素均匀混合，用静态混合器，采用熔融共混的方法制备纺丝液；(3)纺丝制成阻燃纤维；上述的电气石、二氧化硅主要运用离心力场分级原理，采用离心机作为主要的分级设备，通过控制适当的工艺条件及分离粒径实现固体悬浮液中固体颗粒的分级等技术的湿法超细加工的方法，具有加工成本低、工艺参数易控制等优点。
本发明与现有技术相比的最大区别是将环保健康新材料电气石和惰性阻燃材料二氧化硅分别制成纳米添加剂，再与纤维素混合制成纺丝液进行纺丝。
本发明生产的新型功能性阻燃阻燃纤维在纤维素大分子链上形成立体网状分布的电气石和二氧化硅晶体排列。其阻燃性表现在(1)可以瞬间吸收和传递到织物上的大量热能，降低织物表面温度；(2)多晶体网状立体分布可以大幅度提高阻燃纤维的裂解程度；(3)不易形成织物纤维裂解后产物的扩散和对流；
(4)有效阻止空气中氧气的进入而形成的二次燃烧，终止裂解产物进一步分解。
上述原理可以提高纤维的着火点和热裂解的温度，同时纤维中的多种金属离子和立体网状分布起到屏蔽火焰的作用，使其不易燃烧或阻止火焰蔓延。由于特殊的添加剂，使纤维在碳化时只产生少量的烟雾和二氧化碳，不会产生有毒有害气体，对人体不产生伤害，对环境无污染。电气石晶体结构为三方晶系，在大自然中是同时具有热电性与压电性的唯一开发利用的生态环保材料，是一种典型的高温气成矿物，由于点群中无对称中心，使电气石晶体沿C轴方向的正、负电荷中心无法重合，从而使电气石具有了沿C轴两个结晶端天然的正、负极性。使其具有瞬时水分子″负离子化″特性，远红外辐射效应等特性，对人体具有保健功能又可明显改善环境的空气质量。
具体实施例方式下面结合产工艺顺序具体实施例对本发明进一步描述。
一种新型功能性阻燃纤维，包含纤维素，其特征在于还包含电气石和二氧化硅的纳米级添加剂粉体；其组分按重量百分比为纤维素75％～95％；电气石和二氧化硅的纳米级添加剂粉体5％～25％；其中纳米电气石粉体占到纳米级添加剂粉体总重量的40％～70％，二氧化硅占到纳米级添加剂粉体总重量的30％～60％。所述的纳米级添加剂粉体100nm以下纳米颗粒，其体积百分比占总体积的70％以上。
本发明一种新型功能性阻燃纤维的生产方法，按生产工艺顺序具体有如下步骤(1)精选电气石和二氧化硅，进行逐级粉碎。将微米级粉体再运用离心力场分级原理，采用离心机作为主要的分级设备，通过控制适当的工艺条件及分离粒径实现固体悬浮液中固体颗粒的分级等技术的湿法超细加工的方法达到纳米粉体。具体是颗粒加工到2um以下，其中会产生一定量的100nm以下的纳米超细颗粒，取出将其置入离心机中，采用高速离心固/液分级技术，将1um以下的固/液混合物分级出来，然后再经过二次分级，将100nm以下的纳米颗粒采用特殊的分离方法分级出来，使纳米颗粒(≤100nm)体积百分比约占总体积的70％以上。
(2)纳米级添加剂粉体的重量百分比控制到5％～25％，其中纳米电气石粉体占到纳米级添加剂粉体总重量的40％～70％，二氧化硅占到纳米级添加剂粉体总重量的30％～60％。
(3)真空混合器混合。控制颗粒性质、混合机性能、工艺参数和混合环境等因素，主要采用对流和剪切混合机理，真空混合器双轴回转，物料在桨叶的作用下被抛洒，同时产生瞬间失重状态，形成流化床混合。此外，由于桨叶的倾角和交错，物料在轴向和径向形成偱环流动，使物料在机内迅速达到均匀混合。
(4)采用熔融共混的方法制备纺丝液。
(5)采用喷射纺丝的纺丝方法，纺丝液从喷丝孔压出后，受周围高速气流喷吹，并进行高倍拉伸，制成超细新型功能性阻燃纤维。
(6)适当的后处理加工。
由本发明一种新型功能性阻燃纤维纺织生产的阻燃防火布，可以广泛应用于宾馆、酒楼、展览馆、体育馆、车厢、卧室等内的棉质床上用品、窗帘及家具用布，以及特定工种人群的防护用品。如阻燃服、阻燃围裙、阻燃手套等等。
上述实施例参照附图
对本发明的描述只是形式和说明性的，而不构成对它的限制。可以理解，在本发明的基础上，本领域的普通技术人员能够进行许多的变型，但从实质上未脱离本发明的精神。
权利要求
1.一种新型功能性阻燃纤维，包含纤维素，其特征在于还包含电气石和二氧化硅的纳米级添加剂粉体；其组分按重量百分比为纤维素75％～95％；电气石和二氧化硅的纳米级添加剂粉体5％～25％；其中纳米电气石粉体占到纳米级添加剂粉体总重量的40％～70％，二氧化硅占到纳米级添加剂粉体总重量的30％～60％。
2.根据权利要求1所述的一种新型功能性阻燃纤维，其特征在于所述的纳米级添加剂粉体100nm以下纳米颗粒，其体积百分比占总体积的70％以上。
3.一种新型功能性阻燃纤维的生产方法，其特征在于按生产工艺顺序包括如下步骤(1)将电气石、二氧化硅分别制成纳米级添加剂粉体；(2)将纳米级添加剂粉体按不通比例与纤维素均匀混合，用静态混合器，采用熔融共混的方法制备纺丝液；(3)纺丝制成阻燃纤维。
全文摘要
本发明涉及一种新型功能阻燃纤维及其生产方法，其特点是还包含电气石和二氧化硅的纳米级添加剂粉体；其组分按重量百分比为纤维素75％～95％；电气石和二氧化硅的纳米级添加剂粉体5％～25％；包括如下生产工艺顺序将电气石、二氧化硅分别制成纳米级添加剂粉体；将纳米级添加剂粉体按不通比例与纤维素均匀混合，用静态混合器，采用熔融共混的方法制备纺丝液；本发明纺丝制成阻燃纤维具有加工成本低、工艺参数易控制等优点。
文档编号D01D5/08GK1920128SQ20061004828
公开日2007年2月28日 申请日期2006年9月12日 优先权日2006年9月12日
发明者张朝伦, 田小兵, 沈连明 申请人:太原市伦嘉生物工程科技有限公司