一种具有阻燃性能的氨纶油剂和基于其的阻燃型氨纶纤维
阅读说明：本技术 一种具有阻燃性能的氨纶油剂和基于其的阻燃型氨纶纤维 (Polyurethane oil agent with flame retardant property and flame retardant polyurethane fiber based on same ) 是由 王京玉 贾秋梓 冯双胜 张伟 侯方震 于 2020-12-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有阻燃性能的氨纶油剂和基于其的阻燃型氨纶纤维,属于干法纺丝用氨纶油剂技术领域。本发明所述具有阻燃性能的氨纶油剂包括如下组分：按重量百分比计,氯化石蜡油40％～80％,改性硅油20％～40％,阻燃剂8％～15％,抗静电剂1％～5％,分散剂1％～5％,以上组分百分比含量之和为100％,以总量计。将本发明所述具有阻燃性能的氨纶油剂用于氨纶纤维的干法纺丝,能够制得一种阻燃型氨纶纤维本发明的特点在于有效解决了氨纶纤维本身易燃的特性,赋予氨纶纤维较高的阻燃效果且热稳定性好,不会降低或减少氨纶本身的力学性能。(The invention discloses a spandex oil agent with flame retardant property and flame-retardant spandex fibers based on the spandex oil agent, and belongs to the technical field of spandex oil agents for dry spinning. The polyurethane oil agent with flame retardant property comprises the following components: according to weight percentage, 40-80 percent of chlorinated paraffin oil, 20-40 percent of modified silicone oil, 8-15 percent of flame retardant, 1-5 percent of antistatic agent and 1-5 percent of dispersant, wherein the sum of the percentage contents of the components is 100 percent in total. The invention is characterized in that the problem of flammability of spandex fiber is effectively solved, the spandex fiber has higher flame retardant effect and good thermal stability, and the mechanical property of the spandex fiber is not reduced or reduced.)
技术领域
本发明属于干法纺丝用氨纶油剂技术领域，涉及一种具有阻燃性能的氨纶油剂和基于其的阻燃型氨纶纤维。
背景技术
氨纶是一种含有至少85％重量百分比聚氨酯链段的长链聚合物合成纤维，由于氨纶本身属于易燃物，常规的氨纶油剂主要是由为矿物油和二甲基硅油混合而成，矿物油和二甲基硅油虽不是易燃物，但却无法有效阻止氨纶纤维的燃烧。随着时代发展，阻燃类纺织品越来越受到关注与重视，特别是人们对于阻燃纺织物舒适度的要求越来越高，阻燃氨纶也成了当前差异化氨纶研究的热点。阻燃氨纶的研究既可有效避免“同质化”竞争，也具有较高的社会价值。
现有技术中，为增加氨纶纤维的阻燃性能，主要是通过在生产氨纶过程中阻燃助剂的添加或者对含氨纶织物进行阻燃整理两种方法。前者通过阻燃助剂改性的方法，若要达到较好的阻燃效果，阻燃助剂添加量质量占比需≥10％，过高阻燃助剂的添加对氨纶本身力学性能影响较大，且会降低氨纶纺丝过程中的稳定性；后者对含氨纶织物进行阻燃整理的方法指的是将织物进行阻燃剂的侵渍后干燥，此方法会明显降低织物的力学性能，阻燃效率低，工艺复杂，污染严重，且织物易发黄变色，影响美观。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有阻燃性能的氨纶油剂和基于其的阻燃型氨纶纤维，有效解决了氨纶本身易燃的材料使用缺陷，通过本发明公开的有阻燃性能的氨纶油剂赋予氨纶纤维较高的阻燃效果且热稳定性好，不会影响氨纶纤维本身的力学性能。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种具有阻燃性能的氨纶油剂，包括以下组分：按重量百分比计，氯化石蜡油50％～80％，改性硅油10％～40％，阻燃剂8％～15％，抗静电剂1％～5％，分散剂1％～5％，以上各组分百分比含量之和为100％。
优选地，氯化石蜡油在40℃时的运动粘度为10～35mm2/s。
优选地，改性硅油为苯基改性硅油。
进一步优选地，苯基改性硅油在40℃时的运动粘度为50～100mm2/s。
优选地，阻燃剂为五氧化二锑、磷酸铵盐、溴化聚苯乙烯或磷酸三酯中的一种或几种。
优选地，抗静电剂为季铵盐阳离子表面活性剂、改性磺酸盐阴离子表面活性剂或改性磷酸盐阴离子表面活性剂中的一种或几种。
优选地，分散剂为脂肪胺聚氧乙烯醚或油醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。
本发明还公开了一种阻燃型氨纶纤维，所述阻燃型氨纶纤维利用上述具有阻燃性能的氨纶油剂经氨纶干法纺丝制得。
优选地，干法纺丝时所述具有阻燃性能的氨纶油剂的上油率为3％～7％。
优选地，上油率为5％。
优选地，所述阻燃型氨纶纤维的的极限氧指数满足≥27％。
进一步优选地，所述阻燃型氨纶纤维的的极限氧指数能够达到27％～30％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明针对氨纶纤维本身易燃的特点，研制了专门应用于氨纶纤维的具有阻燃性能的氨纶油剂，本发明所述具有阻燃性能的氨纶油剂在于改变传统氨纶油剂的成分组成，将氯化石蜡油替代传统矿物油，并在所述具有阻燃性能的氨纶油剂中加入一定比例的阻燃剂增强阻燃效果。因此，本发明公开的具有阻燃性能的氨纶油剂能够具有稳定的阻燃性能和使用性能。
进一步地，通过利用苯基改性硅油替代传统的二甲基硅油，能够增强所述具有阻燃性能的氨纶油剂的阻燃性效果
本发明还公开了基于上述具有阻燃性能的氨纶油剂制成的一种阻燃型氨纶纤维。通过本发明所述具有阻燃效果的氨纶油剂经过干法纺丝、对氨纶纤维表面形成有效包裹，既不会降低或减少氨纶纤维本身的力学性能，还能保证氨纶纤维的阻燃效果高、热稳定性好，且在阻燃过程中不污染环境，不影响织物色泽。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明公开了一种具有阻燃性能的氨纶油剂，包括以下组分：按重量百分比计，氯化石蜡油50％～80％，改性硅油10％～40％，阻燃剂8％～15％，抗静电剂1％～5％，分散剂1％～5％，以上组分百分比含量之和为100％，以总量计；
其中，所述的氯化石蜡油为常规矿物质油经过氯化而成，所述的氯化石蜡油在40℃时的运动粘度为10～35mm2/s；
其中，所述的改性硅油为苯基改性硅油，在40℃时的运动粘度为50～100mm2/s；
其中，所述的阻燃剂为五氧化二锑或磷酸铵盐的无机阻燃剂中的一种或几种，以及溴化聚苯乙烯或磷酸三酯的有机阻燃剂中的一种或几种；
其中，所述的抗静电剂为季铵盐阳离子表面活性剂，改性磺酸盐的阴离子表面活性剂或改性磷酸盐的阴离子表面活性剂中的一种或几种；
其中，所述的分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或油醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。
具体地，上述具有阻燃性能的氨纶油剂用于氨纶干法纺丝时，上油率为3％～7％，最终形成的阻燃型氨纶纤维具有优异的阻燃性能。
实施例1
一种具有阻燃性能的氨纶油剂，期配置为依次将氯化石蜡油50g，苯基改性硅油30g，放入反应容器中，升温至60℃并搅拌10min，然后再依次加入五氧化二锑3g，磷酸铵盐4g，溴化聚苯乙烯4g，磷酸三(2.3-二氯丙基)酯4g，十八烷基三甲基氯化铵1g，聚氧乙烯醚磺酸钠2g，脂肪醇聚氧乙烯醚2g，充分搅拌1小时至液体透明均匀，降温至常温，既得到具有阻燃性能的氨纶油剂。
其中，氯化石蜡油在40℃时的运动粘度为10mm2/s，苯基改性硅油在40℃时的运动粘度为80mm2/s。
实施例2
一种具有阻燃性能的氨纶油剂，期配置为依次将氯化石蜡油53g，苯基改性硅油33g，放入反应容器中，升温至60℃并搅拌10min，然后再依次加入五氧化二锑4g，磷酸铵盐3g，溴化聚苯乙烯3g，聚氧乙烯醚磺酸钠2g，油醇聚氧乙烯醚2g，充分搅拌1小时至液体透明均匀，降温至常温，既得到具有阻燃性能的氨纶油剂。
其中，氯化石蜡油在40℃时的运动粘度为20mm2/s，苯基改性硅油在40℃时的运动粘度为50mm2/s。
实施例3
一种具有阻燃性能的氨纶油剂，期配置为依次将氯化石蜡油65g，苯基改性硅油25g，放入反应容器中，升温至60℃并搅拌10min，然后再依次加入磷酸铵盐4g，溴化聚苯乙烯4g，异十三醇醚磷酸酯1g，油醇聚氧乙烯醚1g，充分搅拌1小时至液体透明均匀，降温至常温，既得到具有阻燃性能的氨纶油剂。
其中，氯化石蜡油在40℃时的运动粘度为35mm2/s，苯基改性硅油在40℃时的运动粘度为95mm2/s。
实施例4
一种具有阻燃性能的氨纶油剂，期配置为依次将氯化石蜡油75g，苯基改性硅油10g，放入反应容器中，升温至60℃并搅拌10min，然后再依次加入五氧化二锑3g，磷酸铵盐4g，溴化聚苯乙烯4g，十八烷基三甲基氯化铵2g，脂肪醇聚氧乙烯醚1g，油醇聚氧乙烯醚1g，充分搅拌1小时至液体透明均匀，降温至常温，既得到具有阻燃性能的氨纶油剂。
其中，氯化石蜡油在40℃时的运动粘度为30mm2/s，苯基改性硅油在40℃时的运动粘度为100mm2/s。
实施例5
一种具有阻燃性能的氨纶油剂，期配置为依次将氯化石蜡油80g，苯基改性硅油10g，放入反应容器中，升温至60℃并搅拌10min，然后再依次加入磷酸铵盐4g，溴化聚苯乙烯4g，十八烷基三甲基氯化铵1g，脂肪醇聚氧乙烯醚0.5g，油醇聚氧乙烯醚0.5g，充分搅拌1小时至液体透明均匀，降温至常温，既得到具有阻燃性能的氨纶油剂。
其中，氯化石蜡油在40℃时的运动粘度为15mm2/s，苯基改性硅油在40℃时的运动粘度为60mm2/s。
实施例6
一种具有阻燃性能的氨纶油剂，期配置为依次将氯化石蜡油50g，苯基改性硅油40g，放入反应容器中，升温至60℃并搅拌10min，然后再依次加入磷酸三(2,3-二氯丙基)酯4g，溴化聚苯乙烯4g，异十三醇醚磷酸酯1g，油醇聚氧乙烯醚1g，充分搅拌1小时至液体透明均匀，降温至常温，既得到具有阻燃性能的氨纶油剂。
其中，氯化石蜡油在40℃时的运动粘度为30mm2/s，苯基改性硅油在40℃时的运动粘度为90mm2/s。
实施例7
一种具有阻燃性能的氨纶油剂，期配置为依次将氯化石蜡油60g，苯基改性硅油17g，放入反应容器中，升温至60℃并搅拌10min，然后再依次加入溴化聚苯乙烯13g，十八烷基三甲基氯化铵2g，聚氧乙烯醚磺酸钠2g，异十三醇醚磷酸酯1g，脂肪醇聚氧乙烯醚3g，油醇聚氧乙烯醚2g，充分搅拌1小时至液体透明均匀，降温至常温，既得到具有阻燃性能的氨纶油剂。
其中，氯化石蜡油在40℃时的运动粘度为35mm2/s，苯基改性硅油在40℃时的运动粘度为95mm2/s。
实施例8
将实施例1～实施例7上述方法制备的具有阻燃性能的氨纶阻燃油剂用于干法纺丝制备氨纶丝，优选采用上油率5％，采用滚筒法上油，以800m/min纺速卷取为筒子纱，制得40D的氨纶丝，即为本发明所述阻燃型氨纶纤维。
按照《FZT 50006-2013》和《GBT 5454-1997》，将上述实施例生产的阻燃型氨纶纤维进行物性指标和阻燃性能测试，数据对比如下表1：
表1利用实施例1～实施例4的具有阻燃性能的氨纶油剂制得的阻燃型氨纶纤维的性能测试表
上表中，实例8-1～实例8-7对应的阻燃型氨纶纤维，分别对应于实施例1～实施例7中制备得到的具有阻燃性能的氨纶阻燃油剂，采用上油率5％、采用滚筒法上油、以800m/min纺速卷取为筒子纱、用于干法纺丝制备得到的阻燃型氨纶纤维。上表中，常规氨纶油剂样品的区别在于采用了常规氨纶油剂，其余操作参数不变。
从上表可知，使用本发明方法制备的具有阻燃性能的氨纶油剂生产出来的40D氨纶丝为阻燃型氨纶纤维，与不使用本发明制备的具有阻燃性能的氨纶油剂、而使用常规氨纶油剂样品生产出来的普通40D氨纶丝产品相比，力学性能保持不变，同时具有有良好的阻燃性能。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
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