一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113981688A(43)申请公布日2022.01.28(21)申请号202111323645.5(22)申请日2021.11.10(71)申请人东华大学地址201620上海市松江区人民北路2999号(72)发明人吴琪琳何敬宗赵雪贡永青刘玉慧吴聪影(74)专利代理机构上海统摄知识产权代理事务所(普通合伙)31303代理人贾春林(51)Int.Cl.D06M13/44(2006.01)D06M101/06(2006.01)权利要求书2页说明书12页附图5页(54)发明名称一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品及其制备方法，该方法是将含有阻燃整理剂的纤维素纤维制品进行预氧化即得到阻燃纤维素基预氧化纤维制品。其中，所述含有阻燃整理剂的纤维素纤维制品上的含水率为3wt％以下，阻燃整理剂含有磷酸和氨基酸，且阻燃整理剂中磷酸和氨基酸的摩尔比为1:1.5～3。制得的阻燃纤维素基预氧化纤维制品中的主要成分为含有碳网型结构和线型结构的物质；其中，碳网型结构主要由纤维素自身热解产物与含磷酰二胺的环状结构反应生成；线型结构主要由纤维素自身热解产物与含磷酰二胺的酸酐结构反应生成；含磷酰二胺的环状结构与酸酐结构均由氨基酸与磷酸反应所得。本发明的方法环保，成本低，制得的纤维制品的极限氧指数为60％以上，大幅超出目前利用纤维素纤维为原料制备出的阻燃纤维CN113981688A(30～45％)，能适应极端条件的应用场景。CN113981688A权利要求书1/2页1.一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品的制备方法，其特征是：将含有阻燃整理剂的纤维素纤维制品进行预氧化即得到阻燃纤维素基预氧化纤维制品；所述含有阻燃整理剂的纤维素纤维制品上的含水率为3wt％以下；阻燃整理剂含有磷酸和氨基酸；阻燃整理剂中磷酸和氨基酸的摩尔比为1:1.5～3；氨基酸为甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸和天冬酰胺中的一种以上。2.根据权利要求1所述的一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品的制备方法，其特征在于，纤维素纤维制品中的纤维为棉纤维、粘胶纤维和lyocell纤维中的一种或两种以上的混合纤维。3.根据权利要求1所述的一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品的制备方法，其特征在于，所述阻燃整理剂的配置过程为：将磷酸和氨基酸在溶剂中充分溶解得到由磷酸、氨基酸和溶剂组成的阻燃整理剂；所述溶剂为去离子水或者蒸馏水。4.根据权利要求3所述的一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品的制备方法，其特征在于，含有阻燃整理剂的纤维素纤维制品的制备步骤为：(1)纤维素纤维制品预处理：清洗纤维素纤维制品并进行第一道干燥；所述进行第一道干燥是先将清洗后的纤维素纤维制品轧干至无水珠汇集滴下，然后将纤维素纤维制品进行干燥至恒重；(2)浸渍处理：用阻燃整理剂对步骤(1)中的干燥后的纤维素纤维制品进行浸泡‑轧干处理；所述阻燃整理剂中磷酸和氨基酸的质量浓度之和为5～30％；所述浸泡‑轧干处理后纤维素纤维制品上阻燃整理剂的吸附量为干燥后的纤维素纤维制品质量的70～80％。5.根据权利要求4所述的一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，清洗的过程为：依次进行三道洗涤，且洗涤采用的溶剂依次为：去离子水、丙酮和去离子水；所述步骤(1)中的干燥温度为60～80℃。6.根据权利要求5所述的一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品的制备方法，其特征在于，进行预氧化之前，对所述含有阻燃整理剂的纤维素纤维制品进行第二道干燥，具体过程为：将步骤(2)中浸渍处理后的纤维素纤维制品干燥至恒重。7.根据权利要求6所述的一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品的制备方法，其特征在于，所述预氧化是将进行第二道干燥后的纤维素纤维制品置于氧化炉中进行预氧化即得到阻燃纤维素基预氧化纤维制品；所述预氧化的起始温度为50～70℃，且在温度为90～110℃、140～160℃、190～210℃和240～260℃时分别进行20min～1h的保温。8.根据权利要求7所述的一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品的制备方法，其特征在于，所述预氧化的升温速率为5～15℃/min。9.根据权利要求1～8中任一项所述的一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品的制备方法制得的阻燃纤维素基预氧化纤维制品，其特征是：阻燃纤维素基预氧化纤维制品的主要成分为含有碳网型结构和线型结构的物质；其中，碳网型结构主要由纤维素自身热解产物与含磷酰二胺的环状结构反应生成，线型结构主要由纤维素自身热解产物与含磷酰二胺的酸2CN113981688A权利要求书2/2页酐结构反应生成；含磷酰二胺的环状结构与酸酐结构均由氨基酸与磷酸反应所得。10.根据权利要求9所述的一种阻燃纤维素基预氧化纤维制品，其特征在于，阻燃