一种膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用、阻燃聚丙烯腈纤维及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114437366A(43)申请公布日2022.05.06(21)申请号202210087292.1C07H1/00(2006.01)(22)申请日2022.01.25(71)申请人天津工业大学地址300387天津市西青区宾水西道399号(72)发明人任元林郭迎宾左春龙刘晓辉(74)专利代理机构北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司11385专利代理师任霜(51)Int.Cl.C08H7/00(2012.01)C08B37/16(2006.01)C08B37/04(2006.01)D01F1/07(2006.01)D01F6/54(2006.01)C07H13/08(2006.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用、阻燃聚丙烯腈纤维及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用、阻燃聚丙烯腈纤维及其制备方法，属于阻燃纤维技术领域。本发明采用生物质成炭剂经过酰化改性和掺氮构建含磷、氮等阻燃成分的无卤膨胀型阻燃剂。该无卤膨胀型阻燃剂能够发挥酸源、碳源及气源的协同阻燃作用，阻燃效率高。本发明采用溶液共混的方式将所制备的膨胀型阻燃剂与聚丙烯腈纺丝液共混纺丝制备阻燃聚丙烯腈纤维，充分发挥膨胀型阻燃剂高效阻燃的特性，因而能够在添加量小的前提下即可赋予聚丙烯腈纤维良好的阻燃性能，同时保留原有聚丙烯腈的优良力学性能。CN114437366ACN114437366A权利要求书1/1页1.一种膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将生物质成炭剂、磷酰化试剂和第一极性溶剂混合，进行磷酰化反应，得到含磷生物质；将所述含磷生物质、含氮物质和第二极性溶剂混合，进行取代反应，得到膨胀型阻燃剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物质成炭剂包括海藻酸、海藻酸盐、纤维素、半纤维素、木质素、单宁、环糊精、淀粉和壳聚糖中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷酰化试剂包括苯基膦酰二氯、三氯氧磷、三氯硫磷、焦磷酰氯、磷酸、植酸、焦磷酸、多聚磷酸和六氯环三膦腈中的一种或几种。4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，所述生物质成炭剂与磷酰化试剂的摩尔比为1:(1～10)；所述磷酰化反应的温度为50～120℃，时间为1～12h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氮物质包括三聚氰胺、三聚氰氯、苯胺、对苯二胺、水合肼、尿素、硫脲、二乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和聚乙烯亚胺中的一种或几种；所述含磷生物质与含氮物质的摩尔比为1:(1～20)，所述取代反应的温度为50～100℃，时间为1～10h。6.权利要求1～5任一项所述制备方法制备得到的膨胀型阻燃剂，其特征在于，包括生物质成炭剂基体和掺杂于所述生物质成炭剂基体中的磷和氮。7.权利要求6所述膨胀型阻燃剂在阻燃聚丙烯腈纤维中的应用。8.一种阻燃聚丙烯腈纤维，其特征在于，所述阻燃聚丙烯腈纤维所用阻燃剂为权利要求6所述膨胀型阻燃剂。9.权利要求8所述阻燃聚丙烯腈纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将膨胀型阻燃剂和聚丙烯腈纺丝液进行共混，经脱泡处理得到共混纺丝液，将所述共混纺丝液进行湿法纺丝，得到初生纤维；所述膨胀型阻燃剂为权利要求6所述膨胀型阻燃剂；将所述初生纤维依次进行牵伸和卷绕，得到阻燃聚丙烯腈纤维。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述膨胀型阻燃剂与聚丙烯腈纺丝液中聚丙烯腈的质量比为1:(3～10)。2CN114437366A说明书1/6页一种膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用、阻燃聚丙烯腈纤维及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及阻燃纤维技术领域，尤其涉及一种膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用、阻燃聚丙烯腈纤维及其制备方法。背景技术[0002]聚丙烯腈纤维具有良好的保暖性、耐候性和良好的染色性等优点，而被赋予“人造羊毛”的美誉。然而，该纤维极易燃烧而引发火灾，造成人类生命财产损失，因此，有必要开发阻燃聚丙烯腈纤维。[0003]目前，国内外针对聚丙烯腈纤维的阻燃改性主要采用共聚法、共混法、化学改性法、热氧化法和后整理法等。然而，时至今日，仅有共聚法实现了阻燃聚丙烯腈纤维的产业化，且该方法是将丙烯腈与氯乙烯或偏氯乙烯共聚成丙烯腈共聚物后通过湿法纺丝得到阻燃聚丙烯腈纤维，即腈氯纶。该纤维虽然阻燃性能优异，但是其存在的致命缺陷是燃烧时会释放出氯化氢等腐蚀性有害气体，烟雾较大，一旦发生火灾将会产生更大危害。因此，随着各国对无卤阻燃聚丙烯腈纤维要求的不断提高，以及人们对安全意识的不断增强，对聚丙烯腈纤维的无卤阻燃要求越来越高，使得腈氯纶的应用受到极大限制。[0004]为了制备无卤阻燃聚丙烯腈纤维，现有技术通常采用表面