再生纖維素纖維具有5%-7%的年增長率。但是,天然纖維素纖維和再生纖維素纖維極易燃燒,其極限氧指數(shù)低至18%,大大限制了其生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。因此,纖維素纖維的阻燃改性不僅能滿足工業(yè)發(fā)展的需要,而且具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益。在本文中,通過將環(huán)境友好的P-N-P阻燃材料和粘膠纖維溶液共混成功制備了阻燃的黏膠纖維。將硅-氮阻燃劑WS-801、分散劑、抗氧劑以及交聯(lián)劑攪拌混合30分鐘,得到阻燃溶液A;阻燃溶液B則通過混合磺酸纖維素溶液(黏膠纖維)和溶液A而制得。黏膠纖維素溶液和B溶液在固定比例下于計量泵中混合。混合后的溶液在靜態(tài)混合之前攪拌60分鐘放進(jìn)黏膠纖維素半成品桶中。阻燃的磺酸纖維素溶液定義為C。
通常采用的是含磷含氮的高分子量的線性疏水有機(jī)硅,因?yàn)槠渚哂辛己玫姆稚⑿浴⒎€(wěn)定性和低損失等等。成熟度和粘度測試結(jié)果表明纖維素黏膠溶液的比例隨著阻燃劑含量的增加而降低,而且在
實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)高粘度阻燃劑對共混物的粘度幾乎沒有影響。成熟度的輕微增加表明了體系穩(wěn)定性的提高,阻燃劑和黏膠溶液間的相容性通過加入交聯(lián)劑得到了保持。顯微圖片沒有觀察到明顯的界面。混合溶液透明度的結(jié)果表明隨著阻燃劑粒子的增加透明性降低,這會降低溶液的紡絲性。所以阻燃劑含量應(yīng)該加以控制。采用PAM為交聯(lián)劑制備交聯(lián)黏膠時,阻燃劑的預(yù)交聯(lián)對保持比有影響。與交聯(lián)劑混合時間的增加提高了紡絲溶液的粘度,其減少了阻燃纖維紡絲過程中的損失。
由于阻燃劑的加入,阻燃黏膠纖維的密度比普通的粘膠纖維要高。干燥強(qiáng)度比普通纖維要稍低,這可能是阻燃劑的混入產(chǎn)生了應(yīng)力缺陷。而潤濕強(qiáng)度則比普通纖維要高,這是因?yàn)樽枞紕┑目顾运隆W枞紕诠袒尚瓦^程中改變纖維素磺酸溶液的成熟度并引起凝結(jié)點(diǎn)D的推遲。另一方面,纖維表面的溝槽與酯化度有密切聯(lián)系,酯化程度能提高纖維表明的不規(guī)則性。阻燃劑的加入降低了纖維形成的穩(wěn)定性。阻燃粘膠纖維表面的溝槽會提高吸濕性和濕氣滲透率,以及抗靜電性等。纖維中阻燃劑含量從核到表層逐漸增加。纖維中的阻燃劑組分的梯度分布增強(qiáng)了阻燃性。但是,阻燃纖維則幾乎沒有被點(diǎn)燃,并且在點(diǎn)燃后于極短時間內(nèi)熄滅,最終,纖維骨架得以保持。通過與P-N-Si化合物的共混,成功制備了永久阻燃的黏膠纖維。體系的阻燃性能、微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能通過極限氧指數(shù)、SEM觀察和拉伸測試進(jìn)行表征。結(jié)果表明共混改性后的阻燃黏膠纖維具有高達(dá)30%的氧指數(shù)。同時纖維的加工性能得到了提高,不過力學(xué)性能有一定程度下降。