再生纤维素纤维具有5%-7%的年增长率。但是,天然纤维素纤维和再生纤维素纤维极易燃烧,其极限氧指数低至18%,大大限制了其生产和应用领域。因此,纤维素纤维的阻燃改性不仅能满足工业发展的需要,而且具有重要的经济价值和社会效益。在本文中,通过将环境友好的P-N-P阻燃材料和粘胶纤维溶液共混成功制备了阻燃的黏胶纤维。将硅-氮阻燃剂WS-801、分散剂、抗氧剂以及交联剂搅拌混合30分钟,得到阻燃溶液A;阻燃溶液B则通过混合磺酸纤维素溶液(黏胶纤维)和溶液A而制得。黏胶纤维素溶液和B溶液在固定比例下于计量泵中混合。混合后的溶液在静态混合之前搅拌60分钟放进黏胶纤维素半成品桶中。阻燃的磺酸纤维素溶液定义为C。
通常采用的是含磷含氮的高分子量的线性疏水有机硅,因为其具有良好的分散性、稳定性和低损失等等。成熟度和粘度测试结果表明纤维素黏胶溶液的比例随着阻燃剂含量的增加而降低,而且在
实验范围内高粘度阻燃剂对共混物的粘度几乎没有影响。成熟度的轻微增加表明了体系稳定性的提高,阻燃剂和黏胶溶液间的相容性通过加入交联剂得到了保持。显微图片没有观察到明显的界面。混合溶液透明度的结果表明随着阻燃剂粒子的增加透明性降低,这会降低溶液的纺丝性。所以阻燃剂含量应该加以控制。采用PAM为交联剂制备交联黏胶时,阻燃剂的预交联对保持比有影响。与交联剂混合时间的增加提高了纺丝溶液的粘度,其减少了阻燃纤维纺丝过程中的损失。
由于阻燃剂的加入,阻燃黏胶纤维的密度比普通的粘胶纤维要高。干燥强度比普通纤维要稍低,这可能是阻燃剂的混入产生了应力缺陷。而润湿强度则比普通纤维要高,这是因为阻燃剂的抗水性所致。阻燃剂会在固化成型过程中改变纤维素磺酸溶液的成熟度并引起凝结点D的推迟。另一方面,纤维表面的沟槽与酯化度有密切联系,酯化程度能提高纤维表明的不规则性。阻燃剂的加入降低了纤维形成的稳定性。阻燃粘胶纤维表面的沟槽会提高吸湿性和湿气渗透率,以及抗静电性等。纤维中阻燃剂含量从核到表层逐渐增加。纤维中的阻燃剂组分的梯度分布增强了阻燃性。但是,阻燃纤维则几乎没有被点燃,并且在点燃后于极短时间内熄灭,最终,纤维骨架得以保持。通过与P-N-Si化合物的共混,成功制备了永久阻燃的黏胶纤维。体系的阻燃性能、微结构和力学性能通过极限氧指数、SEM观察和拉伸测试进行表征。结果表明共混改性后的阻燃黏胶纤维具有高达30%的氧指数。同时纤维的加工性能得到了提高,不过力学性能有一定程度下降。