專利名稱：阻燃抗熔滴聚酯纖維的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種阻燃聚酯纖維的制備方法。該聚酯纖維可應用于航空、鐵路和其 它交通運輸系統(tǒng)、涉外賓館、飯店、公共娛樂場所及消防等各種行業(yè)。
背景技術：
聚酯纖維具有很多優(yōu)良性能，如斷裂強度和彈性模量高，回彈性適中，熱定型性優(yōu) 異，耐熱和耐光性好，織物具有易洗快干性等，故有廣泛的服用和產業(yè)用途。將這種用途廣、 用量大的材料阻燃化一直是阻燃研究的熱點，但是當前阻燃聚酯纖維的抗熔滴性能都不理 想。阻燃聚酯纖維改性的方法可分為以下三類(1)共混(添加)型改性這種方法簡單易行，但不具耐久性，且對阻燃劑的要求較高。如果添加小分子阻燃 劑，必然給紡絲帶來很大困難，同時還會對纖維的性能產生較大的影響，如果選擇分子量較 大的物質或高分子齊聚物作為添加劑，則要求具有良好的熱穩(wěn)定性和相容性.同時不過度 地劣化纖維性能。(2)共聚阻燃改性將阻燃結構單元接到大分子鏈上，因此它具永久阻燃性與較好的阻燃效果。但是 為了提高阻燃效果，阻燃劑的加人量不能太少，過多的阻燃劑又會影響纖維的物理和機械 性能，如特性粘度和熔點都會有所降低，成本也將增加。(3)后整理阻燃改性后整理主要有以下幾個特點a.可在常規(guī)的印染設備上進行加工，加工費用低廉，但對服用性能略有影響。b.通用性大，工藝簡單。c.加工周期短，見效快，但持久性差，并且可能還會影響纖維織物的強力、手感和 色澤。專利申請?zhí)枮?2109909. X通過共聚合成了一種阻燃聚酯，其方法是在酯化結束 后加入磷系反應型阻燃劑2-羧乙基苯磷酸，先通過2-羧乙基苯磷酸與乙二醇(EG)配制獲 得阻燃劑的調制液，再將該調制液加到對苯二甲酸與乙二醇酯化結束后的體系中縮聚得到 阻燃聚酯切片。該方法因為其阻燃劑兩端活性基團與對苯二甲酸乙二醇酯單體兩端的活性基團 不一樣，在聚合時很難形成嵌段共聚，多數(shù)聚合反應發(fā)生在分子鏈的兩端，部分阻燃劑尚處 未聚合的混合狀態(tài)，導致阻燃性能大大下降；如果是處于未聚合的混合狀態(tài)在染色時就完 全跑掉了，往往加大阻燃劑的使用量也不容易提高產品的阻燃性能，并且熔滴現(xiàn)象嚴重，這 些都影響了它的應用。申請?zhí)枮?00610165062. 3介紹了一種阻燃聚酯纖維的制備方法。首先將乙二醇 和2-羧基乙基-(苯基)次磷酸加入到酯化釜中進行酯化反應，使酯化率達到99%以上停 止反應，得到阻燃共聚單體苯基_(丙酸乙二醇酯基)次磷酸；其次制備阻燃聚酯切片，將精對苯二甲酸、苯基_(丙酸乙二醇酯基)次磷酸和乙二醇加入到酯化釜中進行酯化，酯化結 束同時加入催化劑醋酸銻，穩(wěn)定劑磷酸三甲酯進行縮聚反應，得到阻燃聚酯切片，最后紡制 成阻燃聚酯纖維。這種方法制得的聚酯切片很好的解決了嵌段共聚難的問題，使聚酯切片具有了永 久阻燃的效果。但是一方面其需要兩次酯化反應，工藝較復雜，乙二醇等添加量也很難控 制，成本較高；另一方面該阻燃聚酯纖維的抗熔滴性能差，這些都限制了其實際生產和應用。專利號為200710119624提供了一種制備阻燃抗熔滴纖維或織物的方法及利用該 方法制備的阻燃抗熔滴纖維或織物。它將纖維或織物浸軋接枝溶液，再進行電子輻射接枝， 然后再浸軋交聯(lián)劑溶液，再進行焙烘處理，單體溶液和交聯(lián)劑溶液中均可含阻燃元素并且 至少有一種含阻燃元素，從而使合成纖維或織物達到抗熔滴和阻燃雙重功效。該方法具有 處理對象適應面廣，阻燃抗熔滴性能較好，工業(yè)化實施容易等特點。但是它是通過后整理的 方式來實現(xiàn)阻燃、抗熔滴的，經過多次使用，功能會慢慢消失，不具備永久的阻燃和抗熔滴 性能。綜上所述，如何選擇合適的阻燃劑以及一些協(xié)同劑，使其不但能夠與對苯二甲酸 乙二醇酯進行較好嵌段共聚，具有永久阻燃和抗熔滴性能，而且生產成本低的聚酯纖維將 成為人們研究的熱點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種生產成本低、永久性阻燃、抗熔滴的阻 燃抗熔滴聚酯纖維的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種阻燃抗熔滴聚酯纖維的制備方法，所述方法包 括以下工藝步驟步驟一、納米蒙脫土的改性將納米蒙脫土粉體加入乙二醇中配成質量分數(shù)為10 30%的納米蒙脫土乙二醇 溶液，再加入乙二醇質量0. 02 0. 2%的硅烷偶聯(lián)劑，經攪拌器在溫度為70 100°C攪拌 2 4小時，然后用超聲波發(fā)生器震蕩分散10 30分鐘，配制成納米蒙脫土的改性溶液。步驟二、阻燃抗熔滴聚酯切片的制備將對苯二甲酸(PTA)、2-羧乙基次磷酸(CEPPA)與乙二醇(EG)按摩爾比為 1 0.01 0.06 1. 15 1.25，加入到酯化釜中，酯化釜攪拌升溫到230 250°C，控制 酯化釜內壓力在200 400kPa，反應1 2小時，使酯化率達到90 99%結束酯化，解除壓 力，然后加入催化劑乙二醇銻和步驟一配制的納米蒙脫土的改性溶液，混合攪拌10 20分 鐘后，導入到縮聚釜中進行縮聚反應，啟動真空泵使縮聚釜內壓力保持在-50 -105kPa， 反應溫度控制在260 280°C，反應1 4小時出料得到阻燃聚酯切片，其中催化劑乙二 醇銻的加量占對苯二甲酸(PTA)質量的0.01 0.1%，納米蒙脫土的加量占對苯二甲酸 (PTA)質量的1 4%。步驟三、阻燃抗熔滴聚酯纖維的制備將步驟二制備的阻燃聚酯切片經真空轉鼓干燥機干燥，干燥溫度130 150°C，恒 溫時間為4 12小時；干燥后的切片按照常規(guī)的聚酯紡絲工藝在紡絲機上進行紡絲，得到阻燃聚酯纖維。本發(fā)明通過對納米蒙脫土粉體進行插層改性，對苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)以 及2-羧乙基次磷酸(CEPPA)能在納米蒙脫土層狀結構中進行縮聚反應，最終將納米蒙脫土 和對苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚酯大分子有效的共聚到一起，并且使2-羧乙基次磷酸分子 連接在對苯二甲酸乙二醇酯(PET)大分子鏈上，共同穿躍于納米蒙脫土的層狀結構之中。本發(fā)明阻燃聚酯大分子在納米蒙脫土層狀結構中穿躍，在燃燒時2-羧乙基次磷 酸能促使聚酯熱分解，抑制氧化裂解，而納米蒙脫土的層片狀結構既起到了穩(wěn)定劑的作用， 又能有效的阻止熔滴現(xiàn)象的出現(xiàn)，達到了永久阻燃和抗熔滴的效果，使成本較申請?zhí)枮?200610165062. 3提供的工藝低，但是性能要好。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明是通過共聚的方式制得阻燃抗熔滴聚酯切片，特性粘度和熔點較常規(guī)PET 聚酯切片相近，具有良好的可紡性，不會影響纖維的其它性能。本發(fā)明利用常規(guī)紡絲技術紡制阻燃抗熔滴纖維，纖維的抗氧指數(shù)達到了 38 40， 具有很好的阻燃性能，在利用垂直燃燒法測試的過程中沒有熔滴現(xiàn)象。磷系阻燃劑不含鹵， 無毒性，為綠色環(huán)保型產品，而且添加2-羧乙基次磷酸和納米蒙脫土的生產工藝簡單，成 本相對較低，能較好的滿足生產和市場的需求。
具體實施例方式實施例1 步驟一、納米蒙脫土的改性將納米蒙脫土粉體加入乙二醇中配成質量分數(shù)為10%的納米蒙脫土乙二醇溶液， 再加人乙二醇質量0. 02%硅烷偶聯(lián)劑，經攪拌器在溫度為70°C攪拌2小時，然后用超聲波 發(fā)生器震蕩分散10分鐘，配制成納米蒙脫土的改性溶液。步驟二、阻燃抗熔滴聚酯切片的制備將對苯二甲酸(PTA)、2-羧乙基次磷酸(CEPPA)與乙二醇(EG)按摩爾比為 1 0.01 1.15，加入到酯化釜中，酯化釜攪拌升溫到230°C，控制酯化釜內壓力在 200kPa，反應1小時，使酯化率達到90%以上結束酯化，解除壓力，然后加入催化劑乙二醇 銻和步驟一配制的納米蒙脫土的改性溶液，混合攪拌10分鐘后，導入到縮聚釜中進行縮聚 反應，啟動真空泵使縮聚釜內壓力保持在_50kPa，反應溫度控制在260°C，反應1小時出料 得到阻燃聚酯切片。其中催化劑乙二醇銻的加量占對苯二甲酸(PTA)質量的0.01%，納米 蒙脫土的加量占對苯二甲酸(PTA)質量的1%。步驟三、阻燃抗熔滴聚酯纖維的制備將步驟二制備的阻燃聚酯切片經真空轉鼓干燥機干燥，干燥溫度130°C，恒溫時間 為4小時；干燥后的切片按照常規(guī)的聚酯紡絲工藝在紡絲機上進行紡絲，得到阻燃聚酯纖 維。實施例2 步驟一、納米蒙脫土的改性將納米蒙脫土粉體加入乙二醇中配成質量分數(shù)為20%的納米蒙脫土乙二醇溶液， 再加人乙二醇質量0. 硅烷偶聯(lián)劑，經攪拌器在溫度為80°C攪拌3小時，然后用超聲波發(fā)生器震蕩分散20分鐘，配制成納米蒙脫土的改性溶液。
步驟二、阻燃抗熔滴聚酯切片的制備將對苯二甲酸(PTA)、2-羧乙基次磷酸(CEPPA)與乙二醇(EG)按摩爾比為 1 0. 03 1.18，加入到酯化釜中，酯化釜攪拌升溫到240°C，控制酯化釜內壓力在 300kPa，反應1. 5小時，使酯化率達到93%以上結束酯化，解除壓力，然后加入催化劑乙二 醇銻和步驟一配制的納米蒙脫土的改性溶液，混合攪拌15分鐘后，導入到縮聚釜中進行縮 聚反應，啟動真空泵使縮聚釜內壓力保持在_80kPa，反應溫度控制在270°C，反應2小時出 料得到阻燃聚酯切片。其中催化劑乙二醇銻的加量占對苯二甲酸(PTA)質量的0.05%，納 米蒙脫土的加量占對苯二甲酸(PTA)質量的2%。步驟三、阻燃抗熔滴聚酯纖維的制備將步驟二制備的阻燃聚酯切片經真空轉鼓干燥機干燥，干燥溫度140°C，恒溫時間 為4小時；干燥后的切片按照常規(guī)的聚酯紡絲工藝在紡絲機上進行紡絲，得到阻燃聚酯纖 維。實施例3 步驟一、納米蒙脫土的改性將納米蒙脫土粉體加入乙二醇中配成質量分數(shù)為30%的納米蒙脫土乙二醇溶液， 再加人乙二醇質量0. 2%硅烷偶聯(lián)劑，經攪拌器在溫度為100°C攪拌4小時，然后用超聲波 發(fā)生器震蕩分散30分鐘，配制成納米蒙脫土的改性溶液。步驟二、阻燃抗熔滴聚酯切片的制備將對苯二甲酸(PTA)、2-羧乙基次磷酸(CEPPA)與乙二醇(EG)按摩爾比為 1 0. 06 1.25，加入到酯化釜中，酯化釜攪拌升溫到250°C，控制酯化釜內壓力在 400kPa，反應2小時，使酯化率達到99%以上結束酯化，解除壓力，然后加入催化劑乙二醇 銻和步驟一配制的納米蒙脫土的改性溶液，混合攪拌20分鐘后，導入到縮聚釜中進行縮聚 反應，啟動真空泵使縮聚釜內壓力保持在_105kPa，反應溫度控制在280°C，反應4小時出料 得到阻燃聚酯切片。其中催化劑乙二醇銻的加量占對苯二甲酸(PTA)質量的0. 1%，納米蒙 脫土的加量占對苯二甲酸(PTA)質量的4%。步驟三、阻燃抗熔滴聚酯纖維的制備 將步驟二制備的阻燃聚酯切片經真空轉鼓干燥機干燥，干燥溫度150°C，恒溫時間 為12小時；干燥后的切片按照常規(guī)的聚酯紡絲工藝在紡絲機上進行紡絲，得到阻燃聚酯纖 維。
權利要求
一種阻燃抗熔滴聚酯纖維的制備方法，其特征在于所述方法包括以下工藝步驟步驟一、納米蒙脫土的改性將納米蒙脫土粉體加入乙二醇中配成質量分數(shù)為10～30％的納米蒙脫土乙二醇溶液，再加人乙二醇質量0.02～0.2％的硅烷偶聯(lián)劑，經攪拌器在溫度為70～100℃攪拌2～4小時，然后用超聲波發(fā)生器震蕩分散10～30分鐘，配制成納米蒙脫土的改性溶液，步驟二、阻燃抗熔滴聚酯切片的制備將對苯二甲酸、2-羧乙基次磷酸與乙二醇按摩爾比為1∶0.01～0.06∶1.15～1.25，加入到酯化釜中，酯化釜攪拌升溫到230～250℃，控制酯化釜內壓力在200～400kPa，反應1～2小時，使酯化率達到90～99％結束酯化，解除壓力，然后加入催化劑乙二醇銻和步驟一配制的納米蒙脫土的改性溶液，混合攪拌10～20分鐘后，導入到縮聚釜中進行縮聚反應，啟動真空泵使縮聚釜內壓力保持在-50～-105kPa，反應溫度控制在260～280℃，反應1～4小時出料得到阻燃聚酯切片，其中催化劑乙二醇銻的加量占對苯二甲酸質量的0.01～0.1％，納米蒙脫土的加量占對苯二甲酸質量的1～4％，步驟三、阻燃抗熔滴聚酯纖維的制備將步驟二制備的阻燃聚酯切片經真空轉鼓干燥機干燥，干燥溫度130～150℃，恒溫時間為4～12小時，干燥后的切片按照常規(guī)的聚酯紡絲工藝在紡絲機上進行紡絲，得到阻燃聚酯纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻燃抗熔滴聚酯纖維的制備方法，其特征在于所述方法包括以下工藝步驟一、將納米蒙脫土粉體和硅烷偶聯(lián)劑加入乙二醇中配制成納米蒙脫土的改性溶液，二、將對苯二甲酸、2-羧乙基次磷酸與乙二醇加入到酯化釜中酯化，加入催化劑乙二醇銻和步驟一配制的納米蒙脫土的改性溶液，導入到縮聚釜中進行縮聚反應，三、將步驟二制備的阻燃聚酯切片干燥，干燥后的切片按照常規(guī)的聚酯紡絲工藝在紡絲機上進行紡絲，得到阻燃聚酯纖維。本發(fā)明方法制備的阻燃抗熔滴聚酯纖維具有生產成本低、永久性阻燃和抗熔滴的特點。
文檔編號D01F6/92GK101851811SQ201010195998
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權日2010年6月3日
發(fā)明者卞仲高, 卞忠華, 卞敏凱, 承耀明, 方小兵, 薛紀良, 趙飛, 顧曉華 申請人:江陰博倫化纖有限公司