本發(fā)明涉及阻燃制品加工領(lǐng)域，具體而言，涉及一種附著磷雜菲三嗪雙基化合物的阻燃纖維及制備方法。

背景技術(shù)：

合成纖維是用途比較廣泛的一種材料，而滌綸是合成纖維中的一個(gè)重要品種，是我國聚酯纖維的商品名稱。它是以精對(duì)苯二甲酸(PTA)或?qū)Ρ蕉姿岫柞?DMT)和乙二醇(EG)為原料經(jīng)酯化或酯交換和縮聚反應(yīng)而制得的成纖高聚物--聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，經(jīng)紡絲和后處理制成的纖維。

滌綸織物是生產(chǎn)量最大，用途最廣的合成纖維，具有強(qiáng)度高、耐化學(xué)藥品、抗皺和價(jià)格低廉等優(yōu)良性能，因此被大量的應(yīng)用到服裝面料、家紡和工業(yè)用織物等領(lǐng)域；但是滌綸的極限氧指數(shù)(LOI)為21±1％左右，屬于易燃纖維，而且燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生濃煙和熔滴現(xiàn)象，因此在應(yīng)用時(shí)需要對(duì)滌綸織物進(jìn)行阻燃處理。

現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)滌綸織物阻燃處理經(jīng)常采用的阻燃劑添加類型為二乙基次膦酸鋁、三聚氰胺氰尿酸鹽、聚磷酸銨這些常規(guī)添加劑，但是這些添加劑本身阻燃效果一般，穩(wěn)定性和相容性也欠佳，限制了滌綸織物本身的進(jìn)一步應(yīng)用。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種基于磷雜菲三嗪雙基化合物的阻燃纖維，以磷雜菲三嗪雙基化合物為主要原料，各原料之間相容性好，制得的阻燃纖維阻燃效率高，形成炭層致密、具有燃燒低毒害等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的第二目的在于提供上述磷雜菲三嗪雙基化合物的阻燃纖維的制備方法，制備方法本身操作方便，簡單易行，操作條件比較溫和，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，這種操作路線非常值得后續(xù)推廣應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種磷雜菲三嗪的雙基化合物的阻燃纖維的原料配方：以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，磷雜菲三嗪雙基化合物5-30份，有機(jī)溶劑10-15份，聚氨酯樹脂50-80份，其他阻燃化合物0-30份；

其中，磷雜菲三嗪雙基化合物包括三-(3-DOPO-2-羥基-丙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮、三-(3-DOPO-丙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮以及三-(DOPO-(羥基-亞甲基)-苯氧基)-1,3,5-三嗪中的其中一種或幾種的混合。

本發(fā)明的纖維優(yōu)選為滌綸織物。

在本發(fā)明中，三-(3-DOPO-2-羥基-丙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮(TGIC-DOPO)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

三-(3-DOPO-丙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮(TAIC-DOPO)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

三-(DOPO-(羥基-亞甲基)-苯氧基)-1,3,5-三嗪(Trif-DOPO)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

以上三種類型的雜菲三嗪雙基化合物，三-(3-DOPO-2-羥基-丙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮(TGIC-DOPO)在專利申請(qǐng)公布號(hào)為CN103012846B的專利中有過報(bào)道,三-(DOPO-(羥基-亞甲基)-苯氧基)-1,3,5-三嗪(Trif-DOPO)在專利申請(qǐng)公布號(hào)為CN101376665A的專利中有過報(bào)道，三-(3-DOPO-丙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮(TAIC-DOPO)本身屬于一種新型結(jié)構(gòu)的雙基化合物，以前從未見過相關(guān)報(bào)道，但是即使上述雙基化合物現(xiàn)有技術(shù)中有過相關(guān)報(bào)道，但是從沒有發(fā)現(xiàn)將該類化合物作為添加型阻燃劑添加到纖維中，本發(fā)明正是為了填補(bǔ)相關(guān)技術(shù)空白，提供了適于添加到纖維中進(jìn)行阻燃應(yīng)用的組合物的配方，配方中各個(gè)原料的選擇以及用量的選擇均是發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)踐以確定的，正是在纖維中添加了這種新型的阻燃劑，才使得阻燃纖維產(chǎn)品具有良好的阻燃性能，且在燃燒時(shí)不產(chǎn)生熔滴，燃燒過后會(huì)形成致密的炭層，極限氧指數(shù)可高達(dá)24％，即使在空氣中點(diǎn)燃后也可以實(shí)現(xiàn)離火自熄，安全系數(shù)顯著提高，提高了使用安全性。

本發(fā)明這種新型阻燃劑的添加應(yīng)用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)型阻燃劑阻燃效率低、添加量較大等缺陷，改善了阻燃劑與基體的相容性問題，進(jìn)而減少了對(duì)基體的力學(xué)性能的不利影響，生產(chǎn)和使用都很方便，本發(fā)明的磷雜菲三嗪的雙基化合物的阻燃纖維不僅具有阻燃效率高、低煙、低毒，且具有優(yōu)秀的加工性能，應(yīng)用也非常廣泛，可應(yīng)用在家居裝飾、汽車內(nèi)飾以及軍事應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域多個(gè)方面。

在本發(fā)明中，作為主料的磷雜菲三嗪雙基化合物添加量一般控制在5-30份之間，更優(yōu)的用量為10-20份，最優(yōu)的用量為15份，還可以選擇11份、12份、13份、14份、16份、18份以及19份等。

除了主料之外，還需要添加作為介質(zhì)溶解的有機(jī)溶劑，添加量控制在10-15份，更優(yōu)的用量為12-14份，最優(yōu)的用量為13份，還可以選擇10.5份、11份、11.5份、13.5份等。有機(jī)溶劑可選擇甲苯、二甲苯或兩者的混合，比較優(yōu)選的選擇二甲苯。

聚氨酯樹脂的添加量一般控制在50-80份之間，更優(yōu)的用量為60-70份，最優(yōu)的用量為65份，還可以選擇51份、52份、53份、54份、56份、58份以及61份等。

當(dāng)然為了進(jìn)一步增強(qiáng)阻燃性能，還可以選擇添加其他阻燃化合物，用量一般控制在0-30份之間，更優(yōu)的用量為5-20份，最優(yōu)的用量為15份，還可以選擇11份、13份、14份等。其他阻燃化合物可包括二乙基次膦酸鋁、三聚氰胺氰尿酸鹽、聚磷酸銨中的一種或幾種的混合，均是市售的常用阻燃劑類型。

在上述各種原料中，除了常規(guī)的阻燃化合物這個(gè)組分可根據(jù)具體實(shí)際情況選擇添加或不添加外，其他的三種原料是制備本發(fā)明磷雜菲三嗪的雙基化合物的阻燃纖維必備且必須要添加的原料，而且用量也需要控制在要求的范圍內(nèi)，聚氨酯樹脂之所以加量比較大是為了后續(xù)給阻燃劑與纖維之間提供更好的結(jié)合力，有機(jī)溶劑的作用是為了將磷雜菲三嗪雙基化合物充分的溶解，不會(huì)出現(xiàn)由于不相容的問題從而導(dǎo)致制備出的阻燃纖維阻燃性能受到影響的問題出現(xiàn)，加量不必太大只要能實(shí)現(xiàn)溶解即可。至于最重要的主料磷雜菲三嗪雙基化合物本身阻燃性能較現(xiàn)有技術(shù)中普通的阻燃劑性能就比較優(yōu)異，因此加量也不需要太大，如果太大還會(huì)增加本身纖維的重量，影響纖維的力學(xué)性能，因此處于阻燃性能與力學(xué)性能的雙方面考量，加量控制在5-30份之間最為適宜。其他阻燃化合物是為了配合磷雜菲三嗪雙基化合物達(dá)到阻燃效果的，通過添加其他常規(guī)阻燃劑可以使得阻燃性能更加穩(wěn)定，具有更好的阻燃效果以及協(xié)同配合的作用，因此加量基本與磷雜菲三嗪雙基化合物比較相當(dāng)，主要起到配合作用加量也不宜太大。通過以上論述，也可以發(fā)現(xiàn)發(fā)明人在配料時(shí)添加每個(gè)原料時(shí)用量都有一定的衡量尺度的，不能隨意添加，只有在參考本發(fā)明的方案情況下才能充分得知本發(fā)明的方案，從而制備出各方面性能均比較優(yōu)異的阻燃纖維，僅僅依靠現(xiàn)有技術(shù)中的有限技術(shù)常識(shí)是絕對(duì)無從得知本發(fā)明的實(shí)施方案的。

本發(fā)明除了提供了磷雜菲三嗪的雙基化合物的阻燃纖維的配方，還提供了該阻燃纖維的制備方法，包括如下步驟：

將所有原料混合攪拌均勻，攪拌溫度控制在20-70℃之間；

將上述步驟得到的物質(zhì)涂覆于纖維表面，烘干即可。

本發(fā)明實(shí)施例提供的阻燃纖維的制備方法，方法本身比較簡單，操作也比較容易，適于工業(yè)化生產(chǎn)，操作路線非常值得后續(xù)推廣應(yīng)用，首先將所有原料混合攪拌均勻，為了達(dá)到材料的均一度與平整度，攪拌的過程中混合攪拌的時(shí)間控制在0.1-2h，優(yōu)選0.1-0.3h，攪拌的溫度控制在20-40℃之間，攪拌的速率最好控制在200-300rpm之間，這樣通過充分的攪拌后可以使得所有原料能夠混合均勻，便于后續(xù)操作的進(jìn)行。

原料混合均勻后直接涂覆于纖維表面，烘干即可，涂覆時(shí)要注意涂覆的均勻性，因?yàn)槿绻旧硗坎粍驎?huì)影響后續(xù)阻燃纖維的阻燃性能以及穩(wěn)定性，后續(xù)烘干的步驟也極為重要，不能忽視，如果有少量水或溶劑賦予纖維的表面，會(huì)影響到本身纖維的力學(xué)以及阻燃性能，因此后續(xù)烘干的操作步驟是必要的，而且通過烘干可以將殘留的有機(jī)溶劑充分揮發(fā)，烘干的溫度最好控制在140-180℃之間，烘干的時(shí)間最好控制在2-10min之間，更優(yōu)的烘干的溫度控制在150-170℃，烘干的時(shí)間控制在3-5min，保證一定的烘干時(shí)間與烘干溫度是為了提高烘干效率，提供最佳的烘干條件，以使纖維烘干完全。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明提供了基于磷雜菲三嗪雙基化合物的阻燃纖維，其以磷雜菲三嗪雙基化合物為主要原料，各原料之間相容性好，制得的阻燃纖維阻燃效率高，形成炭層致密、燃燒低毒害；

(2)本發(fā)明正是為了填補(bǔ)相關(guān)技術(shù)空白，提供了適于添加到纖維中進(jìn)行阻燃應(yīng)用的組合物的配方，配方中各個(gè)原料的選擇以及用量的選擇均是發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)踐以確定的，正是在纖維中添加了這種新型的阻燃劑，才使得阻燃纖維產(chǎn)品具有良好的阻燃性能，且在燃燒時(shí)不產(chǎn)生熔滴，燃燒過后會(huì)形成致密的炭層，極限氧指數(shù)可高達(dá)23％，即使在空氣中點(diǎn)燃后也可以實(shí)現(xiàn)離火自熄；

(3)本發(fā)明的基于磷雜菲三嗪雙基化合物的阻燃纖維的制備方法本身操作方便，簡單易行，操作條件比較溫和，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，這種操作路線值得后續(xù)推廣應(yīng)用；

(4)本發(fā)明的制得的阻燃纖維鑒于其優(yōu)異的阻燃性能，應(yīng)用也非常廣泛，可應(yīng)用在家居裝飾、汽車內(nèi)飾以及軍事應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域多個(gè)方面，深受消費(fèi)者的青睞，適用面廣，可以滿足不同人群的需求。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

實(shí)施例1

將TAIC-DOPO5g、聚氨酯樹脂50g、甲苯10g放入攪拌鍋中，在25℃下混合攪拌均勻以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在纖維上，在150℃烘干3min，所獲得的阻燃纖維的LOI為23.3％，拉伸強(qiáng)度51.7MPa。

實(shí)施例2

將TGIC-DOPO30g、聚氨酯樹脂80g、二甲苯15g放入攪拌鍋中，在20℃下混合攪拌0.1h，以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在纖維上，在170℃烘干2min，所獲得的阻燃纖維的LOI為23.9％，拉伸強(qiáng)度52.7MPa。

實(shí)施例3

將TAIC-DOPO8g、聚氨酯樹脂70g、二乙基次膦酸鋁12g、二甲苯12g放入攪拌鍋中，在50℃下混合攪拌0.3h，以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在滌綸織物上，在180℃烘干10min，所獲得的阻燃滌綸織物的LOI為26.7％，拉伸強(qiáng)度54.2MPa。

實(shí)施例4

將TAIC-DOPO與TAIC-DOPO混合物10g、聚氨酯樹脂60g、三聚氰胺氰尿酸鹽5g、二甲苯與甲苯混合物12g放入攪拌鍋中，在50℃下混合攪拌1h，以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在滌綸織物上，在140℃烘干5min，所獲得的阻燃滌綸織物的LOI為27.2％，拉伸強(qiáng)度53.6MPa。

實(shí)施例5

將TAIC-DOPO6g、聚氨酯樹脂65g、聚磷酸銨8g、二甲苯13g放入攪拌鍋中，在60℃下混合攪拌1.5h，以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在滌綸織物上，在150℃烘干4min，所獲得的阻燃滌綸織物的LOI為27.5％，拉伸強(qiáng)度53.3MPa。

實(shí)施例6

將TGIC-DOPO10g、聚氨酯樹脂66g、二乙基次膦酸鋁9g、甲苯11g放入攪拌鍋中，在40℃下混合攪拌0.2h，攪拌速率為300rpm，以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在滌綸織物上，在150℃烘干6min，所獲得的阻燃滌綸織物的LOI為27.7％，拉伸強(qiáng)度53.7MPa。

實(shí)施例7

將TAIC-DOPO10g、聚氨酯樹脂60g、三聚氰胺氰尿酸鹽5g、二甲苯12g放入攪拌鍋中，在50℃下混合攪拌0.3h，攪拌速率為200rpm，以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在滌綸織物上，在155℃烘干7min，所獲得的阻燃滌綸織物的LOI為27.6％，拉伸強(qiáng)度53.2MPa。

實(shí)施例8

將Trif-DOPO8g、聚氨酯樹脂55g、聚磷酸銨7g、甲苯13g放入攪拌鍋中，在50℃下混合攪拌1h，以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在滌綸織物上，在140℃烘干5min，所獲得的阻燃滌綸織物的LOI為25.5％，拉伸強(qiáng)度53.5MPa。

實(shí)施例9

將TAIC-DOPO20g、聚氨酯樹脂60g、二乙基次磷酸鋁7g、二甲苯12g放入攪拌鍋中，在50℃下混合攪拌1h，以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在滌綸織物上，在145℃烘干8min，所獲得的阻燃滌綸織物的LOI為27.9％，拉伸強(qiáng)度53.5MPa。

實(shí)施例10

將TAIC-DOPO15g、聚氨酯樹脂60g、三聚氰胺氰尿酸鹽5g、二甲苯12g放入攪拌鍋中，在45℃下混合攪拌0.2h，以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在滌綸織物上，在155℃烘干9min，所獲得的阻燃滌綸織物的LOI為27.8％，拉伸強(qiáng)度54.1MPa。

比較例1

將聚氨酯樹脂60g、三聚氰胺氰尿酸鹽5g、二甲苯12g放入攪拌鍋中，在50℃下混合攪拌1h，以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在滌綸織物上，在140℃烘干5min，所獲得的阻燃滌綸織物的LOI為21％，拉伸強(qiáng)度22.3MPa。

比較例2

將聚氨酯樹脂60g、二乙基次磷酸鋁5g、二甲苯12g放入攪拌鍋中，在50℃下混合攪拌1h，以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在滌綸織物上，在140℃烘干5min，所獲得的阻燃滌綸織物的LOI為22％，拉伸強(qiáng)度21.7MPa。

比較例3

將聚氨酯樹脂60g、聚磷酸銨5g、二甲苯12g放入攪拌鍋中，在50℃下混合攪拌1h，以形成均勻的涂層膠，將涂層膠涂覆在滌綸織物上，在140℃烘干5min，所獲得的阻燃滌綸織物的LOI為21.5％，拉伸強(qiáng)度23.1MPa。

從以上實(shí)施例與比較例的數(shù)據(jù)可以看出本發(fā)明的阻燃纖維阻燃效率高，形成炭層致密，值得廣泛推廣應(yīng)用，本身材料的力學(xué)性能也得到了保證。而且該阻燃纖維制備方法本身操作方便，簡單易行，操作條件比較溫和，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

盡管已用具體實(shí)施例來說明和描述了本發(fā)明，然而應(yīng)意識(shí)到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。