0h，反應(yīng)結(jié)束后，無(wú)需分離提純即可得到阻燃單體(FR)。
[0034](2)將LA與FR在80°C下干燥24小時(shí)除去水分;將反應(yīng)容器在100°C下干燥Ih除去水分，連續(xù)通他置換空氣；
[0035](3)將FR與LA進(jìn)行開(kāi)環(huán)共聚反應(yīng)，具體步驟為:在犯惰性氣氛下，將反應(yīng)容器升溫至150°C，加入0.5wt%Sn(0ct)2(作為催化劑)和89.5wt%丙交酯反應(yīng)0.5h，得到分子量達(dá)15000g/mol，特性粘度為0.56dL/g的聚乳酸，快速升溫至170°C，加入10wt%FR，在機(jī)械攪拌下反應(yīng)4h，待所得的阻燃聚乳酸的分子量達(dá)llOOOOg/mol，特性粘度為2.7dL/g時(shí)結(jié)束反應(yīng)，產(chǎn)物無(wú)需分離提純。
[0036](4)上述得到的阻燃聚乳酸中FR含量為9.7wt%，熔融溫度為165°C，起始分解溫度為305°C，分子量分布roi為2.1，將其在轉(zhuǎn)鼓烘箱中干燥至含水率< 80ppm，然后在205°C下經(jīng)熔紡成型得到只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維。
[0037]參照GB/T5454-1997標(biāo)準(zhǔn)(紡織品燃燒性能試驗(yàn)氧指數(shù)法)測(cè)試，該樣品的LOI值為31.9，經(jīng)UL-94測(cè)試該樣品達(dá)V-O級(jí)較純PLA阻燃性能明顯提高，參照GB/T 14344-2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試阻燃PLA纖維的強(qiáng)度達(dá)2.7cN/dtex。
[0038]實(shí)施例3
[0039]—種只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維的制備方法，具體步驟為:
[0040](I):制備反應(yīng)型阻燃單體(FR):將75g PEPE和800ml甲醇置于25ml濃度為85wt%的濃硫酸中，加熱至75°C回流10h，反應(yīng)結(jié)束后無(wú)需分離提純即可得到中間產(chǎn)物;取75g中間產(chǎn)物、175ml乙二醇和0.25g醇酸鋅加到反應(yīng)容器中，升溫至115°C反應(yīng)6h，反應(yīng)結(jié)束后無(wú)需分離提純即可得到阻燃單體(FR)。
[0041 ] (2)將LA與FR在80°C下干燥24小時(shí)除去水分;將反應(yīng)容器在100°C下干燥Ih除去水分，連續(xù)通他置換空氣；
[0042](3)將FR與LA進(jìn)行開(kāi)環(huán)共聚反應(yīng)，具體步驟為:在犯惰性氣氛下，將反應(yīng)容器升溫至140°C，加入0.2wt%Sn(0ct)2(作為催化劑)和91.8wt%丙交酯反應(yīng)0.5h，得到分子量達(dá)8000g/mol，特性粘度為0.33dL/g的聚乳酸，快速升溫至160°C，加入8wt%FR，在機(jī)械攪拌下反應(yīng)6h，待所得的阻燃聚乳酸的分子量達(dá)120000g/mol，特性粘度為2.9dL/g時(shí)結(jié)束反應(yīng)，產(chǎn)物無(wú)需分離提純。
[0043](4)上述得到的阻燃聚乳酸中FR含量為5.6wt%，熔融溫度為168°C，起始分解溫度為318°C，分子量分布roi為1.8，將其在轉(zhuǎn)鼓烘箱中干燥至含水率< 80ppm，然后在215°C下經(jīng)熔紡成型得到只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維。
[0044]參照GB/T5454-1997標(biāo)準(zhǔn)(紡織品燃燒性能試驗(yàn)氧指數(shù)法)測(cè)試，該樣品的LOI值為30.8，經(jīng)UL-94測(cè)試該樣品達(dá)V-O級(jí)較純PLA阻燃性能明顯提高，參照GB/T 14344-2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試阻燃PLA纖維的強(qiáng)度達(dá)2.9cN/dtex。
[0045]如圖1所示，在現(xiàn)實(shí)的空氣條件下，本發(fā)明制備的阻燃PLA材料的阻燃性能要遠(yuǎn)優(yōu)于純的PLA材料，其LOI和UL-94性能皆有顯著提高。純PLA材料在空氣中點(diǎn)燃之后，材料會(huì)持續(xù)燃燒火勢(shì)，熔滴現(xiàn)象嚴(yán)重且滴落物帶有火星易引起二次火災(zāi)，造成更大的損失;本發(fā)明制備的FR-PLA材料在空氣中點(diǎn)燃之后離火自熄，熔滴現(xiàn)象減緩且滴落物無(wú)火星無(wú)二次火災(zāi)的危險(xiǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維的制備方法，其特征在于，包括: 第一步:制備反應(yīng)型阻燃單體； 第二步:在真空或惰性氣氛下，以Sn(Oct)2為催化劑，將反應(yīng)型阻燃單體與丙交酯在130°C?170°C經(jīng)開(kāi)環(huán)共聚反應(yīng)得到阻燃聚乳酸； 第三步:將阻燃聚乳酸進(jìn)行真空干燥，使其含水率< 80ppm，在180°C?220°C下熔紡成型得到只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維。2.如權(quán)利要求1所述的只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維的制備方法，其特征在于，所述的反應(yīng)型阻燃單體為二苯乙炔及其衍生物中的一種或者幾種。3.如權(quán)利要求1所述的只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維的制備方法，其特征在于，所述的反應(yīng)型阻燃單體的制備方法包括:將苯乙炔苯酐和甲醇置于濃硫酸中，苯乙炔苯酐、甲醇和濃硫酸的投料比為50?10g: 600?1000ml: 15?30ml，加熱至60°C?90°C回流8h?12h，反應(yīng)結(jié)束后無(wú)需分離提純即可得到中間產(chǎn)物;取中間產(chǎn)物、乙二醇和醇酸鋅加到反應(yīng)容器中，中間產(chǎn)物、乙二醇和醇酸鋅的投料比為50?10g: 150?200ml:0.1?0.5g，升溫至90°C?120°C反應(yīng)6?10h，反應(yīng)結(jié)束后無(wú)需分離提純即可得到反應(yīng)型阻燃單體4-苯基乙炔鄰苯二甲酸乙二醇酯。4.如權(quán)利要求1所述的只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維的制備方法，其特征在于，所述的丙交酯為L(zhǎng)型，光學(xué)純度2 99%，熔點(diǎn)97?99°C。5.如權(quán)利要求1所述的只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維的制備方法，其特征在于，所述的第二步中，在所述的開(kāi)環(huán)共聚反應(yīng)前，先將反應(yīng)型阻燃單體與丙交酯在60°C?80°C下干燥24小時(shí)以上除去水分，將反應(yīng)容器在80 °C?100 °C下干燥Ih以除去反應(yīng)容器中的水分。6.如權(quán)利要求1所述的只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維的制備方法，其特征在于，所述的開(kāi)環(huán)共聚反應(yīng)的具體步驟包括:在真空或惰性氣氛下，將反應(yīng)容器升溫至130°C?150 °C，加入Sn (Oct) 2和丙交酯反應(yīng)0.5h_2h，得到分子量達(dá)5000?20000g/mo I，特性粘度為0.2?0.8dL/g的聚乳酸，升溫至150°C?170°C，加入反應(yīng)型阻燃單體，在機(jī)械攪拌下反應(yīng)4h-8h，待所得的阻燃聚乳酸的分子量達(dá)100000?150000g/mol，特性粘度為2.5?4dL/g時(shí)結(jié)束反應(yīng)，得到阻燃聚乳酸。7.如權(quán)利要求1所述的只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維的制備方法，其特征在于，所述的反應(yīng)型阻燃單體、丙交酯和Sn(Oct)2的質(zhì)量比例為:反應(yīng)型阻燃單體5?10份、Sn(Oct)20.2?0.5份和丙交酯94.8?89.5份。8.如權(quán)利要求1所述的只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維的制備方法，其特征在于，所述的阻燃聚乳酸的分子量Mn為100000?150000g/mol，分子量分布ΗΠ為I?3，反應(yīng)型阻燃單體的含量為5?10wt%，熔融溫度為150°C?190°C。9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的制備方法所制備的只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維及其制備方法。所述的只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維的制備方法，其特征在于，包括：第一步：制備反應(yīng)型阻燃單體(FR)；第二步：在真空或惰性氣氛下，以Sn(Oct)2為催化劑，將反應(yīng)型阻燃單體與丙交酯(LA)在130℃～170℃經(jīng)開(kāi)環(huán)共聚反應(yīng)得到阻燃聚乳酸(FR-PLA)；第三步：將阻燃聚乳酸進(jìn)行真空干燥，使其含水率≤80ppm，在200℃～240℃下熔紡成型得到只含碳、氫、氧三元素的阻燃聚乳酸纖維。本發(fā)明采用共聚的方法制備FR-PLA，有效避免了阻燃劑與基體相容性差、阻燃劑遷移和析出、多次熔融加工熱穩(wěn)性差等問(wèn)題，所得FR-PLA兼具良好的可紡性和阻燃性能。
【IPC分類(lèi)】D01F6/84, C08G63/08, C08G63/60
【公開(kāi)號(hào)】CN105671672
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610104361
【發(fā)明人】朱美芳, 俞森龍, 相恒學(xué), 周家良
【申請(qǐng)人】東華大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年2月25日