專利名稱：阻燃抗熔滴聚酯纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)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(yīng)用于航空、鐵路和其 它交通運(yùn)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(shù)：
聚酯纖維具有很多優(yōu)良性能，如斷裂強(qiáng)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(chǎn)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(diǎn)，但是當(dāng)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(chǎn)生較大的影響，如果選擇分子量較 大的物質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jī)械 性能，如特性粘度和熔點(diǎn)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(diǎn)a.可在常規(guī)的印染設(shè)備上進(jìn)行加工，加工費(fèi)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(qiáng)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(jié)束 后加入磷系反應(yīng)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(diào)制液，再將該調(diào)制液加到對苯二甲酸與乙二醇酯化結(jié)束后的體系中縮聚得到 阻燃聚酯切片。該方法因?yàn)槠渥枞紕﹥啥嘶钚曰鶊F(tuán)與對苯二甲酸乙二醇酯單體兩端的活性基團(tuán) 不一樣，在聚合時很難形成嵌段共聚，多數(shù)聚合反應(yīng)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(dǎo)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(chǎn)品的阻燃性能，并且熔滴現(xiàn)象嚴(yán)重，這 些都影響了它的應(yīng)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(jìn)行酯化反應(yīng)，使酯化率達(dá)到99%以上停 止反應(yīng)，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(jìn)行酯化，酯化結(jié) 束同時加入催化劑醋酸銻，穩(wěn)定劑磷酸三甲酯進(jìn)行縮聚反應(yīng)，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(yīng)，工藝較復(fù)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(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)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(jìn)行電子輻射接枝， 然后再浸軋交聯(lián)劑溶液，再進(jìn)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(dá)到抗熔滴和阻燃雙重功效。該方法具有 處理對象適應(yīng)面廣，阻燃抗熔滴性能較好，工業(yè)化實(shí)施容易等特點(diǎn)。但是它是通過后整理的 方式來實(shí)現(xiàn)阻燃、抗熔滴的，經(jīng)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(jìn)行較好嵌段共聚，具有永久阻燃和抗熔滴性能，而且生產(chǎn)成本低的聚酯纖維將 成為人們研究的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種生產(chǎn)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(shí)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 30%的納米蒙脫土乙二醇 溶液，再加入乙二醇質(zhì)量0. 02 0. 2%的硅烷偶聯(lián)劑，經(jīng)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(nèi)壓力在200 400kPa，反應(yīng)1 2小時，使酯化率達(dá)到90 99%結(jié)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(dǎo)入到縮聚釜中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，啟動真空泵使縮聚釜內(nèi)壓力保持在-50 -105kPa， 反應(yīng)溫度控制在260 280°C，反應(yīng)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(zhì)量的0.01 0.1%，納米蒙脫土的加量占對苯二甲酸 (PTA)質(zhì)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(jīng)真空轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)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(jī)上進(jìn)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(jìn)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(jié)構(gòu)中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，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(jié)構(gòu)之中。本發(fā)明阻燃聚酯大分子在納米蒙脫土層狀結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dá)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(diǎn)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(shù)紡制阻燃抗熔滴纖維，纖維的抗氧指數(shù)達(dá)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(chǎn)品，而且添加2-羧乙基次磷酸和納米蒙脫土的生產(chǎn)工藝簡單，成 本相對較低，能較好的滿足生產(chǎn)和市場的需求。
具體實(shí)施例方式實(shí)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的納米蒙脫土乙二醇溶液， 再加人乙二醇質(zhì)量0. 02%硅烷偶聯(lián)劑，經(jīng)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(nèi)壓力在 200kPa，反應(yīng)1小時，使酯化率達(dá)到90%以上結(jié)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(dǎo)入到縮聚釜中進(jìn)行縮聚 反應(yīng)，啟動真空泵使縮聚釜內(nèi)壓力保持在_50kPa，反應(yīng)溫度控制在260°C，反應(yīng)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(zhì)量的0.01%，納米 蒙脫土的加量占對苯二甲酸(PTA)質(zhì)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(jīng)真空轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)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(jī)上進(jìn)行紡絲，得到阻燃聚酯纖 維。實(shí)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的納米蒙脫土乙二醇溶液， 再加人乙二醇質(zhì)量0. 硅烷偶聯(lián)劑，經(jīng)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(nèi)壓力在 300kPa，反應(yīng)1. 5小時，使酯化率達(dá)到93%以上結(jié)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(dǎo)入到縮聚釜中進(jìn)行縮 聚反應(yīng)，啟動真空泵使縮聚釜內(nèi)壓力保持在_80kPa，反應(yīng)溫度控制在270°C，反應(yīng)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(zhì)量的0.05%，納 米蒙脫土的加量占對苯二甲酸(PTA)質(zhì)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(jīng)真空轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)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(jī)上進(jìn)行紡絲，得到阻燃聚酯纖 維。實(shí)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的納米蒙脫土乙二醇溶液， 再加人乙二醇質(zhì)量0. 2%硅烷偶聯(lián)劑，經(jīng)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(nèi)壓力在 400kPa，反應(yīng)2小時，使酯化率達(dá)到99%以上結(jié)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(dǎo)入到縮聚釜中進(jìn)行縮聚 反應(yīng)，啟動真空泵使縮聚釜內(nèi)壓力保持在_105kPa，反應(yīng)溫度控制在280°C，反應(yīng)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(zhì)量的0. 1%，納米蒙 脫土的加量占對苯二甲酸(PTA)質(zhì)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(jīng)真空轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)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(jī)上進(jìn)行紡絲，得到阻燃聚酯纖 維。
權(quán)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～30％的納米蒙脫土乙二醇溶液，再加人乙二醇質(zhì)量0.02～0.2％的硅烷偶聯(lián)劑，經(jīng)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(nèi)壓力在200～400kPa，反應(yīng)1～2小時，使酯化率達(dá)到90～99％結(jié)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(dǎo)入到縮聚釜中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，啟動真空泵使縮聚釜內(nèi)壓力保持在-50～-105kPa，反應(yīng)溫度控制在260～280℃，反應(yīng)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(zhì)量的0.01～0.1％，納米蒙脫土的加量占對苯二甲酸質(zhì)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(jīng)真空轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)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(jī)上進(jìn)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(dǎo)入到縮聚釜中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，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(jī)上進(jìn)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(chǎn)成本低、永久性阻燃和抗熔滴的特點(diǎn)。
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(quán)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(jì)良, 趙飛, 顧曉華 申請人:江陰博倫化纖有限公司