一种阻燃共聚改性聚酯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃共聚改性聚酯的制备方法，是以精对苯二甲酸、乙二醇为基本原料，采用半连续直接酯化法生产，在缩聚阶段加入阻燃剂２－羧乙基苯基次膦酸与乙二醇的酯化液，经共聚而制成改性聚酯。本发明专利技术通过将在酯化阶段加入稳定剂及在聚合阶段加入抗氧化剂等工艺改变，降低端羧基及二甘醇含量，提高热稳定性，使阻燃共聚改性聚酯品质稳定，可纺性优异，后加工适应性强，大大提高了终端产品的使用价值，不仅可进行常规纺丝，还能进行细旦纺丝及在复合纺丝机上制成海岛型纤维，经碱液处理后得到超细纤维，仍具有优良的阻燃效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种阻燃共聚改性聚酯及其制备方法，特别涉及一种阻燃性能优 良、热稳定性好、可纺性优异、丝物理性能稳定的阻燃共聚聚酯，以及可以高效 率、低成本稳定生产阻燃共聚改性聚酯的制备方法。技术背景由于公众对灾害防御意识的不断提高，要求纤维制品应具有一定的阻燃性 能，对阻燃聚酯纤维的研究和应用开发日益活跃，各种阻燃聚酯纤维品种不断出 现。同时由于法律法规对纤维产品阻燃效果及应用范围的要求日益增强，在国内 外阻燃聚酯纤维的需求有明显的增长。可以预料，未来对于阻燃聚酯纤维的需求 将会有更进一步的增长。阻燃聚酯纤维的改性可分为共混改性及共聚改性两种方法。共混改性采用的 方法是在聚酯生产的后期添加阻燃剂或在纺丝过程中添加阻燃剂或阻燃母粒，该 方法的特点是采用的阻燃剂为非反应型，阻燃剂以游离的形式分散在聚酯中。共 聚改性的方法是聚酯生产中添加阻燃剂，该方法的特点是阻燃剂参与聚合反应， 通过在聚酯分子中引入阻燃基团达到阻燃性能。共混改性聚酯中阻燃剂在产品中 难于分散均匀、阻燃剂容易游离挥发，影响其长期阻燃效果。而共聚改性聚酯因 其阻燃剂参与聚合反应，其阻燃基团引入聚酯分子，其分散性能较好、阻燃剂不 易游离挥发，因此其产品阻燃性能能长期保持。目前共聚改性聚酯研究主流采用磷系阻燃剂，采用共聚改性法。济南齐鲁化纤曾提供过一种阻燃改性聚酯，在它的专利(专利号02109909)中提到其采用 2—羧乙基苯磷酸为阻燃剂，阻燃剂在縮聚中加入，催化剂等其它常规助剂在酯化 中加入。自贡三立药化有限公司也提供过一种阻燃改性聚酯，在它的专利(申请 号200410022250.1)中，以2—羧乙基苯磷酸与乙二醇的酯化物丙酸乙二醇酯基苯磷酸乙二醇酯为阻燃剂。加入阻燃剂后聚酯的热稳定性变差，该专利仅按常 规聚酯生产工艺进行生产，并未对其酯化、縮聚工艺进行优化，其产品存在的二 甘醇含量偏高、热稳定性较差、纺丝粘度降过大、纺丝及后加工状况不佳等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，通过改良阻燃共聚改性聚酯的生产 配方及优化酯化、縮聚生产工艺，提供一种端羧基含量较低、二甘醇含量较低、 热稳定性及可纺性优异，后加工适应性强的阻燃共聚改性聚酯的制备方法，使其 制备工艺调整方便，不仅常规纺丝、还能进行细旦纺丝且加工状况优异。在复合 纺丝机上制成海岛型纤维，即使经碱液处理后得到超细纤维，其织物仍具有优良 的阻燃效果，极大的提高其终端产品的使用价值。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是 一种阻燃共聚改性聚酯的方 法，是采用精对苯二甲酸、乙二醇为基本原料，2—羧乙基苯基次膦酸与乙二醇的 酯化液作为阻燃剂，添加抗氧化剂、催化剂、稳定剂等助剂，进行直接酯化反应、 縮聚反应制造聚酯。将精对苯二甲酸、乙二醇配成浆料，在总摩尔比为1.05 1.1、 反应温度240 25(TC条件下进行酯化反应，稳定剂在酯化阶段加入，阻燃剂2— 羧乙基苯基次膦酸与乙二醇的酯化液、抗氧化剂、催化剂在縮聚阶段加入，在减 压条件下进行聚合反应，聚酯在真空条件下出料，保证批内产品的稳定性。前述的阻燃共聚改性聚酯，其阻燃剂是2—羧乙基苯基次膦酸与乙二醇的酯 化液，阻燃剂的添加含量以磷含量占阻燃共聚改性聚酯的重量比为0. 2 1. 0%。 该阻燃酯化液由德州长兴公司以该公司产品CX18与乙二醇进行预酯化而成，其 酯化率达70 85%,该酯化液的含磷量为5.8 6.2%。 2—羧乙基苯基次膦酸与乙 二醇的酯化产物为丙酸乙二醇酯基苯磷酸乙二醇酯，分子式如下<formula>formula see original document page 5</formula>5本专利技术在酯化过程中加入占阻燃共聚改性聚酯重量50 500ppm稳定剂，稳 定剂可以是磷酸或亚磷酸及其酯类如磷酸、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三 苯酯等。稳定剂的加入能有效降低金属催化剂在反应中的催化效能，降低热降解、 提高产品的热稳定性，有效降低产品端羧基及二甘醇的含量。本专利技术在聚合过程中加入占阻燃共聚改性聚酯重量0.1 0. 5%的抗氧化剂， 抗氧化剂可以是1010、 1076、 1425、 HT6021、 PW-9225B、 albritect PM1等或其 它抗氧化剂。可以确保在聚合及后加工过程中的热稳定性，有效降低产品端羧基 及二甘醇的含量。本专利技术必须在聚合过程中加入占阻燃共聚改性聚酯重量200—800ppra的催化 剂，催化剂采用三氧化二锑、乙二醇锑、醋酸锑等或其它聚酯縮聚催化剂。作为改善各种物理性能的目的，可以在本专利技术的阻燃共聚改性聚酯中添加耐 光剂、消光剂等，这些添加剂的投入可以在制造工序中的任意工序中进行。本专利技术采用低摩尔比的配浆条件，浆料摩尔比在1.05 1.1之间，较低的摩 尔比能有效降低二甘醇的生成。本专利技术采用较低的酯化温度，酯化反应的温度控制在240 250'C，较低的酯 化反应温度能降低二甘醇，提高产品的色相。本专利技术采用在真空条件下出料，出料时的真空度在0.1 50kPa。 一般充氮出 料要破坏体系真空，引起聚酯降解，粘度下降，造成每批批头、批尾的粘度差异 很大。而真空出料能有效避免上述问题，熔体的均一性很好。在实际使用中，在打浆釜中的精对苯二甲酸和乙二醇配成浆料，向打桨釜的 投入口中投入稳定剂，然后将该浆料加入酯化釜中，在酯化釜内有事先制备的精 对苯二甲酸的热母液，并进行酯化反应形成低聚物，酯化反应在常压条件下进行， 温度为240— 250'C，反应时间为l一5小时，根据酯化水的采出量决定反应终点； 将生成的低聚物导入预缩釜，在预縮釜的投入口添加阻燃剂2—羧乙基苯基次膦 酸与乙二醇的酯化液、抗氧化剂、催化剂，添加完毕，反应压力由常压平稳抽至 绝对压力lkpa以下，该阶段温度控制在220— 275'C，反应时间为0. 5—3小时；然后物料导入终縮釜中，并逐步抽真空，使釜内压降至绝对压力100pa以下，温 度控制在275 295X:,时间为1 5小时，根据终缩釜搅拌器马达功率情况掌握 反应终点；熔体采用真空条件下出料，出料真空度在0.1 50kPa;酯条从出料口 至冷却水浴中，通过截断装置将挤出的酯条造粒。本专利技术制得的阻燃共聚改性聚酯，特性粘度为0. 68 0. 75 dl/g,端羧基含 量为20 25mol/t，熔点238 242'C,色度b值为4. 0 8.0，色度L值为70 80， 灰份为0. 7 1. 5%, 二甘醇含量在2. 0~3. 0 %重量，热失重0. 5~1. 2% 。本专利技术的有益效果是，由于采用精对苯二甲酸、乙二醇为基本原料，配浆采 用低摩尔比，在酯化中加入稳定剂，酯化采用低温条件，并在聚合阶段加入阻燃 剂2—羧乙基苯基次膦酸与乙二醇的酯化液、抗氧化剂、催化剂以批次形式进行 共聚而制成阻燃共聚改性聚酯，该阻燃共聚改性聚酯的端羧基、二甘醇含量低， 热稳定性。通过设置熔体泵可以做到在真空状态下出料，从而避免由于聚合物挤 出的时效变化，而产生开始挤出时的聚合物粘度和挤出结束时的聚合物粘度不同、 各批量之间的聚合物物理性能差别大的问题，避免了出料时批头与批尾熔体粘度 差别大的问题，极大的提高了熔体的均一性，使切片可纺性能优异，丝物理性能 稳定，不仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃共聚改性聚酯的制备方法，其特征在于：是采用精对苯二甲酸、乙二醇为基本原料，将精对苯二甲酸、乙二醇按摩尔比为１．０５～１．１配成浆料，在温度为２４０～２５０℃条件下进行酯化反应，酯化过程中加入稳定剂，酯化反应时间１－５小时；酯化反应完成后聚合反应开始前加入催化剂、抗氧化剂以及作为阻燃剂的２－羧乙基苯基次膦酸与乙二醇的酯化液，经过低真空阶段、高真空阶段的聚合反应后，聚酯在真空条件下出料；　其中，在低真空阶段，反应压力由常压平稳抽至绝对压力１ｋｐａ以下，温度为２２０－２７５℃，反应时间为０．５－３小时；　在高真空阶段，釜内压在１００帕（ｐａ）以下，温度为２７５－２９５℃，反应时间为１－５小时。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈耀南，
申请(专利权)人：厦门翔鹭化纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]