阻燃阳离子可染聚酯共聚物及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃阳离子可染聚酯共聚物及制备方法，方法包括酯化、缩聚反应，反应以对苯二甲酸和乙二醇为第一单体和第二单体；反应型磷系阻燃剂、含磺酸盐基的间苯二甲酸酯分别为第三单体和第四单体，钛酸酯作为催化剂、磷化合物作为稳定剂、碱金属化合物作为并用添加剂。本发明专利技术产品，由其纺制的纤维具有相当出色的阻燃性和阳离子染料可染性，并且可以保证其良好的加工性和力学性能，并且可将该聚酯应用于不同的纺丝工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种既有良好阻燃效果，同时又具有阳离子染料易染特 性的功能聚酯及其制备方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)由于具有极好的力学和机械性能， 所以近代以来产量一路上升，跃居为全球产量最大，应用最广的纤维品 种。不过由于PET其分子结构规整，易结晶，而且没有易染官能团， 虽然在高温高压下能够用分散染料进行染色，但是生产条件苛刻，生产 成本高，产品颜色不理想。对于阳离子染料可染人们也进行过相关研究。例如，在日本特公昭34—10497号公报中，提出了一种使用2 3 摩尔％的含磺酸金属盐基的间苯二甲酸成分与聚酯共聚而得的阳离子 染料可染聚脂。但由该专利文献所得聚酯纤维，只能在高温、高压下实 施染色，在与天然纤维系、聚氨酯纤维等混编、混织后，不能进行染色。另外，日本特开昭62 — 89725号公报还提出了 F述这样的技术方 案将己二酸、癸二酸等直链烃系二羧酸、或二甘醇、新戊二醇、环己 烷二甲醇、1,4一二 ( t羟基乙氧基)苯等二元醇与含磺酸酯基的间 苯二甲酸一起共聚得到的共聚物，作为用于减少耐光性的降低、且表现 出常压可染性的树脂材料。但由该专利文献所得聚酯纤维，尽管能在常压下实施染色，而且也改善了耐光性，但是，由于通常采用分批式进行 制造，所以存在着不同批次的聚酯之间的物性差异增大、纺纱操作性显 著恶化、所得到的纤维的品位降低等问题。阻燃性方面，由于普通PET的极限氧指数是20-24，可在通常条件 下燃烧，因此就存在遇明火稳定性问题。目前阻燃聚酯纤维主要是通过以下几种方法制得， 一种是在纤维的 表面用阻燃剂进行处理；第二种是在纺丝过程中使用阻燃材料；第三种 是使用阻燃材料进行共聚反应。第一种方法尽管它在制造成本方面是有 利但存在耐久性差的缺点。第二种方法包括使用阻燃材料(阻燃剂)的 混纺方法和另一种使用阻燃母料的混纺方法，前者存在原纱可纺性差和 物理性能降低等问题，而后者则存在粘度和颜色的瓶颈。第三种方法涉 及通过共聚反应制造阻燃聚醋，使目前较为热门的研究方向，其具有较 多优点耐久性好，生产工艺不复杂，可实现较好的可纺性，且纺制出 的纤维不存在物理机械性能降低的缺点。在阻燃剂方面，相当多的专利提到了卤素系的阻燃剂。虽然此系类 的阻燃剂在添加到纤维中之后，确实能起到较好的阻燃效果，但是，却存在相当严重的缺点聚合物的颜色变差、耐光性降低、并且在燃烧过程中产生有毒气体等等。现在许多研究表明磷系阻燃剂不但阻燃效率高，而且能够有效降 低腐蚀或有毒气体及烟雾的释放量，可以避免卤族阻燃剂的一些缺点。锑系催化剂活性较高，副反应少，对聚酯的热降解反应促进程度低， 且价格便宜，因此受到广大生产企业的青睐。锑系催化剂在被广泛应用的同时还存在一些明显的缺点。由于锑化合物本身具有一定的毒性，在 自然界中又与剧毒砷共存，因此锑系催化剂的应用受到了一定的限制。 环保方面，含锑的乙二醇残渣必须要处理，锑在织物染色工序中会被浸 取出来造成对工艺水的污染。钛系催化剂具有高活性、无污染和使聚酯具有更高亮度和透明性的 特点，与锑系催化剂相比，钛系催化剂添加量较小，又可縮短縮聚反应 时间，长期以来一直是国内外研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有优异的阻燃性和阳离子可染性的 阻燃阳离子可染聚酯共聚物制备方法及制得的聚酯共聚物。 本专利技术的技术解决方案是一种阻燃阳离子可染聚酯共聚物，其特征是极限氧指数为29 33， 常压阳离子可染；其中锑化合物的含量相对于聚酯，以锑原子计为《满ppm。一种阻燃阳离子可染聚酯共聚物制备方法，包括酯化、縮聚反应， 其特征是反应以对苯二甲酸和乙二醇为第一单体和第二单体；反应型 磷系阻燃剂、含磺酸盐基的间苯二甲酸酯分别为第三单体和第四单体， 钛酸酯作为催化剂、磷化合物作为稳定剂、碱金属化合物作为并用添加剂。反应型磷系阻燃剂的化学通式如式1或式2<formula>formula see original document page 7</formula>式1式1中的Ri、 R2代表(CH2)m， m是CH2基团的数量，m值为110，优选1<formula>formula see original document page 7</formula>式2式2中的Rs是Cl-C6的烷基或C6-C9的芳基；R4是Cl-C6的烷 基;Rs和R6是氢基或羟基亚烷基C2-C4;磷化合物的含量相对于聚酯， 以磷原子计为0.1重量％ 1.5重量％。钛酸酯类的化学通式<formula>formula see original document page 7</formula>式(3)其中R Rk)是以下通式的化合物<formula>formula see original document page 7</formula>式(4)式中Rn Ri3是氢或碳为1 30的垸基、醚基、羟基、羧基、羰基、酯基或胺基。含磺酸盐基的间苯二甲酸成分在全部酸中的含量0.01-5摩尔％，其中的磺酸盐为钠盐、锂盐或钾盐-钛化合物中钛金属元素相对于聚酯共聚物的添加量是0.5 30ppm;磷化合物为亚磷酸、磷酸、亚磷酸酯或磷酸酯，其中磷元素相对于聚酯共聚物的添加量是10 70ppm;碱性化合物为醋酸钠、醋酸钾或醋酸锂， 其中碱性金属元素相对于聚酯共聚物的添加量是10 80ppm。通过利用不同的反应型磷系阻燃剂，共聚得到不同类型的阻燃聚 酯,，共聚成分是式2所示的磷化合物时，磷成分就是共聚在聚酯长链中 的。共聚成分是式1所示的磷化合物时，磷成分就是共聚在聚酯长链的 侧链中的。磷化合物的含量相对于聚酯，以磷原子计为O.l重量％ 1.5 重量％。选用磷原子计为0.1重量％ 1.5重量％的添加量的聚酯共聚物 具有良好的阻燃效果并且聚酯的可纺性较好。这种改性聚酯共聚物，采用对苯二甲酸、乙二醇为基本原料共聚而 成，其中含磺酸盐基的间苯二甲酸成分在全部酸中的含量0.01-5摩尔 %。含磺酸金属盐基的间苯二甲酸成分采用5-磺酸金属基一间苯二甲酸 二甲酯(SIPM)或用5-磺酸金属基一间苯二甲酸乙二醇酯(SIPE)。因为 采用的是直接酯化连续聚合制造方法，所以优选SIPE,其中SIPE中的 金属，可以使用钠、钾、锂等，但最优选的是钠。SIPE的成分在全部酸 中的含量0.01-5摩尔％。 SIPE的含量的多少对熔融纺丝稳定性有很大 影响，如果SIPE过多，就会因SIPE的电荷作用而产生增粘、凝胶化， 操作性显著下降。如果SIPE过少，共聚体就失去碱液易溶特性。含量 在此范围内，能够实现共聚体的易碱溶的特性又能够避免增粘和凝胶化 的发生。含量在0.01-5摩尔％范围内，能够实现共聚体的易碱溶的特性又能够避免增粘和凝胶化的发生。钛化合物中钛金属元素相对于聚酯共聚物的添加量是0.5 30ppm， 优选添加量为5 20ppm。钛酸酯的添加量过少将会延长聚合反应时间， 这样就会引起聚酯的性质的恶化，并降低了生产能力。钛酸酯的添加量 过多导致催化能力过大加速副反应，将会导致聚酯的色调等性质的恶 化。在0.5 30ppm添加量范围内，催化剂既有适当的催化活性又能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃阳离子可染聚酯共聚物，其特征是：极限氧指数为２９～３３，常压阳离子可染；其中锑化合物的含量相对于聚酯，以锑原子计为≤１００ｐｐｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏鑫，曹晓秀，本田圭介，
申请(专利权)人：东丽纤维研究所中国有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]