阻燃聚丙烯复合纱线及其制品制造技术

阻燃聚丙烯复合纱线，具有皮芯结构，以聚丙烯长丝为内芯，弹性体包覆层材料为外皮，所述弹性体包覆层材料由包括聚丙烯树脂、热塑性弹性体、DOPO基阻燃剂的包覆层组合物制成。阻燃聚丙烯复合纱线力学性能好，并具有良好的阻燃性能，且在燃烧时发烟量低。该纱线可单独制成织物和面料，或者与其他纤维或纱线混纺制成混纺线、织物和面料。

Flame retardant polypropylene composite yarn and its products

Flame retardant polypropylene composite yarn has a skin core structure, with polypropylene filament as the inner core and elastomer coating material as the outer skin. The elastomer coating material is made of coating composition including polypropylene resin, thermoplastic elastomer and DOPO based flame retardant. The flame retardant polypropylene composite yarn has good mechanical properties, good flame retardant properties and low smoke emission during combustion. The yarn can be individually made into fabrics and fabrics, or blended with other fibers or yarns into blended threads, fabrics and fabrics.

【技术实现步骤摘要】
阻燃聚丙烯复合纱线及其制品
本专利技术涉及一种阻燃聚丙烯纱线以及由该纱线制成的织物，属于纺织用品领域。
技术介绍
聚丙烯纤维具有强度高、质量轻、易加工、成本低等优良特性，已被广泛用于服装、室内装饰、地毯、卫生医疗、土工布、汽车产业、汽车用纺织品、各种家用纺织品以及墙布等。然而其极易燃烧，燃烧释放大量热，火焰传播速度快，并伴有发烟、滴落现象，易引起大面积火灾；同时在燃烧过程中将释放大量的烟尘和有毒气体，造成窒息性气氛，对人生命安全造成巨大的威胁，从而限制了聚丙烯纤维的广泛应用。根据相关的法律法规，这些织物必须具备一定的阻燃性，为了适应这些需求，必须对聚丙烯纤维进行阻燃改性。阻燃技术能够抑制、消除燃烧，延缓、抑制燃烧的传播，同时减少热引燃出现的概率。经过阻燃处理的聚丙烯纤维与未经过阻燃处理的聚丙烯纤维相比，前者难于燃烧，且火焰传播速度明显降低，有助于阻止火灾形成，提高聚丙烯纤维制品的使用安全性。一般通过在熔纺过程中加入阻燃剂来实现聚丙烯纤维的阻燃性。用于聚丙烯纤维阻燃的阻燃剂一般应满足以下几点要求：(1)在聚丙烯加工过程中具有良好的热稳定性(＞260℃)；(2)与聚丙烯具有良好的相容性且不会浸出或迁移；(3)应将有毒气体的释放量降低到可接受的水平；(4)应具有高效性，添加量应尽可能少(一般应小于10％重量)，以降低生产成本并减小其对纤维力学性能的影响。目前用于聚丙烯纤维阻燃的主要有含卤阻燃剂和无卤阻燃剂。奥地利的ASTOA公司于上世纪90年代开始使用含卤阻燃剂制备阻燃聚丙烯纤维。所制备的阻燃聚丙烯纤维含卤量只有1.5％wt，尽管如此，越来越多针对含卤阻燃剂的禁令开始实施。这是因为含卤阻燃剂不仅在燃烧时会放出有毒气体，它的存在会进一步降低聚丙烯纤维的紫外稳定性和热稳定性，从而减短聚丙烯纤维制品的使用寿命。因此，从应用的角度考虑，含卤阻燃剂的阻燃性和这些缺点相矛盾。美国DEADSEABROMINE公司研发了一种聚丙烯纤维用卤－磷阻燃剂，其主要成分为三溴磷酸盐，其分子中溴含量高达70％wt，再加上3％wt的磷含量使得其成为一种高效阻燃剂，其熔点为181℃，在聚丙烯挤出温度下能够和聚丙烯形成熔融共混物，它的添加基本不影响聚丙烯的挤出性能。当用量为3～5％wt时，便可获得具有良好阻燃性的聚丙烯纤维。其主要优点是用量少效果好而且无需添加协效剂如三氧化锑。但是，卤系阻燃剂虽然阻燃效果很好,但在阻燃过程中会放出大量含有毒气体的黑烟,据统计,火灾中烧灼致死的人数仅占15％,而85％的人是死于毒烟导致的窒息。对此，很多国家对含卤阻燃产品提出了越来越多的限制条件。而无卤阻燃剂有低烟、无毒的优点，因此,不管是从发展经济上考虑,还是从安全方面考虑,高效的无卤阻燃剂是阻燃工业发展的方向。全球一些阻燃剂及阻燃材料生产和供应商对阻燃无卤化一直表现出相当大的热情。奥地利的ASTOA公司于2002年开发了一种用于聚丙烯阻燃改性的无卤阻燃剂。采用该阻燃剂制备的聚丙烯纤维不仅表现出优良的阻燃性能，同时还能保持聚丙烯纤维原有的力学性能及光稳定性能，最大的优点是在燃烧时不会产生有毒或腐蚀性气体。CALP公司利用被称为FR600的无卤素阻燃剂生产的阻燃聚丙烯纤维，该纤维在火焰下不燃烧，只是熔融，而且即使在焚烧过程中也不会产生多氯乙苯(即二噁英)。这种阻燃改性不影响纤维强度、抗紫外线性能，而且健康安全，并具有良好的可纺性和加捻性，已经在产业用纺织品方面得到广泛应用。日本三菱人造丝公司开发了非卤系阻燃聚丙烯纤维，可以保持聚丙烯的耐光性和机械性能、环境适应性，同时赋予阻燃性能。皮芯型长丝是由两种组分以皮芯结构的形式沿纤维轴向连续排列而成。这种结构的复合长丝对两组分间粘合力的要求并不严格，即使各聚合物组分之间不具有良好的粘合作用，也能形成稳定的复合纱线，所以为达到改性目的而选择组分时比较灵活。聚丙烯具有密度低、强度高、价格低等优点而得到了广泛应用，但其突出的缺点是韧性较差，尤其在低温下表现为脆性。热塑性弹性体所具有的优异弹性正好弥补了聚丙烯的不足，同时通过控制弹性体的加入比例，可以将成本控制在合理的水平。CN102230247A披露了包覆纱线，内芯为聚丙烯复丝，外皮为热塑性弹性体TPE，但未进行阻燃处理，属于易燃产品，实际应用受到很大限制。CN103710980A和CN103710981A披露了一种以丙纶丝为内芯，热塑性弹性体为外皮的包覆材料，其使用磷酸酯作为阻燃剂，该文献仅披露了阻燃性能达到UL94标准，但未具体给出UL94测试所达到的级别，也没有给出关于发烟性能的测试数据，而所用的磷酸酯类阻燃剂所能达到的阻燃性能有限，且用量过高时还会降低材料的力学性能。US2013052900A1披露了含有阻燃剂的聚丙烯/弹性体芯皮复合纱线，其分别采用三聚氰胺多磷酸盐(MPP)、有机膦、PMP、溴系化合物作为阻燃剂，极限氧指数(LOI)最高可达35％，但其未披露材料的发烟性能，且使用无卤阻燃剂时阻燃剂用量较大，不利于获得力学性能良好的产品。东华大学的彭莹莹等制备一种聚丙烯/聚烯烃弹性体皮芯型复合纤维(《合成纤维》，2009年第2期，第17-20页)，但也未涉及纤维的阻燃处理。目前，尚待开发一种在保证力学性能的同时阻燃性能良好，燃烧时烟气释放量低的聚丙烯复合纱线及其制品。
技术实现思路
本专利技术提供了一种阻燃聚丙烯复合纱线及其制品，其在保证力学性能能够满足使用要求的同时，具有良好的阻燃性能且燃烧时发烟量低。本专利技术的阻燃聚丙烯复合纱线，具有皮芯结构，以聚丙烯长丝为内芯，弹性体包覆层材料为外皮，所述弹性体包覆层材料由包括聚丙烯树脂、热塑性弹性体、DOPO基阻燃剂的包覆层组合物制成。聚丙烯树脂是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，是第一个实现工业化的合成立体规整聚合物。等规聚丙烯最早由意大利齐格勒教授催化合成问世，于1957年由意大利的蒙特卡蒂尼公司开始工业化生产。用于包覆层组合物的聚丙烯树脂要求具有良好的流动性，以便于涂覆并加工成所需规格的纱线。优选地，聚丙烯树脂的熔体流动速率为1～30g/10min，进一步优选8～25g/10min，更优选10-23g/10min。热塑性弹性体主要为嵌段或接枝聚合物，其中一相为橡胶相，贡献弹性，另一相为树脂，使热塑性弹性体具有强度，同时凭借链间作用力形成物理交联点，物理交联随温度的变化呈可逆变化，显示了热塑性弹性体的塑料加工特性。可用于所述包覆层组合物中的热塑性弹性体包括：苯乙烯类热塑性弹性体，例如SBS、氢化SBS、SEBS、氢化SEBS、SIS、氢化SIS；聚氨酯类热塑性弹性体；聚烯烃类热塑性弹性体，例如乙烯-辛烯共聚物(POE)，三元乙丙橡胶(EPDM)，丙烯-乙烯共聚物。从加工流动性和与聚丙烯的粘合性能考虑，优选采用聚烯烃类热塑性弹性体，特别优选丙烯-乙烯共聚物热塑性弹性体。所述DOPO基阻燃剂是由DOPO衍生而得，包括含有DOPO结构的化合物和低聚物或聚合物。DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)是一种磷菲类环状磷酸酯。DOPO中的联苯环和菲环，特别是侧面含磷基团以环状O＝P-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃聚丙烯复合纱线，其特征在于，具有皮芯结构，其中内芯为聚丙烯长丝，外皮为弹性体包覆层材料；/n所述弹性体包覆层材料的原料包括聚丙烯树脂30～80重量份，热塑性弹性体15～50重量份，DOPO基阻燃剂1～10重量份，以及任选的助剂1～50重量份。/n

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚丙烯复合纱线，其特征在于，具有皮芯结构，其中内芯为聚丙烯长丝，外皮为弹性体包覆层材料；
所述弹性体包覆层材料的原料包括聚丙烯树脂30～80重量份，热塑性弹性体15～50重量份，DOPO基阻燃剂1～10重量份，以及任选的助剂1～50重量份。


2.如权利要求1所述的阻燃聚丙烯复合纱线，其特征在于，所述聚丙烯树脂的熔体流动速率为1～30g/10min。


3.如权利要求1或2所述的阻燃聚丙烯复合纱线，其特征在于，所述热塑性弹性体选自SBS、氢化SBS、SEBS、氢化SEBS、SIS、氢化SIS、聚氨酯类热塑性弹性体、乙烯-辛烯共聚物(POE)热塑性弹性体、三元乙丙橡胶(EPDM)热塑性弹性体、丙烯-乙烯共聚物热塑性弹性体中的一种或几种。


4.如权利要求1-3任一项所述的阻燃聚丙烯复合纱线，其特征在于，所述DOPO基阻燃剂选择具有通式(A)和/或通式(B)表示的物质：



其中R1和R2是相同的或不同的和各自独立地表示烷基、烷氧基、芳基、芳氧基或芳烷基；n和m是0-4的整数；和R3表示衍生自不饱和二元羧酸或其酸酐的残基；



其中R1表示氢、甲基或乙基；R2表示残基-(CH2)m-O-R1；A是具有2-6个碳原子的支化的或未支化的亚烷基或任选经取代的芳族桥连基；和n是55-110的整数；芳香族桥连基上的取代基选自烷基、烷氧基...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝明，宋学军，郭仁志，
申请(专利权)人：温多利遮阳材料德州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37