一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维及其制备方法，该方法是先将荧光阻燃微球和PET树脂粉末加入高速混合器中混合并通过熔融挤出制得功能母粒，再以功能母粒与PET切片的混合物为原料进行熔融共混纺丝制得荧光阻燃聚酯纤维，所述聚丙烯酸微球是由以1,7‑乙烯基‑苝酰亚胺衍生物(湾位(1,7位)带有乙烯基团的取代基且酰亚胺位带有大体积取代基的苝酰亚胺)作为交联剂制得的；所述荧光阻燃聚酯纤维的荧光量子产率为60～80％，在440～460nm波长的激发下，产生630～645nm的1,7‑乙烯基‑苝酰亚胺衍生物的特征荧光发射峰；阻燃性能为：极限氧指数LOI值为30～35，垂直燃烧等级为UL94 V‑0级。

【技术实现步骤摘要】
一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维及其制备方法
本专利技术属于聚酯纤维
，涉及一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维及其制备方法。
技术介绍
聚酯纤维具有强度高、弹性好、抗皱性强、耐磨性佳以及优异的耐热性等特点。因此，无论在民用和工业上，都是一种较为理想的纺织材料。聚酯纤维目前是合成纤维中产量最大、用途最广的品种，由于其良好的机械性能和拉伸性能，被广泛的应用在服饰、产业、嘉通运输和装饰材料等领域。但是，随着其应用领域的扩大，在某些特殊领域的使用场合，比如军事、航空、交通运输、娱乐场所和医院等的装饰材料和消防设施等，则需要达到一定的阻燃和服装可视性要求。石油、矿业、消防救援等领域为了便于在恶劣环境中第一时间被发现也需要高可视性织物，由于这些行业的从业人员还容易受到易燃易爆危险品的威胁，应用在这些领域的织物还应充分考虑其阻燃等防护性能。目前世界各地都在竞相开发PET阻燃制品，但现有的阻燃PET在实际应用中往往存在以下问题：有些阻燃PET在燃烧时会产生浓烟及有毒有害气体。有些阻燃PET虽然有优良的阻燃、抑烟功能，但是材料本身力学性能下降太多，成纤困难，难以满足实际使用要求。荧光纤维制成的面料，称为高可视警示面料，主要用于高可视性警示服上。随着社会的发展，交通事故成为当今社会最常见的危害之一，有效地开展预防和减少交通事故的工作成为当今社会面临的一项紧迫任务。据统计，在导致死亡的交通事故中有40％发生在夜间，这是由于驾驶员90％的驾驶信息是通过视觉获得的。因此，对于一些特殊的工作环境，工人面对的危险呈现复杂多样化的趋势，特别是消防、交警和飞机场跑道工作人员等特种作业人员的工作环境往往为夜晚漆黑、寒冷或者风雪等，工人需要穿高可视的服装。同时在这种环境中工人也需要防止火和热的伤害，因此所需要的防护面料应该同时具有高可视、耐高温、阻燃、等多种功能。专利CN109208114A涉及一种阻燃抗菌PET纤维及其切片纺制备方法，将PET切片与金属改性超支化聚合物熔融共混制备功能母粒，再将功能母粒与PET切片混合均匀后熔融纺丝制得阻燃抗菌PET纤维。制得的产品中均匀分散有金属改性超支化聚合物，金属改性超支化聚合物为端基含羧基的超支化聚合物与金属离子交联形成的网络聚合物，其具有不溶不熔的特性，在80C以下不溶于大多数有机溶剂，在室温至T(T≥370℃)范围内不熔融；交联是通过端基含羧基的超支化聚合物分子内部的双键上的氧原子与金属离子通过配位键连接同时端基含羧基的超支化聚合物分子末端的酸根离子与金属离子通过离子键连接实现的。金属改性超支化聚合物的含量进一步增大虽然会进一步提升纤维的极限氧指数，但提升幅度有限，性价比不佳；金属改性超支化聚合物的含量过小，难以保证纤维的极限氧指数。专利CN108754670A提供一种荧光阻燃纤维及其制备方法，所述纤维包括皮层与芯层，所述皮层为荧光色母粒与阻燃聚酯的组合物，所述芯层为阻燃聚酯。所述纤维将荧光材料与阻燃材料相结合，可以形成永久性的荧光与阻燃纤维，进而提高可视性阻燃警示服装的耐用性。双挤出机纺丝即采用两套挤出设备，一套挤出设备负责生产皮层，另外一套挤出设备负责生产芯层，该纤维是通过皮芯纺丝工艺生产，制备方法较为复杂，设备要求高。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维及其制备方法。本专利技术的目的之一是提供一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维，由熔融共混纺丝制得的荧光阻燃聚酯纤维，即兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维；所述荧光阻燃聚酯纤维中，分散有由聚丙烯酸微球制成的荧光阻燃微球；本专利技术的目的之二是提供一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维的制备方法是先将荧光阻燃微球和PET树脂粉末加入高速混合器中混合并通过熔融挤出制得功能母粒，再以功能母粒与PET切片的混合物为原料进行熔融共混纺丝制得荧光阻燃聚酯纤维，即兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维。为达到上述目的，本专利技术采用的方案如下：一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维，主要由聚酯基体以及分散在其中的荧光阻燃微球组成；所述荧光阻燃微球为负载二水醋酸锌和[(6-氧(6H)-二苯并-(c,e)(1,2)-氧磷杂己环-6-酮)甲基]-丁二酸(DDP)的聚丙烯酸微球；所述聚丙烯酸微球是由以1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物作为交联剂的聚丙烯酸微球；所述1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物是指湾位(1,7位)带有乙烯基团的取代基且酰亚胺位带有大体积取代基的苝酰亚胺。作为优选的技术方案：如上所述的一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维，所述的大体积取代基为倍半笼形硅氧烷或带有侧链的长烷基链；所述倍半笼形硅氧烷是R为异丁基或异辛基；所述带有侧链的长烷基链是其中表示该化学键链接位置为酰亚胺结构中的N原子；所述乙烯基团的取代基是指端基带有乙烯基团的烷基链，所述烷基链为小于六个碳的烷基链。如上所述的一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维，所述聚丙烯酸微球中，1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物与丙烯酸结构单元的摩尔比为14～21.5:125，1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物添加量太小会使得微球颜色过浅，颜色不明显，过大可纺性变差。如上所述的一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维，所述聚丙烯酸微球的荧光量子产率为95～99％，在440～460nm波长的激发下，产生630～645nm的1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物的特征荧光发射峰，颜色为橙黄色；聚丙烯酸微球的平均直径为150～300nm，平均孔径为10～30nm，孔隙率为35～55％；表面粗糙多孔，褶皱度较高，比表面积大，裸露出可反应羧基多；荧光阻燃微球中的含磷量为3.75～25wt％，含锌量为1.25～15wt％。如上所述的一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维，所述荧光阻燃聚酯纤维的纤度为3.2～4dtex，断裂强度为3～4.5cN/dtex，断裂伸长率为13.2～17.4％；荧光量子产率为60～80％，在440～460nm波长的激发下，产生630～645nm的1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物的特征荧光发射峰，颜色为橙黄色；阻燃性能为：极限氧指数LOI值为30～35，垂直燃烧等级为UL94V-0级。极限氧指数LOI值的测试方法为：参照GB/T5454—1997，试样尺寸为150mm×58mm，经纬各15块，将试样夹于试样夹上垂直于燃烧筒内，在向上流动的氧氮气流中，点燃试样上端，观察其燃烧特性，并与规定的极限值比较其续燃时间或损毁长度，评定其极限氧指数值。试样测试前经调湿处理。垂直燃烧等级的测试方法为：参照GB/T5455—1997，试样尺寸为300mm×80mm，经纬各5块，置于规定的燃烧器下点燃，在规定的燃烧箱里用规定的火源点燃12s，除去火源后测定试样的续燃时间和阴燃时间。阴燃停止后,按规定方法测定损毁长度，评定其垂直燃烧等级。试样测试前经调湿处理。如上所述的一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维的制备方法，先将荧光阻燃微球和PET树脂粉末加入高速混合器中混合并通过熔融挤出制得功能母粒，再以功能母粒与P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维，其特征是：主要由聚酯基体以及分散在其中的荧光阻燃微球组成；/n所述荧光阻燃微球为负载二水醋酸锌和DDP的聚丙烯酸微球；/n所述聚丙烯酸微球是由以1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物作为交联剂的聚丙烯酸微球；/n所述1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物是指湾位(1,7位)带有乙烯基团的取代基且酰亚胺位带有大体积取代基的苝酰亚胺。/n

【技术特征摘要】
1.一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维，其特征是：主要由聚酯基体以及分散在其中的荧光阻燃微球组成；
所述荧光阻燃微球为负载二水醋酸锌和DDP的聚丙烯酸微球；
所述聚丙烯酸微球是由以1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物作为交联剂的聚丙烯酸微球；
所述1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物是指湾位(1,7位)带有乙烯基团的取代基且酰亚胺位带有大体积取代基的苝酰亚胺。


2.根据权利要求1所述的一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维，其特征在于，所述的大体积取代基为倍半笼形硅氧烷或带有侧链的长烷基链；
所述倍半笼形硅氧烷是R为异丁基或异辛基；
所述带有侧链的长烷基链是
其中表示该化学键链接位置为酰亚胺结构中的N原子；
所述乙烯基团的取代基是指端基带有乙烯基团的烷基链，所述烷基链为小于六个碳的烷基链。


3.根据权利要求1所述的一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维，其特征在于，所述聚丙烯酸微球中，1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物与丙烯酸结构单元的摩尔比为14～21.5:125。


4.根据权利要求1所述的一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维，其特征在于，所述聚丙烯酸微球的荧光量子产率为95～99％，在440～460nm波长的激发下，产生630～645nm的1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物的特征荧光发射峰；聚丙烯酸微球的平均直径为150～300nm，平均孔径为10～30nm，孔隙率为35～55％；荧光阻燃微球中的含磷量为3.75～25wt％，含锌量为1.25～15wt％。


5.根据权利要求1所述的一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维，其特征在于，所述荧光阻燃聚酯纤维的纤度为3.2～4dtex，断裂强度为3～4.5cN/dtex，断裂伸长率为13.2～17.4％；荧光量子产率为60～80％，在440～460nm波长的激发下，产生630～645nm的1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物的特征荧光发射峰；阻燃性能为：极限氧指数LOI值为30～35，垂直燃烧等级为UL94V-0级。


6.如权利要求1～5任一项所述的一种兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维的制备方法，其特征是：先将荧光阻燃微球和PET树脂粉末加入高速混合器中混合并通过熔融挤出制得功能母粒，再以功能母粒与PET切片的混合物为原料进行熔融共混纺丝制得荧光阻燃聚酯纤维，即兼具荧光和阻燃功能的聚酯纤维；
所述荧光阻燃微球的制备方法为：
(1)将乳化剂和去离子水在温度T1下混合形成体系I；
(2)先将丙烯酸甲酯和1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物溶于有机溶剂中，再加入到体系I中在温度T2下混合得到体系II；
(3)先在体系I...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小国，邓锋，孙宾，孙正清，沈静，潘月月，
申请(专利权)人：上海慧翌新材料科技有限公司，东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31