一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法，将低聚物A、低聚物B和对苯二甲酸乙二醇酯混合后进行缩聚反应制得阳离子可染阻燃聚酯母粒后，将阳离子可染阻燃聚酯母粒按照一定比例添加到聚酯切片进行熔融纺丝制备阳离子可染阻燃高强聚酯纤维；低聚物A由磷系阻燃剂与二元醇经酯化反应制得；低聚物B由间苯二甲酸磺酸钠与二元醇经酯化反应制得；低聚物A与低聚物B的摩尔量之和与对苯二甲酸乙二醇酯的摩尔量之比为3:7~6:4。本发明专利技术的制备方法简单，制得的阳离子可染阻燃聚酯母粒的结晶度较高，流动性较好，由其制备的阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的力学性能优良，可用于汽车、轮船、高级宾馆内部装修等。高级宾馆内部装修等。高级宾馆内部装修等。

【技术实现步骤摘要】
一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]聚酯具有很多优良的性能，是一种广泛应用于各大领域的高分子聚合物材料。但是聚酯纤维因其本身化学结构和燃烧特性，决定了其极限氧指数（LOI）较低，只有21%左右，并且其点燃温度与分解温度非常接近，极易燃烧；同时PET纤维在燃烧过程中，产生的热量远大于本身的熔融热，因此造成基体极易软化形成熔滴，产生的熔滴不仅会造成烫伤，还易引发二次燃烧，给人们造成二次伤害。另外，由于PET的分子结构规整，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。
[0003]围绕聚酯纤维的阻燃方面，对于聚酯类非本征阻燃高分子材料，阻燃改性是解决聚酯阻燃性的重要方法，随着阻燃剂、阻燃方法的深入研究，各种阻燃剂及相关的阻燃改性方法发展迅速。目前阻燃聚酯纤维主要是通过以下几种方法制得：第一种是在纤维及制品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。第一种方法存在阻燃效果耐洗性的问题，随着洗涤次数的增加，纤维制品表面的阻燃剂损失显著；第二种方法一般是将纳米尺寸的无机材料引入到聚合物中提升其阻燃性能，往往添加比例很高的情况下才会有效果，但无机材料比表面积高在聚合物高粘度体系中难于分散，造成聚合物可纺性下降。前两种方法主要存在阻燃剂分散性较差，第三种方法能够克服前两种方法存在的不足，因而应用较为广泛。
[0004]围绕聚酯纤维的染色方面，有较多的公开的技术资料，一般是通过在聚酯合成阶段引入含有磺酸盐基团的组分进行共聚来提升聚酯纤维的染色性能，其中含有磺酸盐基团的组分包括了间苯二甲酸磺酸钠以及其酯化物等。
[0005]现有技术通过将阻燃剂、含有磺酸盐基团的组分同时引入到聚酯中制得了兼具阻燃效果和染色效果的聚酯或聚酯纤维。专利CN1359962A以对苯二甲酸和乙二醇为第一单体和第二单体，同时以反应型磷系阻燃剂和含磺酸盐基的间苯二甲酸酯为第三单体和第四单体制得了阻燃阳离子可染聚酯共聚物，进而纺制出具有相当出色的阻燃性和阳离子染料可染性的聚酯纤维；CN101864612A2先将羧乙基次磷酸(CEPPA)与间苯二甲酸磺酸钠反应生成阻燃阳离子可染型助剂，进而同对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)进行反应制得了阳离子可染的无卤阻燃聚酯，并进一步制得了阳离子可染的无卤阻燃聚酯纤维；CN103739832公开了一种阳离子染料可染阻燃聚酯树脂的制造方法，将无卤共聚型磷系阻燃剂、乙二醇和复合催化剂进行酯化反应，制得无卤共聚型阻燃剂的酯化液；将磺酸基间苯二甲酸二甲酯、乙二醇进行酯交换反应，制得磺酸盐基的间苯二甲酸双羟乙酯溶液；将对苯二甲酸（或对苯二甲酸二甲酯）、乙二醇和助剂，进行酯化反应，然后加入催化剂、稳定剂、助剂、磷系阻燃剂酯化液
（或磷系阻燃剂预聚液）和磺酸基的间苯二甲酸双羟乙酯溶液，进行缩聚反应。
[0006]然而，由于阻燃剂及阳离子可染组分是基于共聚合反应引入到聚酯中的，降低了聚酯本身的规整性，导致聚酯原来的取向度和结晶度下降，导致最终制得的聚酯纤维强度较低，影响了其应用性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法，将低聚物A、低聚物B和对苯二甲酸乙二醇酯混合后进行缩聚反应制得阳离子可染阻燃聚酯母粒后，将干燥后的阳离子可染阻燃聚酯母粒（含水率小于30ppm）按照一定比例添加到聚酯切片进行熔融纺丝制备阳离子可染阻燃高强聚酯纤维；低聚物A由磷系阻燃剂与二元醇经酯化反应制得；低聚物B由间苯二甲酸磺酸钠与二元醇经酯化反应制得；低聚物A的聚合度为3~7；低聚物B的聚合度为2~6；本专利技术必须要控制低聚物A与低聚物B的聚合度，因为所制备的母粒是嵌段共聚物，低聚物A与低聚物B的聚合度过高或者过低都会导致所制备的母粒性能的变化，当低聚物A与低聚物B聚合度过高时导致母粒中嵌段数降低，其中对苯二甲酸乙二醇酯硬段的比例增大，母粒的流动性下降显著；当低聚物A与低聚物B聚合度过低时导致母粒中嵌段数增高，其中对苯二甲酸乙二醇酯硬段的比例下降，母粒的结晶性能下降；低聚物A与低聚物B的摩尔量之和与对苯二甲酸乙二醇酯的摩尔量之比为3:7~6:4；其中由低聚物A与低聚物B组成的改性组分必须达到一定的比例后才会起到改性效果；如果低聚物A与低聚物B的摩尔占比之和小于30%，所制备的母粒中由低聚物A与低聚物B组成的改性组分含量偏低，在应用时用量要非常高才能达到预期的阻燃和染色效果，然而这会对纤维的可纺性造成不利的影响；如果低聚物A与低聚物B的摩尔占比之和高于60%，所制备的母粒中由低聚物A与低聚物B组成的改性组分含量偏高，导致制备出的母粒中对苯二甲酸乙二醇酯硬段比例偏低，母粒可结晶性下降，母粒干燥过程会发生粘结问题影响使用，因此必须严格控制低聚物A与低聚物B的摩尔量之和与对苯二甲酸乙二醇酯的摩尔量之比。
[0009]作为优选的技术方案：如上所述的一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法，磷系阻燃剂的摩尔用量与间苯二甲酸磺酸钠的摩尔用量之比为2:8~8:2；本专利技术的母粒中磺酸盐组分与磷系阻燃剂可产生协效阻燃效果，其中磷系阻燃剂与间苯二甲酸磺酸钠的比例关系必须在特定范围内才可以实现协效阻燃；磷系阻燃剂的摩尔用量与间苯二甲酸磺酸钠的摩尔用量之比在这个范围内，可以避免由于母粒中间苯二甲酸磺酸钠含量偏高（相应地，磷系阻燃剂的含量偏低）导致的制备出的母粒的流动性较低的问题，因为间苯二甲酸磺酸钠离子键作用力大导致熔体流动性下降，以及制备出的母粒极限氧指数达不到设计的要求的问题；也可以避免由于母粒中间苯二甲酸磺酸钠含量偏低导致的制备出的母粒成炭抗熔滴性能较低的问题。
[0010]此外，磷系阻燃剂通过热分解在聚合物表面形成磷酸及多磷酸的粘层膜，使聚合物达到难燃的目的，燃烧过程中产生PO
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和HPO
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等自由基，在气相中捕捉活性H
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或者OH
·
，通过自由基的结合达到气相阻燃的效果，可以使得聚合物热降解速率下降。阻燃体系中磺酸盐结构的离子单体因可以在离聚物的分子链中形成离子簇，形成稳定的物理交联网络。当其引入后，可增大离聚物的熔体强度，同时协同磷系阻燃剂通过快速形成稳定、致密的炭层来抑制熔滴现象。磷系阻燃剂与间苯二甲酸磺酸钠的复合比例必须控制在一定范围内。当磷系阻燃剂的摩尔用量与间苯二甲酸磺酸钠的摩尔用量之比低于2:8时，此时阻燃体系中磷系阻燃剂含量偏低会导致燃烧过程中捕捉自由基的能力下降，表现出极限氧指数下降；当磷系阻燃剂的摩尔用量与间苯二甲酸磺酸钠的摩尔用量之比高于8:2时，此时阻燃体系中磷系阻燃剂含量高会导致燃烧过程中捕捉自由基的能力增强表现出极限氧指数增加，但是燃烧过程中还是无法形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法，其特征在于，将低聚物A、低聚物B和对苯二甲酸乙二醇酯混合后进行缩聚反应制得阳离子可染阻燃聚酯母粒后，将阳离子可染阻燃聚酯母粒按照一定比例添加到聚酯切片进行熔融纺丝制备阳离子可染阻燃高强聚酯纤维；低聚物A由磷系阻燃剂与二元醇经酯化反应制得；低聚物B由间苯二甲酸磺酸钠与二元醇经酯化反应制得；低聚物A的聚合度为3~7；低聚物B的聚合度为2~6；低聚物A与低聚物B的摩尔量之和与对苯二甲酸乙二醇酯的摩尔量之比为3:7~6:4。2.根据权利要求1所述的一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法，其特征在于，磷系阻燃剂的摩尔用量与间苯二甲酸磺酸钠的摩尔用量之比为2:8~8:2。3.根据权利要求2所述的一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法，其特征在于，低聚物A或低聚物B的制备过程为：将X、二元醇和催化剂混合后，在保护气体保护下进行酯化反应得到低聚物A或低聚物B，X为磷系阻燃剂或间苯二甲酸磺酸钠；酯化反应的温度为140~220℃，压力为0.01~0.5MPa，时间为3~6h。4.根据权利要求3所述的一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法，其特征在于，X与二元醇的摩尔比为1:1.15~1:1.5，催化剂的质量为X质量的0.001~0.05%。5.根据权利要求3所述的一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法，其特征在于，磷系阻燃剂为CEPPA、DDP和BCPPO中的一种以上；二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇或戊二醇；催化剂为乙二醇锑或乙二醇钛。6.根据权利要求1所述的一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法，其特征在于，缩聚反应的温度为220~280℃，绝对压力100Pa以下，时间为3~5h；阳离子可染阻燃聚酯母粒的数均分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐锦龙，田会双，吴杏，吉鹏，梅锋，王华平，
申请(专利权)人：江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：