一种熔体直纺无锑消光阻燃聚酯纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种熔体直纺无锑消光阻燃聚酯纤维的制备方法，采用添加磷系无毒阻燃剂和乙二醇酯化液的方法，使得阻燃剂在聚合物中的分散性好、纤维的阻燃性高，并采用连续聚合熔体直接纺丝的生产工艺，具有生产效率高，消耗和损耗低，生产成本低的优点。生产成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种熔体直纺无锑消光阻燃聚酯纤维的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种熔体直纺无锑消光阻燃聚酯纤维的制造方法。

技术介绍

[0002]涤纶纤维的极限氧指数(LOI)仅为21～22％，属于易燃材料，且在燃烧过程中会产生黑烟、熔滴现象，每年由纺织品引燃的火宅损失极大，因此对纺织品的阻燃性能改性势在必行。具有阻燃性能的聚酯近年来发展迅速，产品的应用领域涉及民用用途和工业用途，其中阻燃聚酯纤维的应用则尤为广泛，具备良好的阻燃性能已逐渐成为其基本的性能要求。阻燃聚酯采用的阻燃剂主要包括以下三种方法：添加型、共聚反应型和后整理型，相对而言，共聚反应型阻燃聚酯因阻燃剂链接于聚酯的大分子链，故阻燃性能更为稳定和长效。磷系反应型阻燃剂的阻燃性能优异，且环境友好，被公认为是最理想的聚酯阻燃剂之一，使用此类阻燃剂的阻燃聚酯产品也已成为研究开发的主流。
[0003]一般聚酯阻燃纤维的制备方法主要有以下两种，阻燃母粒切片和普通聚酯切片通过共混的纺丝方法，或者使用阻燃切片进行熔融纺丝的方法。通过添加阻燃母粒的方法时，因为母粒切片中的阻燃剂成分的含量很高，所以导致母粒的耐热性不好，同时母粒和基础聚合物存在很大的粘度差异从而影响纺丝时的可纺性，而且会出现阻燃成分和基础聚合物分散上的不匀，最终影响纤维染色的均匀性，所以母粒共混法纺丝存在一些本质上的问题。再如，通过阻燃聚酯切片直接熔融纺丝的方法，虽然能够部分解决共混方法带来的纺丝性问题和纤维均匀性的问题，但是由于需要切片干燥和再次熔融加热的过程，造成阻燃聚合物发生少部分的热分解，从而一定程度上影响纺丝和牵伸工艺。同时因为聚酯切片需要经过干燥和再次的熔融，所以与熔体直接纺丝相比增加了纺丝的加工成本。
[0004]中国专利申请CN201910447241.3公开了一种高模低缩型阻燃涤纶工业丝的制备方法，其中通过使用高分子量磷系阻燃剂的共聚合来提高耐热性，同时基础聚合物使用高粘度的PET来提高纤维的强度。但是没有解决母粒和基础聚合物之间的分散性的问题。此法制备的阻燃共聚物由于在树脂的主链上共聚的阻燃剂而处于非均相状态，经熔融纺丝所制得的阻燃聚酯纤维在使用时会存在一些热稳定性较低、褪色及终产品品质退化等问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种无锑消光阻燃聚酯纤维的制备方法，本专利技术制得的阻燃聚酯熔体直纺状态佳，所制得的聚酯纤维力学性能稳定、热稳定性高、阻燃性能优异、制品色相优异，阻燃性能无衰减。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种熔体直纺无锑消光阻燃聚酯纤维的制备方法，所述方法为：
[0008]以对苯二甲酸和乙二醇为反应原料，加入阻燃剂酯化液和纳米氧化锌催化剂，经酯化反应后，预缩聚过程中引入消光剂，再经过缩聚反应和纺丝工艺，得到熔体直纺无锑消光阻燃聚酯纤维；
[0009]其中，
[0010]阻燃剂酯化液由阻燃单体和乙二醇经酯化反应制得；
[0011]阻燃剂的阻燃效果与其化学结构有关，取决于阻燃元素的含量；磷的有机化合物比无机化合物具有更好的阻燃效果，作为优选，阻燃单体选自2
‑
羧乙基苯基次磷酸、3
‑
羟基苯基氧磷基丙酸、[(6
‑
氧(6H)
‑
二苯并
‑
(c，e)(1，2)
‑
氧磷杂己环
‑6‑
酮)甲基]‑
丁二酸中的一种或多种；共聚物中阻燃元素磷的含量为5000
‑
10000ppm。
[0012]进一步，所述的熔体直纺无锑消光阻燃聚酯纤维的制备方法包括如下步骤：
[0013](1)将阻燃单体与乙二醇(EG)混合，于≤180℃下进行酯化反应，脱除酯化产物水，直至酯化程度达75％的理论出水量后停止反应，得到阻燃剂酯化液；
[0014]所述阻燃单体与乙二醇的摩尔比为1：3～5，优选1：4；
[0015]所得阻燃剂酯化液的固含量在30％；
[0016](2)初始状态氧化锌、去离子水、分散剂按照质量比20：80：1混合均匀，经湿法研磨及喷雾干燥处理后筛选获得纳米氧化锌催化剂；
[0017]分散剂为羧酸盐
‑
磺酸盐
‑
非离子三元共聚物或脂肪族聚氧乙烯醚；
[0018]催化剂筛选条件为：粒径为10～3000nm，晶型为多棒状或花状，长径比为5：1～30：1(优选20：1)；
[0019](3)将对苯二甲酸和乙二醇按照摩尔比1：1.3～1.6(优选1：1.4)配置成浆料，通过计量泵加入阻燃剂酯化液、纳米氧化锌催化剂和稳定剂进行酯化反应，酯化温度为242～255℃，并通过温度、EG回流量控制其酯化率达到90％～98％；
[0020]其中，阻燃成分为磷系阻燃剂酯化液，优选由阻燃单体2
‑
羧乙基苯基次磷酸制得，纤维中阻燃元素磷的含量为5000～10000ppm；
[0021]催化剂为纳米活性氧化锌，含量为10～1000ppm；
[0022]稳定剂为磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、亚磷酸酯中的一种或多种，稳定剂含量为40～100ppm；
[0023](4)酯化反应结束后，酯化液进入预缩聚釜，预缩温度、停留时间及真空条件分别为268～275℃、40～120min、19～22mmHg，此过程于齐聚物管道加入消光剂；
[0024]添加的消光剂是二氧化钛，添加量范围在1～4.0wt％；
[0025](5)预缩结束后，齐聚物进入终缩釜，在2.2～2.8mmHg负压条件下进行缩聚反应，反应温度为270～279℃，停留时间为60～120min，制备得到消光阻燃聚酯熔体，控制其特性粘度在0.60～0.75dL/g范围内；
[0026](6)消光阻燃聚酯熔体经纺丝工艺制得消光阻燃聚酯纤维；
[0027]具体的，消光阻燃聚酯熔体通过熔体泵输送经过滤器过滤、计量泵计量后输送到纺丝组件，冷却后的纤维再通过给油嘴上油和加网络，最后通过卷绕机制得纤维的丝饼；
[0028]消光阻燃纤维纺丝箱体温度＜285℃，熔体直纺消光阻燃纤维的单丝纤度0.5～5dtex；喷丝板的孔数≥24；熔体直纺消光阻燃纤维的断裂强度≥1.8cN/dtex、断裂伸长为110～150％、断裂强度CV值≤3％、断裂伸长CV值≤5％；消光阻燃聚酯纤维其极限氧指数(LOI)≥31；
[0029]纺丝时冷却的方式是环状冷却的方式，静压10～50Pa，使用DIO方式的卷绕机进行卷绕。
[0030]本专利技术的有益效果在于：
[0031]1、本专利技术在制备熔体直纺消光阻燃纤维时，在对苯二甲酸与乙二醇酯化反应过程中，加入改性阻燃剂酯化液，相对于添加纯阻燃剂，能够有效提高阻燃剂与对苯二甲酸及乙二醇酯化率，且有效降低了阻燃单体在高温反应釜中降解的可能性，提高了阻燃共聚酯的热稳定性及阻燃剂在熔体中的分散性，提高共聚酯熔体的过滤性能，保证了熔体直纺丝消光阻燃纤维的品质，延长了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种熔体直纺无锑消光阻燃聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述方法为：以对苯二甲酸和乙二醇为反应原料，加入阻燃剂酯化液和纳米氧化锌催化剂，经酯化反应后，预缩聚过程中引入消光剂，再经过缩聚反应和纺丝工艺，得到熔体直纺无锑消光阻燃聚酯纤维；其中，阻燃剂酯化液由阻燃单体和乙二醇经酯化反应制得；阻燃单体选自2
‑
羧乙基苯基次磷酸、3
‑
羟基苯基氧磷基丙酸、[(6
‑
氧(6H)
‑
二苯并
‑
(c，e)(1，2)
‑
氧磷杂己环
‑6‑
酮)甲基]
‑
丁二酸中的一种或多种。2.如权利要求1所述的熔体直纺无锑消光阻燃聚酯纤维的制备方法，其特征在于，纤维中阻燃元素磷的含量为5000～10000ppm。3.如权利要求1所述的熔体直纺无锑消光阻燃聚酯纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将阻燃单体与乙二醇按照摩尔比1：3～5混合，于≤180℃下进行酯化反应，脱除酯化产物水，直至酯化程度达75％的理论出水量后停止反应，得到阻燃剂酯化液；(2)初始状态氧化锌、去离子水、分散剂按照质量比20：80：1混合均匀，经湿法研磨及喷雾干燥处理后筛选获得纳米氧化锌催化剂；(3)将对苯二甲酸和乙二醇按照摩尔比1：1.3～1.6配置成浆料，通过计量泵加入阻燃剂酯化液、纳米氧化锌催化剂和稳定剂进行酯化反应，酯化温度为242～255℃，并通过温度、EG回流量控制其酯化率达到90％～98％；(4)酯化反应结束后，酯化液进入预缩聚釜，预缩温度、停留时间及真空条件分别为268～275℃、40～120min、19～22mmHg，此过程于齐聚物管道加入消光剂；(5)预缩结束后，齐聚物进入终缩釜，在2.2～2.8mmHg负压条件下进行缩聚反应，反应温度为270～279℃，停留时间为60～120min，制备得到消光...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄耀中，汪凯，倪冬冬，沈东杰，梁松华，沈超越，钱卫根，黄玉萍，朱志华，
申请(专利权)人：浙江瑞盛科新材料研究院有限公司桐乡市中维化纤有限公司桐乡中欣化纤有限公司，
类型：发明
国别省市：