无卤阻燃聚酯及其生产方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种无卤难燃聚酯及其生产方法和用途，将聚酯与含磷的金属盐，含氮的化合物通过熔融共混，制备成共混切片，所得切片进行熔融纺丝，从而得到阻燃性能优良的聚酯纤维，阻燃切片也可应用于薄膜和树脂领域。本发明专利技术所使用的阻燃剂不含有卤素。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚合物改性领域，主要是制备无卤阻燃聚酯及其生产方法和用途。
技术介绍
以聚酯(聚对苯二甲酸乙二酯，PET)纤维制造的纺织品由于具有价格低廉、强度 高、弹性好、不易折皱变形及耐磨耐热等诸多优点，已成为用途最广、耗量最大、价格最低的 品种，但其阻燃性能与锦纶纤维(价格贵一倍)相比差距明显，限制了其在家纺、汽车纺织 品上的应用。因此，自从20世纪70年代以来，国内外各研究机构对聚酯纤维的阻燃展开了 大量的研究，开发了一系列阻燃聚酯产品。近年来，随着人们生活水平的提高和环保意识的 增强，对聚酯的阻燃性能要求也越来越高。欧盟RoHS指令和强制性的国家标准"公共场所 阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识"(GB 20286-2006)的颁布实施，明确提出纺织品不但 要具有良好的阻燃性能，且燃烧时不能放出有毒烟雾。在这样的背景下，价廉量大的聚酯纤 维的阻燃化研究不但是大家广泛关注的热点，而且已经成了一个迫切需要解决的难题。 按生产过程和阻燃剂的加入方式的不同，聚酯纤维阻燃改性方法可归纳为以下五 种(l)在酯交换或縮聚阶段加入反应型阻燃剂进行共縮聚；(2)在熔融纺丝前向熔体中加 入添加型阻燃剂；(3)以普通聚酯与含有阻燃成分的聚酯进行复合纺丝；(4)反应型阻燃剂 在涤纶或织物上进行接枝共聚；(5)涤纶织物进行阻燃后处理。 聚酯纤维阻燃性能的优劣关键在于使用无毒、无卤阻燃剂性能的好坏。目前用于 PET阻燃改性的体系主要有卤系、磷系以及新型的无机纳米复合阻燃聚酯材料。就PET阻 燃的综合性能而言，磷元素最为有效，通常是磷含量越高，阻燃效果越好，磷系阻燃剂不仅 能克服卤素阻燃剂带来的纤维耐光牢度降低、颜色恶化、脆性增加和有毒等缺点，通常还能 改善纤维的色泽和染色性能。共聚型磷系阻燃剂国内外已基本过关，国外商品化聚酯纤维 用共聚型磷阻燃剂主要有德国HoechstCelanese公司的Trevira CS、美国Solutia公司 的Phosgard PF 100和日本东洋纺GH等品牌。主要成份为3-苯基膦酸丙羧酸或其环状 化合物和含有羟基、羧基或酯基的环状膦酸酯与DMT或PTA、EG縮聚。添加型磷系阻燃剂国 内未完全过关，国外商品化聚酯纤维用添加型磷阻燃剂主要有日本东洋纺公司的Heim和美 国Monsanto公司的Phosgard、2XC-20Stauffer公司的Fyro199，主要成份为高分子量的聚苯 基膦酸二苯砜酯齐聚物、非挥发性磷酸酯和磷酸氯乙烯聚合物，这类高分子量阻燃剂具有低 挥发性、耐水、耐溶剂的特点，但是耐熔滴性能较差。国内中科院宁波材料所、四川大学、北京 理工大学、大连理工学院等对其都进行了深入研究，主要成份为聚对二苯砜苯基磷酸酯、DDP 和BCPPO等，但大规模生产的尚未见报道。目前国内生产的近百种阻燃剂，氯化石腊用量占 75%，无机阻燃剂用量所占的比例为6%，含磷和溴阻燃剂用量所占比例为20%左右，前者以 小分子量的液体磷酸酯类阻燃剂为主，应用性能不佳，无法满足聚酯阻燃纤维生产的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的即为制备无卤难燃聚酯。3 本专利技术的另一 目的即为用此难燃聚酯切片进行纺丝，制备难燃聚酯纤维。 本专利技术的技术解决方案是 无卤难燃聚酯，其特征在于所述的阻燃聚酯包括如下组分和含量(重量份) 组成 含量(重量份) 组分A 聚酯 60-100 组分B 次磷酸盐 0-20 组分C 含氮化合物 0-20 其中聚酯中的二元醇的碳元素来源于生物原料。聚酯是由二元醇和二元羧酸或其 衍生物縮聚得到的饱和产物。作为二元羧酸成分，可以列举的芳香族二羧酸有对苯二甲 酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸，甲基对苯二甲酸、甲基间苯二甲酸等烷基取代的苯二甲酸，萘 二羧酸(2，6-萘二羧酸、2，7-萘二羧酸、1，5-萘二羧酸等)，联苯基二羧酸(4，4'-双苯基 二羧酸、3， 4'-双苯基二羧酸等)，二苯氧基乙烷二羧酸等二苯氧基烷二羧酸，二苯基醚二 羧酸，二苯基甲烷二羧酸、二苯基乙烷二羧酸等二苯基烷二羧酸，二苯基酮二羧酸等或其衍生物。优选对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸，甲基对苯二甲酸。更优选对苯二甲酸、间 苯二甲酸。作为所述二羟基成分，主要为乙二醇，l，3-丙二醇及1，4-丁二醇。 其中次磷酸盐结构如下 <formula>formula see original document page 4</formula> 其中Rl为氢，甲基，乙基或碳原子总数少于20的烷基，或为甲氧基，乙氧基或碳原 子数少于20的烷氧基，R2为氢，甲基，乙基或碳原子数少于20的烷基，或为甲氧基，乙氧基 或碳原子数少于20的烷氧基，R1和R2可以相同也可以不相同。M为金属元素，M可以为铝， 锌，镁或钙，钡元素 其中含氮化合物主要是指三聚氰胺，三聚氰胺氰脲酸盐，三聚氰胺磷酸盐，三聚氰 胺聚磷酸盐以及其他三聚氰胺衍生物。 除聚酯基体和玻璃纤维外，可含有已知的添加剂如稳定剂、抗氧剂、偶联剂以及增塑剂或层状硅酸盐，其不影响聚酯纤维阻燃抗滴落性能的提高。抗氧剂主要包括亚磷酸酯(2，4一二特丁基苯基)S旨、亚磷酸苯二异癸酯、三(壬基代苯基)亚磷酸酯或亚磷酸三(壬基苯酯)、季戊四醇双亚磷酸酯二 (2，4一二特丁基苯基)酯中的一种或多种，偶联剂主要包括KH560, KH550等，层状硅酸盐主要为蒙脱土，云母等。 阻燃聚酯包括如下组分和含量(重量份) 组成 含量(重量份) 组分A 聚酯 60-100 组分B 次磷酸盐 0-20 组分C 含氮化合物 0-20 先将60-100组分A与组分B，组分C 一起熔融共混，制成共混切片，再将共混切 片熔融纺丝，所述纺丝温度为240-295t:，进入计量泵、计量后压至组件中、通过喷丝板喷出、冷却后，以2500-4000m/min的纺丝速度进行巻取，从而制成无卤难燃非滴落聚酯纤维； 或者，以800-4000m/min的速度经过60_150°C的第一热辊，以3000-6000m/min的速度经 过温度为80-170°C的第二热辊后巻取，从而制得无卤难燃非滴落聚酯纤维，无卤难燃聚酯 纤维可进一步经假捻热拉伸加工成DTY假捻丝，拉伸倍率为1. 2-2. 5，变形热箱的温度为 150-220。C，定型热箱的温度为130-220。C，加工速度为400m/min以上，从而制得无卤难燃 聚酯纤维。 以下为阻燃聚酯及其织物评价方法. —、燃烧用样品(切片)的制作及其燃烧评价方法 1.选取长度为10cm的挤出共混样条. 2.将样条按图所示放入线圈中. 3.火源的火焰大小调节至2cm。 4.火焰从下面开始接炎。这时样品可能会产生收縮，但是不要移动火焰。 5.接炎10秒后将火源移除，测量残留火焰燃烧的时间即残炎时间。 6.火焰熄灭后，将火源调节至可以燃烧的位置。 7.将步骤(3) (5)反复，直至样品燃烧尽，调节次数就是接炎回数。 二、燃烧用样品(织物)的制作方法(溶着法) 1、将桶编物进行精炼(药剂碳酸钠2g/L，界面活性剂0. 2g/L，温度60°C ，时间30 分钟) 2、精炼后的布热定型(或者熨烫)，除皱、松弛之后放置。(热定型温度18(TC，定 型时间90秒) 3、热定型后的布，测定克本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无卤难燃聚酯，其特征在于：所述的难燃聚酯包括如下组分和重量份：　　组成　重量份　　组分Ａ　聚酯　６０－１００　　组分Ｂ　次磷酸盐　０－２０　　组分Ｃ　含氮化合物　０－２０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小青，成娟，青山雅俊，
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]