一种阳离子可染阻燃抗熔滴共聚酯及其制备方法技术

本发明专利技术涉及共聚酯的技术领域，公开了一种阳离子可染阻燃抗熔滴共聚酯及其制备方法，所述共聚酯的原料包括对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸

【技术实现步骤摘要】
一种阳离子可染阻燃抗熔滴共聚酯及其制备方法


[0001]本专利技术涉及共聚酯的
，尤其是涉及一种阳离子可染阻燃抗熔滴共聚酯及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚酯，PET)是由对苯二甲酸和乙二醇缩聚得到的半芳香族聚合物。因其具有优异的综合性能，而被应用于合成纤维、包装材料和工程塑料等诸多领域。PET纤维(即“涤纶”)具有高模量、高强度、高弹性、保形性和耐热性等优点已成为了合成纤维中产量最大，用途最广的纤维品种，目前用量占据纤维市场的50％以上。但因脂肪族链段的存在，PET十分易燃，其极限氧指数(LOI)为21～22％，且其燃烧时易产生大量的脂肪族自由基、羟基自由基和氢自由基，不仅会加速材料的分解，加快火焰的传播，更会释放有毒有害烟气，危害逃生人员。同时PET在高温下的熔体黏度很低，其在燃烧时极易产生熔滴，造成人员烫伤。随着聚酯产品的广泛使用，其易燃、易释放有毒有害烟气和易熔滴的缺点给人们的日常生活带来了十分严重的火灾威胁。一旦火灾发生，将极有可能造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。因此，对聚酯的阻燃抗熔滴改性迫在眉睫。
[0003]随着对聚酯阻燃改性的深入研究，各种阻燃剂和阻燃方法发展迅速。聚酯用阻燃剂可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂，无机阻燃剂使用方便但阻燃效果不理想、添加量大给聚酯的物理机械性能造成很大影响，有机阻燃剂包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂和氮系阻燃剂。卤系阻燃剂阻燃效果好但不环保；磷系阻燃剂与聚合物相容性好但是出现了与聚酯共聚生产能耗大、与聚酯共混不耐析出等问题；氮系阻燃剂无卤低毒但是单一使用时阻燃效率低，需要与其他阻燃剂复配才能达到较好的阻燃效果。磷氮协同阻燃剂阻燃效果优于单一的氮系阻燃剂，但是多组分作用也需要解决阻燃剂与聚酯良好分散性的问题。另外，常规阻燃剂应用到聚酯体系中，织物染色后色牢度相较于未经阻燃改性有所下降；同时，阻燃织物染色后相较于未染色阻燃织物的阻燃性能有所降低。
[0004]为解决这一问题，公开号为CN101864612A的专利公开了一种阳离子可染的无卤阻燃聚酯纤维的制备方法，将间苯二甲酸磺酸钠与2
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羧乙基苯基次磷酸与去离子加入反应容器中，反应结束后，过滤出反应生成物，烘干得到阳离子可染阻燃复合物；然后将其与对苯二甲酸、乙二醇、催化剂反应，出料得到阳离子可染阻燃聚酯切片。其不足之处在于，间苯二甲酸磺酸钠与2
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羧乙基苯基次磷酸仅是物理共混效果，且2
‑
羧乙基苯基次磷酸直接参与PET酯化会产生热降解反应，不利于PET后期聚合反应。
[0005]公开号为CN114000226A的专利公开了一种阳离子可染阻燃高强聚酯纤维的制备方法，分别先将间苯二甲酸磺酸钠和磷系本征阻燃剂分别于乙二醇进行酯化反应，作为低聚物A、B，然后将低聚物A、B与对苯二甲酸乙二醇酯进行缩聚反应，得到阳离子可染阻燃聚酯母粒。但是，该方法与上述专利相同，均只从阳离子可染和阻燃两方面内容展开，各功能组分不存在阻燃性能的协同增强效果。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种阳离子可染阻燃抗熔滴共聚酯及其制备方法，通过各功能组分的相互配合协同，达到良好的增强阻燃效果，而且不影响PET聚合过程和后续加工性能，得到阻燃抗熔滴性能优异且染色性能良好的共聚酯。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：第一方面，本专利技术提供了一种阳离子可染阻燃抗熔滴共聚酯，所述共聚酯的原料包括对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸
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磺酸盐改性三聚氰胺盐、磷系反应型阻燃剂和季戊四醇；所述间苯二甲酸
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磺酸盐改性三聚氰胺盐的添加量占共聚酯重量的1～5％；所述磷系反应型阻燃剂的添加量为使得磷元素占共聚酯重量的5000～7000ppm；所述季戊四醇的添加量占共聚酯重量的1～5％。
[0008]本专利技术中磷系反应型阻燃剂作为聚酯本征阻燃功能组分，间苯二甲酸
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磺酸盐改性三聚氰胺盐和季戊四醇作为添加阻燃改性组分，达到协同增强阻燃机理，并且直接参与到聚酯聚合过程，有效解决相容性和分散性问题，不影响后续加工性能。
[0009]具体地，上述协同增强阻燃机理包括以下三个方面：第一，磷系反应型阻燃剂作为主要的阻燃组分，燃烧过程中形成磷酸作为脱水剂，并促进成炭；磷酸可吸热，阻止CO氧化为CO2；凝聚相表面形成一层薄薄的玻璃状的或液态的保护层。因此，降低了氧气扩散和气相与固相之间的热量和质量传递，抑制了炭氧化过程，降低了含磷阻燃剂受热分解，发生如下变化：磷系阻燃剂
→
偏磷酸
→
磷酸
→
聚偏磷酸。聚偏磷酸是不易挥发的稳定化合物，具有强脱水性，形成致密炭层使得聚合物表面与空气隔绝。同时，聚合物燃烧时，含磷化合物会产生PO
·
游离基，会捕获火焰区域的活性H
·
或HO
·
，降低火焰中H
·
或HO
·
的浓度，即PO
·
+H
·
＝HPO，让燃烧链式反应无法持续下去。
[0010]第二，三聚氰胺盐作为典型的氮系阻燃剂，一方面通过燃烧过程中受热分解生成的N2，CO2，H2O等不可燃气体，稀释可燃气体的浓度、降低材料表面的温度，抑制连锁反应的进行。另一方面，在受热时三聚氰胺盐彼此之间能够发生交联作用，在材料表面形成炭层，起到了隔绝热量、氧气、抑制烟气的作用，从而实现抗熔滴作用。间苯二甲酸
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磺酸盐在燃烧过程中由于金属阳离子的聚集作用，加速表面成炭，同时与三聚氰胺盐的共价作用，提高气相阻燃效率，达到协同增强阻燃机理。
[0011]第三，季戊四醇作为典型的含碳高的多羟基化合物可作为膨胀型阻燃体系的成炭剂。
[0012]因此，通过本征阻燃磷系阻燃剂作为酸源，间苯二甲酸
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磺酸盐改性三聚氰胺盐作为气源，季戊四醇作为炭源，形成氢键相互桥接，改性组分相互协同，燃烧迅速炭化的膨胀型阻燃体系，实现高效阻燃抗熔滴效果。
[0013]另外，间苯二甲酸
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磺酸盐除了作为阻燃抗熔滴改性剂外，也作为阳离子可染聚酯中典型的改性剂，因此能够实现阻燃抗熔滴的同时，聚酯染色性能得到显著提高。织物染色后色牢度相较于未经阻燃改性织物的色牢度并未降低，同时，阻燃织物染色后相较于未染色阻燃织物的阻燃性能也并未降低。
[0014]作为优选，所述间苯二甲酸
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磺酸盐改性三聚氰胺盐的制备方法包括如下步骤：将间苯二甲酸
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磺酸盐、酰化催化剂、缩合剂加入有机溶剂中溶解，并置于冰浴中搅拌；再加入缚酸剂，继续冰浴搅拌；再加入三聚氰胺盐，室温下反应；再加入乙酸，回流搅拌后静
置，得到固体沉淀，经后处理，得到间苯二甲酸
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磺酸盐改性三聚氰胺盐。
[0015]将阳离子可染改性剂间苯二甲酸
‑5‑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抗熔滴共聚酯，其特征在于，所述共聚酯的原料包括对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸
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磺酸盐改性三聚氰胺盐、磷系反应型阻燃剂和季戊四醇；所述间苯二甲酸
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磺酸盐改性三聚氰胺盐的添加量占共聚酯重量的1~5%；所述磷系反应型阻燃剂的添加量为使得磷元素占共聚酯重量的5000~7000ppm；所述季戊四醇的添加量占共聚酯重量的1~5%。2.如权利要求1所述阳离子可染阻燃抗熔滴共聚酯，其特征在于，所述间苯二甲酸
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磺酸盐改性三聚氰胺盐的制备方法包括如下步骤：将间苯二甲酸
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磺酸盐、酰化催化剂、缩合剂加入有机溶剂中溶解，并置于冰浴中搅拌；再加入缚酸剂，继续冰浴搅拌；再加入三聚氰胺盐，室温下反应；再加入乙酸，回流搅拌后静置，得到固体沉淀，经后处理，得到间苯二甲酸
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磺酸盐改性三聚氰胺盐。3.如权利要求2所述阳离子可染阻燃抗熔滴共聚酯，其特征在于，所述间苯二甲酸
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磺酸盐、酰化催化剂、缩合剂、缚酸剂和三聚氰胺盐的质量比为1：2~3：2~3：2~3.5：2~3；所述间苯二甲酸
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磺酸盐在有机溶剂中含量为20~40mg/mL。4.如权利要求2或3所述阳离子可染阻燃抗熔滴共聚酯，其特征在于，所述酰化催化剂为1
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羟基苯并三唑；所述缩合剂为1
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乙基
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(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐；所述缚酸剂为三乙胺；所述有机溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺。5.如权利要求2或3所述阳离子可染阻燃抗熔滴共聚酯，其特征在于，所述冰浴中搅拌的时间为20~30min；所述继续冰浴搅拌的时间为30~60m...

【专利技术属性】
技术研发人员：于文广，王松林，张顺花，杨新华，胥荣威，龚兰轩，李爽新，何聪，都恒旭，
申请(专利权)人：浙江恒逸石化研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：