【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚酯工业长丝领域，涉及一种增柔阻燃剂及高强柔性阻燃聚酯工业丝的制备方法。
技术介绍
1、高强、粗旦的聚酯工业丝凭借着优异的力学性能、稳定的化学性、成熟的加工技术和较低的成本，被认为是一种极具性价比的高性能纤维，在安全气囊、轮胎帘子线、传送带、户外广告牌等工程领域有较广泛的应用。
2、但由于聚对苯二甲酸乙二醇酯中含苯环，分子链呈刚性，经充分拉伸热定型的聚酯工业丝柔韧性差（初始模量高、断裂伸长率低），柔韧性差是造成编织过程中强力损失以及织物易发生弯折破裂等问题的主要原因，影响聚酯工业丝力学性能在织物上的体现，限制了其在充气筏等对材料柔韧性有要求的领域的应用。
3、随着聚酯工业丝及其制品不断产业化发展，衍生出的一系列功能化产品，其中阻燃聚酯工业丝产品以其良好的抵抗燃烧能力在产业用纺织品领域得到广泛应用。聚酯工业丝阻燃改性需要达到工业丝及其制品在与火直接接触处时，其只能被烧焦且无明焰，在移走火源后可自行熄灭无余辉或阴燃等阻燃效果。实现这些阻燃功效的方法主要有共聚阻燃改性、共混阻燃改性、后整理阻燃改性等。共混阻燃改性是通过机械混合方法将阻燃剂加入到聚合物中，应用便捷，可操作性强，在聚合物改性研究中被广泛应用。目前共混阻燃改性聚酯工业丝的断裂强度会有一定程度的损失，难以满足阻燃聚酯工业丝在高端消防、军用领域的应用，例如wo2020/238688a1采用高分子量磷系阻燃剂与高粘聚酯切片共混熔融纺丝，断裂强度为6.0~7.5cn/dtex，loi值（极限氧指数值）≥32%，又例如cn110528109a对自
4、因此，有必要研发一种能够提高聚酯工业丝的柔性和阻燃性能，同时避免聚酯工业丝的机械性能损失的添加剂，进而由其制得柔性、阻燃性能和机械性能均优良的聚酯工业丝。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种高强柔性阻燃聚酯工业丝及其制备方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种增柔阻燃剂，为表面接枝聚二甲基硅氧烷的二氧化硅。
4、本专利技术的增柔阻燃剂作为添加剂加入到聚酯工业丝中后既能提高聚酯工业丝的柔性，又能提高聚酯工业丝的阻燃性能，还能避免对聚酯工业丝的机械性能产生不良影响。
5、作为优选的技术方案：
6、如上所述的一种增柔阻燃剂，聚二甲基硅氧烷的聚合度n为15~40，如此可保证增柔阻燃剂的制备难度低，能耗低，分子量分布窄，质量高，保证增柔阻燃剂作为添加剂加入到聚酯工业丝中后，能够发挥增柔作用和阻燃作用且不会对聚酯工业丝的力学性能产生不良影响。
7、如上所述的一种增柔阻燃剂，二氧化硅表面聚二甲基硅氧烷的接枝率为3~10%，如此可保证增柔阻燃剂作为添加剂加入到聚酯工业丝中后，既能够较好地发挥增柔作用，又能够较好地发挥阻燃作用。
8、本专利技术还提供制备如前任一项所述的一种增柔阻燃剂的方法，将二氧化硅与羟基封端的聚二甲基硅氧烷进行接枝反应，即得增柔阻燃剂。
9、作为优选的技术方案：
10、如上所述的方法，具体过程为：将环状有机硅氧烷、促进剂和碱性催化剂加入有冷凝回流装置和搅拌装置的反应容器中，在氮气或惰性气体保护以及搅拌的条件下，于90~130℃下反应1~3h后（这一步发生开环聚合反应得到聚二甲基硅氧烷），加入水和正硅酸乙酯，再在氮气或惰性气体保护以及搅拌的条件下，于60~90℃下反应3~6h（这一步正硅酸乙酯发生水解反应产生二氧化硅，水与聚二甲基硅氧烷发生反应产生羟基封端的聚二甲基硅氧烷，羟基封端的聚二甲基硅氧烷与二氧化硅的表面羟基发生接枝反应），经后处理（减压蒸馏，搅拌至无馏分馏出，停止搅拌，冷却至室温，水洗离心）即得增柔阻燃剂，其中，环状有机硅氧烷为二甲基环硅氧烷（dmc）；本专利技术在碱催化条件下原位制备增柔阻燃剂，相对于常规制备好二氧化硅后再对其改性处理的方法步骤简单，反应方程式如图2所示。
11、如上所述的方法，环状有机硅氧烷、促进剂、碱性催化剂、水和正硅酸乙酯的质量比为44~56:1.8~3.3:3.5~7.1:12~16:32~40；促进剂为乙二醇、三乙胺和二月桂酸二丁基锡中的一种以上；碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾和四甲基氢氧化铵中的一种以上。
12、本专利技术还提供如前任一项所述的一种增柔阻燃剂的应用，以增柔阻燃剂和低粘聚酯切片为主要原料制得增柔阻燃聚酯母粒后，将其与高粘聚酯切片进行熔融共混纺丝制得高强柔性阻燃聚酯工业丝，其中，低粘聚酯切片的特性粘度为0.65~0.68dl/g，高粘聚酯切片的特性粘度为1.05~1.20dl/g；如果将增柔阻燃剂直接加入聚酯中，增柔阻燃剂难以分散均匀；如果将增柔阻燃剂引入到聚酯分子链中，制备柔性阻燃聚酯切片，由于聚酯的主链结构被破坏，难以增粘到聚酯工业丝所需的粘度；本专利技术先以增柔阻燃剂和低粘聚酯切片为主要原料制得增柔阻燃聚酯母粒，再将增柔阻燃聚酯母粒与高粘聚酯切片进行熔融共混纺丝，有效解决了前述两个问题。
13、作为优选的技术方案：
14、如上所述的应用，增柔阻燃聚酯母粒的制备过程为：按重量百分数计，将70~85%的低粘聚酯切片、15~30%的增柔阻燃剂与余量的抗氧化剂预混合后，采用双螺杆挤出机对混合物进行熔融共混、挤出后，进行冷却、造粒、干燥，即得增柔阻燃聚酯母粒。
15、如上所述的应用，增柔阻燃聚酯母粒与高粘聚酯切片的质量比为5~10:90~95，熔融共混纺丝采用纺丝、拉伸一步法工艺，熔融共混纺丝的工艺参数包括：螺杆温度280~310℃，后牵伸一辊温度60~70℃，后牵伸一辊速度500~650m/min，后牵伸二辊温度90~100℃，后牵伸三辊温度125~135℃，后牵伸四辊温度210~240℃，后牵伸五辊温度140~150℃，卷绕速度3000~3500m/min。
16、如上所述的应用，高强柔性阻燃聚酯工业丝的断裂强度≥7.6cn/dtex，断裂伸长率为15~30%，初始模量为40~80cn/dtex，loi值为32~36%，烟密度（比光密度）为9.42~21.13，在火焰下快速自熄，无任何熔滴，烟和气体释放明显减少；
17、现有技术的高强型聚酯工业丝的断裂伸长率为14~17%，本专利技术的高强柔性阻燃聚酯工业丝的断裂伸长率高于现有技术，现有技术的高强型聚酯工业丝的初始模量在100cn/dtex左右，本专利技术的高强柔性阻燃聚酯工业丝的初始模量明显低于现有技术，这是因为本专利技术的增柔阻燃剂的聚二甲基硅氧烷链段起增塑作用，提高了聚酯工业丝的柔性，聚酯工业丝受苯环存在以及较高的分子量的影响，刚性较大，增柔阻燃剂的加入破坏了大分子间氢键，并与聚酯大分子间形成无规则的松散氢键，分子链柔性增加，抵抗外力形变的能力下降，以至于初始模量下降，分子链易于伸展，分子链段之间也本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种增柔阻燃剂的制备方法，其特征在于，具体过程为：将环状有机硅氧烷、促进剂和碱性催化剂加入有冷凝回流装置和搅拌装置的反应容器中，在氮气或惰性气体保护以及搅拌的条件下，于90~130℃下反应1~3h后，加入水和正硅酸乙酯，再在氮气或惰性气体保护以及搅拌的条件下，于60~90℃下反应3~6h，经后处理即得增柔阻燃剂，其中，环状有机硅氧烷为二甲基环硅氧烷，增柔阻燃剂为表面接枝聚二甲基硅氧烷的二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的一种增柔阻燃剂的制备方法，其特征在于，环状有机硅氧烷、促进剂、碱性催化剂、水和正硅酸乙酯的质量比为44~50:1.8~3.3:3.0~5.1:12~14:32~39；促进剂为乙二醇、三乙胺和二月桂酸二丁基锡中的一种以上；碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾和四甲基氢氧化铵中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的一种增柔阻燃剂的制备方法，其特征在于，聚二甲基硅氧烷的聚合度n为15~40。
4.根据权利要求1所述的一种增柔阻燃剂的制备方法，其特征在于，二氧化硅表面聚二甲基硅氧烷的接枝率为3~10%。
5.一种高强柔性阻燃聚
6.根据权利要求5所述的一种高强柔性阻燃聚酯工业丝的制备方法，其特征在于，增柔阻燃聚酯母粒的制备过程为：按重量百分数计，将70~82%的低粘聚酯切片、15~30%的增柔阻燃剂与余量的抗氧化剂预混合后，采用双螺杆挤出机对混合物进行熔融共混、挤出后，进行冷却、造粒、干燥，即得增柔阻燃聚酯母粒。
7.根据权利要求6所述的一种高强柔性阻燃聚酯工业丝的制备方法，其特征在于，增柔阻燃聚酯母粒与高粘聚酯切片的质量比为5~10:90~95，熔融共混纺丝采用纺丝、拉伸一步法工艺，熔融共混纺丝的工艺参数包括：螺杆温度280~310℃，后牵伸一辊温度60~70℃，后牵伸一辊速度500~650m/min，后牵伸二辊温度90~100℃，后牵伸三辊温度125~135℃，后牵伸四辊温度210~240℃，后牵伸五辊温度140~150℃，卷绕速度3000~3500m/min。
...【技术特征摘要】
1.一种增柔阻燃剂的制备方法，其特征在于，具体过程为：将环状有机硅氧烷、促进剂和碱性催化剂加入有冷凝回流装置和搅拌装置的反应容器中，在氮气或惰性气体保护以及搅拌的条件下，于90~130℃下反应1~3h后，加入水和正硅酸乙酯，再在氮气或惰性气体保护以及搅拌的条件下，于60~90℃下反应3~6h，经后处理即得增柔阻燃剂，其中，环状有机硅氧烷为二甲基环硅氧烷，增柔阻燃剂为表面接枝聚二甲基硅氧烷的二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的一种增柔阻燃剂的制备方法，其特征在于，环状有机硅氧烷、促进剂、碱性催化剂、水和正硅酸乙酯的质量比为44~50:1.8~3.3:3.0~5.1:12~14:32~39；促进剂为乙二醇、三乙胺和二月桂酸二丁基锡中的一种以上；碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾和四甲基氢氧化铵中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的一种增柔阻燃剂的制备方法，其特征在于，聚二甲基硅氧烷的聚合度n为15~40。
4.根据权利要求1所述的一种增柔阻燃剂的制备方法，其特征在于，二氧化硅表面聚二甲基硅氧烷的接枝率为3~10%。
5.一种高强柔性阻燃聚酯工业丝的制备方法，其特征在于，以采用如权利要求1~4任一项所述的制备方法制得的增柔阻燃剂和低粘聚酯切片为主要原料制得增柔阻燃聚酯母粒...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵金广，张玉梅，杨大矛，张玥，张烨，范瑞玲，汤方明，孙娜，杨勇，卫婷，王丽丽，
申请(专利权)人：江苏恒力化纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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