阻燃纤维和阻燃长丝及其生产工艺制造技术

提供了由包括以下物质的成分形成的纤维或长丝：（ａ）至少一种成纤热塑性聚合物以及（ｂ）至少一种多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物。多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物具有至少约５０ｗｔ％的溴含量以及在约５０００到约４０，０００范围内的ＧＰＣ重均分子量或至少约６００，０００的ＧＰＣ重均分子量。当成纤热塑性聚合物为聚酯时，多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物以耐燃量或阻燃量存在。当成纤热塑性聚合物为聚酰胺时，多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物为纤维或长丝的至少约２ｗｔ％。当成纤热塑性聚合物为聚烯烃时，存在至少一种增效剂且多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物不超过纤维或长丝的约１５ｗｔ％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热塑性纤维和长丝，所述热塑性纤维和长丝包括其中热塑性物质为与 溴化苯乙烯类聚合物一起为阻燃的聚酯、聚酰胺、聚烯烃或丙烯酸类的那些。背景尽管合成纤维材料具有多种优良的物理性质和化学性质，但共同的缺点是它们易 于燃烧的倾向，因为这个原因，这些合成纤维材料通常被经受整理处理以便获得阻燃性。整 理处理方法的实例包括浸涂和喷涂。涂层的一个明显的优势是它们可以随时间脱落。令人遗憾地，在合成纤维材料中使用阻燃添加剂可以导致不期望的显色或白化。 换句话说，这些添加剂可以不利地影响合成纤维的颜色。在许多应用中，该显色问题是不期 望的或不能接受的。此外，当与合成纤维材料共混时，阻燃添加剂倾向于在混合物中形成不均勻分布， 且因此得到不均勻的阻燃纤维，该阻燃纤维具有差的机械性能。与不均勻性相关的问题对 于较细的纤维更显著。具体地，如果阻燃添加剂在挤压之前没有与合成纤维材料完全混合， 那么阻燃添加剂倾向于聚结到其自身，在挤压熔体中产生了团块，堵塞了喷丝头过滤器或 孔或在所得到的连续长丝中产生疵点。这样的聚结团块还必定产生其中将缺乏阻燃添加剂 的其它区域以及因此降低的阻燃有效性。具体地，溴化聚苯乙烯时常缺乏它们的颜色特征。包含阻燃剂的产品的制造者通 常发现其有利于获得不会将过多的颜色赋予产品或不会另外干扰适用于给定产品的配色 规范的阻燃剂。因此，一般来说，溴化苯乙烯类聚合物的颜色越弱(即，阻燃剂越白)越好。 然而，白色的高熔点阻燃剂最终通常不能作为纤维中的白色颜料，使得纤维着色更困难，因 为必需克服阻燃剂的白色。此外，相对少的阻燃剂与聚酰胺(尼龙)良好地起作用，这至少部分是因为聚酰胺 是高熔点的。在180°C下，在炉内老化一星期后，聚酰胺与阻燃剂的共混物倾向于显色。如果可以找到形成阻燃剂与成纤热塑性聚合物的更均勻混合物的方法，使得可以 形成更均勻的纤维，这将具有相当大的优势。如果这种混合物中使用的阻燃剂展示最少的 显色且同时不会作为白色颜料，这将是另外有利的。专利技术概述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物与成纤热塑性聚合物相容，并为成纤热塑性聚合 物提供阻燃性或至少更大的耐燃性。对由聚酯形成的纤维来说，至少以高的拉伸比，包含多 溴化阴离子型苯乙烯类聚合物的纤维中的火焰蔓延速率为不包含阻燃剂的可比拟的纤维 中观察到的速率的一半。当多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物存在于纤维中时，由聚酰胺形 成的纤维具有更大的峰值应变(strain at peak)和更大的断裂应变，这是一个令人^C喜的 结果；另外，包含多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物的聚酰胺纤维中的一些在NF P92-504阻 燃性测试中表现得非常好。对由聚烯烃形成的至少一些纤维来说，包含多溴化阴离子型苯 乙烯类聚合物的那些纤维自动熄灭，而不包含阻燃剂的聚烯烃纤维不会自动熄灭。因此，在 由这些热塑性聚合物形成的纤维中存在多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物是有利的。多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物具有比多溴化非阴离子型苯乙烯类聚合物低的 粘度和高的热稳定性，这是诸如熔体混合和纤维纺丝的工艺中的一种优势。由于多溴化阴 离子型苯乙烯类聚合物与成纤热塑性聚合物的相容性，在纤维和长丝的形成阶段中引入多 溴化阴离子型苯乙烯类聚合物消除了稍后处理为阻燃织物的需要，且由多溴化阴离子型苯 乙烯类聚合物与成纤热塑性聚合物的均质混合物赋予的阻燃性期望是相对永久性的，这与 涂料不同。此外，多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物通常形成相对均质的混合物且因此得到更 均勻的纤维。因为更大的均勻性，所以还可以获得包含阻燃剂且仍保持良好的机械性能的 更细的(更薄的)纤维。更大的均勻性的其它优势是，混合物很少可能会堵塞喷丝头孔，且 所产生的纤维或长丝将具有很少的其中不存在阻燃剂的区域。此外，多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物已被发现展示出最少的显色。具体地，使用 多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物与聚酰胺能够减少颜色形成。甚至当阴离子型苯乙烯类聚合物的溴含量为67衬％或更高时，多溴化阴离子型苯 乙烯类聚合物的这些期望的性质是存在的。此外，这些多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物在 热处理条件下释放最少量的卤化氢，由此大大减少了聚合物处理操作过程中出现处理设备 腐蚀的机会。本专利技术的一个实施方案为由包括以下物质的成分形成的纤维或长丝(a)至少一 种多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物，以及(b)至少一种成纤热塑性聚合物。多溴化阴离子 型苯乙烯类聚合物具有至少约50wt %的溴含量以及在约5000到约40，000范围内的GPC重 均分子量或至少约600，000的GPC重均分子量。当成纤热塑性聚合物为聚酯时，多溴化阴 离子型苯乙烯类聚合物以耐燃量或阻燃量存在。当成纤热塑性聚合物为聚酰胺时，多溴化 阴离子型苯乙烯类聚合物为纤维或长丝的至少约。当成纤热塑性聚合物为聚烯烃时， 存在至少一种增效剂且多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物不超过纤维或长丝的约15wt%。本专利技术的另一个实施方案为用于产生纤维或长丝的工艺，所述工艺包括熔体纺丝 以下物质(a)至少一种成纤热塑性聚合物，以及(b)至少一种多溴化阴离子型苯乙烯类 聚合物。多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物具有至少约50wt%的溴含量以及在约5000到约 40，000范围内的GPC重均分子量或至少约600，000的GPC重均分子量。成纤热塑性聚合 物和多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物是成比例的，使得当成纤热塑性聚合物为聚酯时，多 溴化阴离子型苯乙烯类聚合物以耐燃量或阻燃量存在，当成纤热塑性聚合物为聚酰胺时， 多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物为纤维或长丝的至少约，且当成纤热塑性聚合物为 聚烯烃时，存在至少一种增效剂且多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物不超过纤维或长丝的约 15wt%。本专利技术的又一个实施方案为母料，所述母料包括(a)至少一种多溴化阴离子型 苯乙烯类聚合物，以及(b)至少一种成纤热塑性聚合物，其中多溴化阴离子型苯乙烯类聚 合物为所述母料的至少约30wt%。多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物具有至少约50衬％的 溴含量以及在约5000到约40，000范围内的GPC重均分子量或至少约600，000的GPC重均 分子量。当成纤热塑性聚合物为聚酯时，多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物以耐燃量或阻燃 量存在。当成纤热塑性聚合物为聚酰胺时，多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物为纤维或长丝 的至少约2wt %。当成纤热塑性聚合物为聚烯烃时，存在至少一种增效剂且多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物不超过纤维或长丝的约15wt%。本专利技术中使用的阻燃剂多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物为溴化苯乙烯类聚合物， 优选溴化阴离子型聚苯乙烯。这些多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物具有至少约50wt%，优 选至少约60wt%，且更优选至少约67wt%的溴含量。除非另作说明，否则关于多溴化阴离 子型苯乙烯类聚合物的所有衬％和ppm水平是基于溴化苯乙烯类聚合物的总重量。 本专利技术的这些和其它实施方案和特征从随后的描述和所附的权利要求中将更进 一步是明显的。专利技术的进一步详述不期望受到理论束缚，认为多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物的低分子量导致与成 纤聚合物更好的相容性，且因此更好的共混以及阻燃剂的更均勻分布，从而得到更均勻的 混合物，这产生更均勻的纤维和长丝。同样不期望受到理论束缚，认为低分子量溴化阴离子 型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由包括以下物质的成分形成的纤维或长丝：（ａ）至少一种多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物，其中所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物具有至少约５０ｗｔ％的溴含量以及在约５０００到约４０，０００范围内的ＧＰＣ重均分子量或至少约６００，０００的ＧＰＣ重均分子量；以及（ｂ）至少一种成纤热塑性聚合物，其中当所述成纤热塑性聚合物为聚酯时，所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物以耐燃量或阻燃量存在，当所述成纤热塑性聚合物为聚酰胺时，所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物为所述纤维或长丝的至少约２ｗｔ％，且当所述成纤热塑性聚合物为聚烯烃时，存在至少一种增效剂且所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物不超过所述纤维或长丝的约１５ｗｔ％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-10-30 11/928,900一种由包括以下物质的成分形成的纤维或长丝(a)至少一种多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物，其中所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物具有至少约50wt％的溴含量以及在约5000到约40,000范围内的GPC重均分子量或至少约600,000的GPC重均分子量；以及(b)至少一种成纤热塑性聚合物，其中当所述成纤热塑性聚合物为聚酯时，所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物以耐燃量或阻燃量存在，当所述成纤热塑性聚合物为聚酰胺时，所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物为所述纤维或长丝的至少约2wt％，且当所述成纤热塑性聚合物为聚烯烃时，存在至少一种增效剂且所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物不超过所述纤维或长丝的约15wt％。2.如权利要求1所述的纤维或长丝，其中所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物具有在 约20，000到约30，000范围内的GPC重均分子量。3.如权利要求1所述的纤维或长丝，其中当所述成纤热塑性聚合物为聚酯时，所述多 溴化阴离子型苯乙烯类聚合物不超过所述纤维或长丝的约15wt%，当所述成纤热塑性聚合 物为聚酰胺时，所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物为所述纤维或长丝的至少约5wt%，当 所述成纤热塑性聚合物为聚烯烃时，所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物不超过所述纤维 或长丝的约IOwt %。4.如权利要求1所述的纤维或长丝，其中当所述成纤热塑性聚合物为聚酯时，所述聚 酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯、聚对 苯二甲酸环己烷二甲醇酯/聚间苯二甲酸环己烷二甲醇酯或聚对苯二甲酸丙二醇酯；其中 当所述成纤热塑性聚合物为聚酰胺时，所述聚酰胺为尼龙_6 (聚己内酰胺)、尼龙-6，6、尼 龙_6，12、尼龙-12 (聚月桂内酰胺)或高温尼龙；且其中当所述成纤热塑性聚合物为聚烯 烃时，所述聚烯烃为聚丙烯。5.如权利要求1所述的纤维或长丝，其中所述成纤热塑性聚合物为聚烯烃，其中所述 聚烯烃为聚丙烯，且其中所述增效剂为所述纤维或长丝的至少约0. 5wt%。6.如权利要求1所述的纤维或长丝，其中所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物的所述 溴含量为至少约60wt%，且其中所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物为溴化阴离子型聚苯 乙火布ο7.如权利要求1所述的纤维或长丝，其中所述成纤热塑性聚合物为聚酯，其中所述聚 酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯、聚对 苯二甲酸环己烷二甲醇酯/聚间苯二甲酸环己烷二甲醇酯或聚对苯二甲酸丙二醇酯，其 中所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物为溴化阴离子型聚苯乙烯，且其中所述多溴化阴 离子型苯乙烯类聚合物具有在约20，000到约30，000范围内的GPC重均分子量或至少约 600，000的GPC重均分子量。8.如权利要求1所述的纤维或长丝，其中所述成纤热塑性聚合物为聚酰胺，其中所述 聚酰胺为尼龙_6 (聚己内酰胺)、尼龙_6，6、尼龙-6，12、尼龙-12 (聚月桂内酰胺)或高温 尼龙，其中所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物为溴化阴离子型聚苯乙烯，且其中所述多 溴化阴离子型苯乙烯类聚合物具有在约20，000到约30，000范围内的GPC重均分子量或至 少约600，000的GPC重均分子量。9.如权利要求1所述的纤维或长丝，其中所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物通过溴化阴离子型苯乙烯类聚合物而产生，所述阴离子型苯乙烯类聚合物通过分批工艺产生，所 述工艺包括将液态饱和烃稀释剂和醚促进剂装入反应器中；以及然后A)(i)以一定的量将有机锂引发剂的饱和烃溶液装入所述反应器中，所述量提供基 于将被添加的苯乙烯类单体的总量的约lmol%到约10mol%范围内的有机锂引发剂，随 后(ii)受控地添加所述苯乙烯类单体，使得所得到的反应混合物的温度维持在或低于约 55 °C,或者 B)同时将(i)苯乙烯类单体和(ii)有机锂引发剂的饱和烃溶液的单独进料供入到所 述反应器中，所述进料被维持在一定的速率，以提供一定量的有机锂引发剂的添加，所述量 在基于将被添加的苯乙烯类单体的总量的约lmol%到约10mol%的范围内，所得到的反应 混合物的温度被维持在或低于约55°C且进料(ii)比进料(i)具有更短的持续时间。10.如权利要求9所述的纤维或长丝，其中当所述成纤热塑性聚合物为聚酯时，所述多 溴化阴离子型苯乙烯类聚合物不超过所述纤维或长丝的约15wt%，当所述成纤热塑性聚合 物为聚酰胺时，所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物为所述纤维或长丝的至少约5wt%，且 当所述成纤热塑性聚合物为聚烯烃时，所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物不超过所述纤 维或长丝的约IOwt %。11.如权利要求9所述的纤维或长丝，其中所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物的所 述溴含量为至少约60wt%，且其中所述多溴化阴离子型苯乙烯类聚合物为溴化阴离子型聚 苯乙炼。12.如权利要求11所述的纤维或长丝，其中所述溴化阴离子型聚苯乙烯具有在约 20，000到约30，000范围内的GPC重均分子量或至少约600，000的GPC重均分子量。13.如权利要求9所述的纤维或长丝，其中当所述成纤热塑性聚合物为聚酯时，所述聚 酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔A德施里维，乔恩香农里德，道格拉斯W卢瑟，塞缪尔G托马斯，亚瑟G马克，
申请(专利权)人：雅宝公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]