CN101265620A - 一种共混阻燃型涤纶工业长丝及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种共混阻燃型涤纶工业长丝及其生产工艺，该共混阻燃型涤纶工业长丝中含有阻燃剂母粒，阻燃剂母粒与涤纶母粒的按照质量百分配比如下：聚对苯二甲酸乙二酯：90－95％；无机阻燃剂母粒：5.0－10.0％。其生产工艺包括固相聚合、纺丝和牵伸热定型过程，通过选择合理的共混改性剂以及合理的工艺过程与工艺参数，使得本发明的产品具有良好的永久性阻燃性能，并保持工业长丝所需的高强度高模量，广泛用于制作室内装饰材料，交通工具车船等铺设材料，工业用吊装、遮盖材料，军需材料，煤矿用输送带等。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有阻燃性能的，特别是共混阻燃型的涤纶工业长丝及其生产工艺，属涤纶工业长丝技术领域。
背景技术
阻燃性纺织品是随着纺织品不断产业化发展衍生出的一新系列功能化产品。该产品以其良好的抵抗燃烧能力近年来在产业用纺织品领域内得到广泛的应用，并有逐渐向服饰、装饰领域渗透趋势。从阻燃纺织品的阻燃机理看，其阻燃性能主要来自于其所采用的材料，所以在阻燃纺织材料上研究和开发是生产开发阻燃性的纺织品的主要途径，据报道过去三十年来世界各国在研究和开发阻燃纺织材料都投入了很大人力、物力和财力，尤其随着人们对防火安全意识的不断增强，促进了阻燃纺织纤维研究开发的步伐。从阻燃纺织纤维的研制发展上看，大都集中在有机高分子材料纺织用纤维上，共有三种发展方向。一是将阻燃材料应用于高分子材料的分子链中，称为共聚法。二是把阻燃材料与高分子材料进行混合加工，称为共混法。第三种是将阻燃材料配制为溶液对纺织高分子材料进行整理处理，称为后整理法，这三种工艺已在民用型纺织材料领域内发展起来。
产业用纺织品是首先被发展具有阻燃性能的主要纺织品，早在上世纪八十年代欧美国家已把阻燃性能纳入产业用纺织品的行业标准，以进一步提高产业用纺织品安全可靠性，但是作为产业用纺织品的原材料由于其生产工艺过程复杂，相应产品的性能要求高。所以在阻燃产品研制开发上都是采用一些本身难燃的材料如：玻璃纤维、碳纤维等无机非金属材料。这些材料生产过程复杂，原材料资源有限后加工难度大，所以生产成本一直居高不下，在一定程度上阻碍了阻燃性产业用纺织品的发展，随着涤纶工业纤维的生产技术和市场应用的迅速发展，对之进行阻燃性改性处理的技术也随之发展起来，与民用型涤纶纤维相比涤纶工业纤维的生产工艺路线长，工艺复杂，因而在阻燃性开发上存在一定的难度，特别是采用共混法改性时，由于阻燃母粒的加入，无法保证聚酯纤维的强度，因而不具备实用性。虽然在国外已有几家公司在努力采用各种方法生产阻燃性涤纶工业纤维，但到目前为止，都还处于开发期，尚未进入商业化、规模化生产。在我国涤纶长丝阻燃性发展上，目前只能停留在生产低强度民用长丝，在生产开发阻燃性涤纶工业长丝上目前属空白。随着社会经济的不断发展，人们对周围环境的防火安全越来越受到重视，相应对作为装饰材料、产业用纺织品的防火阻燃性能提出了更高的要求，所以阻燃性产业用纺织品的市场需求量迅速增长，这对于作为产业用纺织品的主要原材料涤纶工业纤维来说既是一发展的机会，又是在生产技术上进一步突破开展新型阻燃性产品的挑战。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种共混阻燃型涤纶工业长丝及其生产工艺，该涤纶工业长丝不仅具有高强度高模量，而且具有良好的阻燃性能。
本发明的技术方案：该共混阻燃型涤纶工业长丝中含有无机阻燃剂母粒，阻燃剂母粒与涤纶母粒的按照质量百分配比如下：
聚对苯二甲酸乙二酯 90-95％；
无机阻燃剂母粒 5.0-10.0％。
所述的无机阻燃剂母粒中按质量百分比计算，含无机阻燃剂20％-30％，含涤纶70％-80％。
所述的无机阻燃剂是氢氧化铝。
所述的无机阻燃剂是氢氧化镁。
所述的无机阻燃剂是硼酸锌。
按照所述的共混阻燃型涤纶工业长丝的生产工艺，包括固相聚合、纺丝和牵伸热定型工艺，具体包括以下步骤：
A、固相聚合：将常规原始粘度在0.64-0.69之间的低粘聚酯切片喂入固相聚合系统，在160-240℃温度下进行干燥结晶，然后在氧含量≤120ppm氮气保护下，经200-230℃高温使其分子链端基团再次发生缩聚反应，增长分子链以提高聚合度，获得高分子量聚合体，将粘度提高到0.99？.07之间，以纺制高活型阻燃涤纶工业长丝；
B、纺丝：在螺杆挤压机前安装一套注射计量装置将经过干燥的无机阻燃剂母粒按聚酯切片质量的5％-10％的比例同时喂入至螺杆挤压机，在螺杆挤压机内一方面通过300-340℃高温挤压将固态聚酯切片和阻燃剂母粒变成熔融纺丝液，另一方面通过螺杆的转动使二者进行预混合后形成均一的共混型熔体，两种共混型熔体经过三道静态混合后，在熔体的输送过程中进行进一步混合，形成更加均匀的共混型纺丝熔体，经过纺丝组件高压喷射成丝条，丝条通过一恒温恒湿的空调风进行均匀冷却形成初生纤维；
C、牵伸热定型：将从纺丝工艺中制成的初生纤维经过上0.4-1.0％耐高温非燃性特殊油剂后，使丝条获得良好的集中性和耐磨性，然后进行总牵伸比在5.0-6.3倍的多级高倍牵伸获得良好的物理机械性能，再经过150-250℃高温松弛热定型，获得良好的热稳定性能。
所述的恒温恒湿的空调风的温度为20±2℃，湿度为80±15％。
所述的耐高温非燃性油剂为常规耐高温油剂中添加质量百分含量为5-10％的液态磷化物的混合物。
由于本发明选择了合理的阻燃剂以及成分配比对涤纶工业长丝进行共混改性，特别是合理的工艺过程和工艺过程中参数的合理选择，本发明所得的涤纶工业长丝具有了良好的阻燃性能，且该阻燃性能具有永久性，其燃烧极限氧指数≥36，其他主要性能指标如下表所示：
| 项目 | 高强型(SF1) | 低收缩(SF2) |
| 断裂强度(cn/dtex) | ≥8.0 | ≥7.0 |
| 断裂强度CV％ | ≤4.0 | ≤4.0 |
| 断裂伸长％ | 14±2％ | 22±2％ |
| 断裂伸长CV％ | ≤8.0 | ≤8.0 |
| 干热收缩％ | 7.5±1.5％ | 0.8±0.5％ |
从上表看，本产品在具有良好的阻燃性能基础上，依然保持了工业长丝所需高强度高模量的特性，因此完全满足工业用长丝的要求，本发明的涤纶工业长丝可以广泛用于制作室内装饰材料，交通工具车船等铺设材料，工业用吊装、遮盖材料，军需材料，煤矿用输送带等
附图说明
附图1为本发明的生产工艺示意图。
具体实施方式
本发明的实施例：共混阻燃型涤纶工业长丝，采用无机阻燃剂母粒共混改性而得，阻燃剂母粒与涤纶母粒的按照质量百分配比如下：
聚对苯二甲酸乙二酯 90-95％；
无机阻燃剂母粒 5.0-10.0％。
无机阻燃剂母粒中按质量百分比计算，含氢氧化铝、氢氧化镁或硼酸锌无机阻燃剂20％-30％，含涤纶70％-80％。
所述的共聚阻燃型涤纶工业长丝的生产工艺，包括固相聚合、纺丝和牵伸热定型过程，如图1所示，具体步骤描述如下：
A、固相聚合：将常规原始粘度在0.64-0.69之间的低粘聚酯切片喂入固相聚合系统，在160-240℃温度下进行干燥结晶，然后在氧含量≤120ppm氮气保护下，经200-230℃高温使其分子链端基团再次发生缩聚反应，增长分子链以提高聚合度，获得高分子量聚合体，将粘度提高到0.99-1.07之间，以纺制高活型阻燃涤纶工业长丝；
B、纺丝：储存于干切片储罐1中的经固相聚合的高粘聚酯切片到达螺杆挤压机4，在阻燃剂母粒干燥罐2中的经干燥处理的阻燃剂母粒经过安装在螺杆挤压机4之前的注射计量装置3，按聚酯切片质量的5％-10％的比例同时喂入至螺杆挤压机4，在螺杆挤压机4内一方面通过300-340℃高温挤压将固态聚酯切片和阻燃剂母粒变成熔融纺丝液，另一方面通过螺杆的转动使二者进行预混合后形成均一的共混型熔体，两种共混型熔体经过熔体混合输送系统5的三道静态混合后，在熔体的输送过程中进行进一步混合，形成更加均匀的共混型纺丝熔体，经过纺丝组件熔体计量高压纺丝装置6高压喷射成丝条，丝条通过冷却固化装置7内温度为20±2℃，湿度为80±15％的恒温恒湿的空调风进行均匀冷却形成初生纤维；
C、牵伸热定型：将从纺丝工艺中制成的初生纤维经过上油装置11对其上0.4-1.0％(按照占初生纤维质量的百分比计算)耐高温、非燃性油剂(为常规耐高温油剂中添加质量百分含量为5-10％的液态磷化物的混合物)后，使丝条获得良好的集中性和耐磨性，然后在牵伸定型热辊8的前三道热辊中进行总牵伸比在5.0-6.3倍的多级高倍牵伸获得良好的物理机械性能，再经过牵伸定型热辊8的最后一道热辊150-250℃高温松弛热定型，获得良好的热稳定性能。
经上述处理的丝条再经过网络装置9，到达卷绕机10上卷绕成型即可。
Claims (8)
1. 一种共混阻燃型涤纶工业长丝，其特征在于：该共混阻燃型涤纶工业长丝中含有无机阻燃剂母粒，阻燃剂母粒与涤纶母粒的按照质量百分配比如下：
聚对苯二甲酸乙二酯 90-95％；
无机阻燃剂母粒 5.0-10.0％。
2. 根据权利要求1所述的共混阻燃型涤纶工业长丝，其特征在于：所述的无机阻燃剂母粒中按质量百分比计算，含无机阻燃剂20％-30％，含涤纶70％-80％。
3. 根据权利要求2所述的共混阻燃型涤纶工业长丝，其特征在于：所述的无机阻燃剂是氢氧化铝。
4. 根据权利要求2所述的共混阻燃型涤纶工业长丝，其特征在于：所述的无机阻燃剂是氢氧化镁。
5. 根据权利要求2所述的共混阻燃型涤纶工业长丝，其特征在于：所述的无机阻燃剂是硼酸锌。
6. 按照权利要求1至5任意一项权利要求所述的共混阻燃型涤纶工业长丝的生产工艺，包括固相聚合、纺丝和牵伸热定型工艺，其特征在于：该生产工艺具体包括以下步骤：
A、固相聚合：将常规原始粘度在0.64-0.69之间的低粘聚酯切片喂入固相聚合系统，在160-240℃温度下进行干燥结晶，然后在氧含量≤120ppm氮气保护下，经200-230℃高温使其分子链端基团再次发生缩聚反应，增长分子链以提高聚合度，获得高分子量聚合体，将粘度提高到0.99-1.07之间；
B、纺丝：在螺杆挤压机前安装一套注射计量装置将经过干燥的无机阻燃剂母粒按聚酯切片质量的5％-10％的比例同时喂入至螺杆挤压机，在螺杆挤压机内一方面通过300-340℃高温挤压将固态聚酯切片和阻燃剂母粒变成熔融纺丝液，另一方面通过螺杆的转动使二者进行预混合后形成均一的共混型熔体，两种共混型熔体经过三道静态混合后，在熔体的输送过程中进行进一步混合，形成更加均匀的共混型纺丝熔体，经过纺丝组件高压喷射成丝条，丝条通过一恒温恒湿的空调风进行均匀冷却形成初生纤维；
C、牵伸热定型：将从纺丝工艺中制成的初生纤维经过上0.4-1.0％耐高温非燃性油剂后，进行总牵伸比在5.0-6.3倍的牵伸，再经过150-250℃高温松弛热定型。
7. 根据权利要求6所述的共混阻燃型涤纶工业长丝的生产工艺，其特征在于：所述的恒温恒湿的空调风的温度为20±2℃，湿度为80±15％。
8. 根据权利要求6所述的共混阻燃型涤纶工业长丝的生产工艺，其特征在于：所述的耐高温非燃性油剂为常规耐高温油剂中添加质量百分含量为5-10％的液态磷化物的混合物。
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