CN101270506A - 磷系聚酯阻燃纤维及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磷系聚酯阻燃纤维及生产方法，纤维的主体是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；纤维中含有侧链磷系阻燃剂，且磷系阻燃剂的P含量为3000－9000ppm，TiO₂含量为0.05－2.5wt％。生产方法包括将形成阻燃纤维主体的聚酯加入磷系阻燃剂，进行熔融纺丝，进一步经卷绕拉伸、网络得到阻燃聚酯长丝，再经过后加工处理制得阻燃聚酯纤维。本发明所述阻燃丝具有良好的可纺性能，物理性能与普通聚酯纤维相近并且具有优良的阻燃效果。

Description

磷系聚酯阻燃纤维及生产方法

技术领域：

本发明涉及一种磷系阻燃纤维及其制造方法。

背景技术：

聚酯纤维(即涤纶)具有强度高，弹性好，抗皱性强，尺寸稳定，耐磨性佳、化学性能稳定，易洗快干，耐热性和耐气候性优良等性能。因此，无论用于民用和工业都深受欢迎，是一种较理想的纺织材料。聚酯纤维属于熔融性可燃纤维，随着其应用领域的扩大，在某些特殊的使用场合，如航空、娱乐场所、家饰装潢材料或某些特殊行业所需的防护服等方面，则要求达到一定的阻燃要求，否则将大大提高火灾的不安全性。不仅如此，这些聚合物在燃烧或者高温下还会熔融滴落，因而限制了他们在有些场合的使用。

为了使高分子聚合物具有抗燃性，就需要对其进行阻燃化。目前对高分子材料进行阻燃化大致有两种方法：一种是共聚阻燃改性，即将阻燃单体与聚合物单体一起共聚；二是添加阻燃剂进行共混改性。但现有技术的阻燃性能仍不理想。

在共聚法中有主链型方法和支链型方法两种。

主链型存在以下的问题：由于在聚酯主链结构中引入了P原子，使得纤维的抗水解能力降低，由于聚合物的高结晶度，纤维染色性能也降低，而且织成的织物手感也较差等。

支链型由于把P结构引入到侧链上，不影响聚酯主链结构，所以染色性能较主链性能有所提高。且纤维的物性更接近于普通聚酯纤维。

发明内容：

本发明旨在提出一种阻燃效果好的磷系聚酯阻燃纤维及生产方法。

本发明的技术解决方案是：

一种磷系聚酯阻燃纤维，其特征在于：纤维的主体是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；纤维中含有侧链磷系阻燃剂，且磷系阻燃剂的P含量为3000-9000ppm，TiO₂含量为0.05-2.5wt％。

由于聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝方法成熟，成本较低，性能优异，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯。

由上述纤维制成的织物在染色处理前后其P保持率：96％≤P保持率≤100％，IV(粘度)降：0≤ΔIV(粘度降)≤0.04dl/g，耐加水分解性：在95℃的3wt％NaOH的溶液中处理30分钟后，纤维重量损失7％≤Δwt％≤15％。

所述的磷系聚酯阻燃纤维，断裂伸长率为15％-45％，强度为1.8cN/dtex-3.5cN/dtex。

一种磷系聚酯阻燃纤维的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将形成阻燃纤维主体的聚酯加入磷系阻燃剂，进行熔融纺丝，并进一步经卷绕拉伸、网络得到阻燃聚酯长丝，纺丝温度为260-295℃，卷取速度为2500-3500m/min；

(2)将步骤(1)制得的原丝进行后加工处理，倍率为1.3-2.5倍，加热器温度为130-200℃。

本发明所述的阻燃聚酯纤维，既可以是通常圆形截面的纤维，也可以是异形界面的纤维，所述异形界面包括扁平形、三角形、三叶形等。不同截面的纤维可以通过改变喷丝孔的形状得到。

本发明所述的阻燃聚酯纤维，既可以用常规的聚酯切片，也可以用改性切片，如CDP(阳离子可染)、ECDP(常温常压阳离子可染)等聚酯切片，以改善其染色性或者服用舒适性。

P含量变化表：

侧链P加工过程中损失最小。

IV(粘度)变化表：

侧链P加工过程中IV变化最小，对丝质影响最小。

减量速率表：

NaOH浓度：3％  温度：95℃ 电磁炉处理

時間(min)	甲基P	侧链P	苯基P
				10	5.2	3.16	5.18
20	11.68	7.21	11.71
				30	18.78	11.65	19.65
40	24.31	14.77	25.49

侧链P加工过程中耐水解性最好，最不易加水分解。

从上面三个表的数据可以看出侧链P在P保持率，IV(粘度)降，以及耐加水分解性这三点上都比主链P型更具优势，生产出来的纤维具有更好的纤维物性和阻燃性能。

磷系共聚阻燃切片是在聚酯切片生产中加入阻燃剂作单体(含磷系化合物)，通过共聚方法生产出阻燃切片。磷化物主要是通过固相阻燃，促使纤维碳化分解，减少可燃气体的生成，从而达到阻燃的目的。共聚阻燃产品与其他方法(后处理法、共混改性法等)生产的阻燃产品比较，具有耐洗性好、可绱生好、低分子无机或有机物少等优点。

所述的阻燃评价方法可以采用JIS标准A-1法，D法

燃烧A-1法

样品尺寸：350*250mm三枚

实验条件：炎高：45mm

加热时间：60S

点火时间：0.1S

着火时间：3S

实验结果：

评价标准：

区分	燃烧面积	燃烧时间	阴燃时间	燃烧长度
						cm2	s	s	cm
1级	45以上	3以上	5以上	20以上
					2级	45以下	3以下	5以下	20以上
3级	30以下	3以下	5以下	20以下

阻燃级别达到3级以上的，阻燃效果非常好。

本专利涉及的阻燃纤维达到3级以上。

燃烧D法(接炎法)

a.去油

药品：YS99去油剂(10g/L) YK95亲水剂(5g/L)

方法：加入水、去油剂、亲水剂加热至90摄氏度，加入织物煮20分钟，捞出，洗净，烘干

b.燃烧实验

样品尺寸：筒编物或织物(幅长10CM，重量为1g)

测定结果：

品种	去油前接炎次数	去油后接炎次数
			-	-	-

评价标准：接炎次数大于3次的为难燃产品。

本专利涉及的阻燃纤维接炎次数达到3次以上。

本发明所述阻燃丝具有良好的可纺性能，物理性能与一般聚酯纤维相近并具有优良的阻燃效果。制得的阻燃聚酯纤维纤度细、强力大，并具有阻燃性能及良好的服用性。另外该方法生产成本低，易于操作。

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

具体实施方式：

实施例1：

取聚对苯二甲酸乙二醇酯(或聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基体聚合物，加入侧链磷阻燃剂，其结构如下：

P添加量为3500ppm，TiO₂添加量为0.35wt％，制成纺丝切片进行熔融纺丝，制得阻燃纤维原丝，并进一步经卷绕拉伸、网络等得到阻燃聚酯长丝，即磷系聚酯阻燃纤维；纺丝时温度270℃，纺丝速度为3000m/min，后道DTY倍率为1.9倍，加热器温度在160℃，强度3.38cN/dtex，断裂伸长率27％，P保持率＝97.5％，ΔIV(粘度降)＝0.015dl/g；在95℃的3wt％NaOH的溶液中处理30分钟后，纤维重量损失Δwt％＝7％。

实施例2：取聚对苯二甲酸乙二醇酯(或聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基体聚合物，加入侧链磷阻燃剂，其结构如下：

P添加量为6000ppm，TiO₂添加量为1.5wt％，制成纺丝切片进行熔融纺丝，，制得阻燃纤维原丝，并进一步经卷绕拉伸、网络等得到阻燃聚酯长丝，即磷系聚酯阻燃纤维；纺丝时温度285℃，纺丝速度为2750m/min，后道DTY倍率为1.7倍，加热器温度在135℃，强度3.06cN/dtex，断裂伸长率30％，P保持率＝98％，ΔIV(粘度降)＝0.025dl/g；在95℃的3wt％NaOH的溶液中处理30分钟后，纤维重量损失Δwt％＝8％。

实施例3：取聚对苯二甲酸乙二醇酯(或聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基体聚合物，加入侧链磷阻燃剂，其结构如下：

P添加量为7000ppm，TiO₂添加量为0.9wt％，制成纺丝切片进行熔融纺丝，使用异型断面喷丝板，制得异型断面阻燃纤维原丝，并进一步经卷绕拉伸、网络等得到阻燃聚酯长丝，即磷系聚酯阻燃纤维；纺丝时温度265℃，纺丝速度为3200m/min，后道DTY倍率为2.1倍，加热器温度在195℃，强度2.88cN/dtex，断裂伸长率33％，P保持率＝96.8％，ΔIV(粘度降)＝0.006dl/g；在95℃的3wt％NaOH的溶液中处理30分钟后，纤维重量损失Δwt％＝10％。

Claims (4)

1. 一种磷系聚酯阻燃纤维，其特征在于：纤维的主体是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；纤维中含有侧链磷系阻燃剂，且磷系阻燃剂的P含量为3000-9000ppm，TiO₂含量为0.05-2.5wt％。

2. 根据权利要求1所述的磷系聚酯阻燃纤维，其特征在于：由该纤维制成的织物在染色处理前后其P保持率：96％≤P保持率≤100％，IV(粘度)降：0≤ΔIV(粘度降)≤0.04dl/g，耐加水分解性：在95℃的3wt％NaOH的溶液中处理30分钟后，纤维重量损失7％≤Δwt％≤15％。

3. 根据权利要求1或2所述的磷系聚酯阻燃纤维，其特征在于：断裂伸长率为15％-45％，强度为1.8cN/dtex-3.5cN/dtex。

4. 一种权利要求1所述的磷系聚酯阻燃纤维的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将形成阻燃纤维主体的聚酯加入磷系阻燃剂，进行熔融纺丝，并进一步经卷绕拉伸、网络得到阻燃聚酯长丝，纺丝温度为260-295℃，卷取速度为2500-3500m/min；

(2)将步骤(1)制得的原丝进行后加工处理，倍率为1.3-2.5倍，加热器温度为130-200℃。