CN102199804B - 一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维及其生产方法 - Google Patents

一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及化学技术领域，具体地说是一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维及其生产方法，其特征在于按照质量百分比配比如下：聚丙烯100份、脱水剂5～20份、成炭剂5～20份、发泡剂5～20份、偶联剂1～5份、热稳定剂1.5～2.5份、聚丙烯降温母粒1.0～2.0份；将聚丙烯、热稳定剂、聚丙烯降温母粒按比例加入高速剪切混合机内，依次加入脱水剂、成炭剂、发泡剂、偶联剂，立即将继续搅拌混合转速提高，加入色母粒，保持转速不变，继续搅拌后出料，出料后，由双螺杆挤出机挤出，干燥后进行熔融纺丝，挤出的初生纤维用侧风冷却卷绕，再进行牵伸，制得单丝；本发明具有无毒、抑烟，环境友好等特点。

Description

一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维及其生产方法
[技术领域]
本发明涉及化学技术领域，具体地说是一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维及其生产方法。
[背景技术]
目前，人们总是想换个发型却又担心头发被剪坏，长期的吹整染烫会损坏发质，为了可以随时拥有时尚的造型，假发正越来越受欢迎。
专利200910235458.4，假发用低温阻燃聚丙烯纤维公开了一种添加溴系阻燃剂、锑类阻燃剂和纳米材料的聚丙烯，但是诸多的研究证明，溴系阻燃剂对人体健康产生不良影响，已经在欧盟和美国遭到禁用。溴系化合物具有生物累积性，对人体神经系统、免疫系统和生殖系统具有破坏性。假发作为直接与人体头皮及皮肤接触的物品，其中具有的溴系阻燃剂将对使用者产生更直接的影响。
[发明内容]
本发明的目的是针对溴系阻燃剂对人体的有毒影响，设计一种无毒的聚丙烯作为假发，并且降低生产成本。
为了实现上述目的，本发明设计一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维，包括聚丙烯、脱水剂、成炭剂、发泡剂、偶联剂、热稳定剂和聚丙烯降温母粒，其特征在于按照质量百分比配比如下：
聚丙烯                    100份
脱水剂            5～20份
成炭剂            5～20份
发泡剂            5～20份
偶联剂            1～5份
热稳定剂          1.5～2.5份
聚丙烯降温母粒    1.0～2.0份
所述聚丙烯采用均聚聚丙烯或共聚聚丙烯为主体的聚丙烯，或以聚丙烯-聚乙烯为主体、含有少量共聚成分的共聚烯烃。
所述聚丙烯共聚的成分可以是单烯烃或二烯烃或环烯烃或苯基烯烃或亚烷基代苯基烯烃。
所述脱水剂选用聚磷酸铵、焦磷酸二铵盐、次磷酸铵、尿素磷酸铵、偏磷酸铵的至少一种或者更多种的组合。
所述成炭剂选用多元醇。
所述发泡剂选用三聚氰胺或三聚氰胺聚磷酸酯或三聚氰胺磷酸盐或三聚氰胺硼酸盐。
所述偶联剂选用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
所述热稳定剂采用有机金属类热稳定剂。
一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
a、将聚丙烯、热稳定剂、聚丙烯降温母粒按比例加入高速剪切混合机内，开机设定混合转速在300r/min～500r/min，搅拌5min～15min，使物料温度达到110℃～130℃；
b、依次加入脱水剂、成炭剂、发泡剂、偶联剂，立即将继续搅拌混合转速提高到500r/min～1200r/min，搅拌5min～15min，使物料温度达到130℃～160℃；
c、加入色母粒，保持转速不变，继续搅拌1min～5min，出料；
d、出料后，由双螺杆挤出机在230～260℃下挤出、切粒，干燥到含水量100ppm以下，进行熔融纺丝，纺丝温度为240～260℃，喷丝板孔径0.5～2mm；
e、挤出的初生纤维用侧风冷却按照400～900m/min的速度卷绕，再在40～85℃和130～150℃下进行牵伸，制得单丝。
生产出的聚丙烯纤维极限氧指数达到28～30。
本发明与现有技术相比，其优点在于：具无毒、抑烟，环境友好等特点，并且制得的假发具有良好的光泽、悬垂性，柔软、爽滑的手感。
[具体实施方式]
100重量份的聚丙烯、5～20重量份的脱水剂、5～20重量份的成炭剂、5～20重量份的发泡剂、1～5重量份的偶联剂、1.5～2.5重量份的热稳定剂，1～2份的聚丙烯降温母粒。
所述聚丙烯是指含有均聚聚丙烯或共聚聚丙烯的一种或更多种。
聚丙烯为含有均聚聚丙烯或共聚聚丙烯为主体的聚丙烯，可以举出等规共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯等聚丙烯或以聚丙烯——聚乙烯为主体、含有少量共聚成分的共聚烯烃。
共聚的成分可以是单烯烃、二烯烃、环烯烃、苯基烯烃或亚烷基代苯基烯烃。共聚可以发生在主链或侧链，没有特殊限制。
优选的聚丙烯是含均聚聚丙烯或共聚聚丙烯的一种或更多种组成的聚丙烯，其熔融指数优选为10～30g/min，再优选是9～17g/min。
本发明使用的磷系脱水剂选聚磷酸铵、焦磷酸二铵盐、次磷酸铵、尿素磷酸铵、偏磷酸铵等磷酸盐类脱水剂的至少一种或者更多种的组合。也可以是这种磷系脱水剂组合的聚烯烃高浓度母粒。
上述成分磷系脱水剂相对聚丙烯成分100重量份，是5～20重量份。其中优选的是10～20份，再优选是15～20重量份。当用量低于5重量份时，脱水作用较差，从而无法有效形成碳层，并且形成致密聚偏磷酸玻璃体的能力也较差。大于20重量份时，破坏纤维机械性能。
上述成分有机多元醇类成炭剂相对聚丙烯成分100重量份，是5～20重量份。其中优选的是10～20份，再优选是15～18重量份。当用量低于5重量份时，由于成炭原料少，从而无法有效形成碳层。大于20重量份时，破坏纤维机械性能。
上述成分三聚氰胺酯类发泡剂相对聚丙烯成分100重量份，是5～20重量份。其中优选的是10～15份，再优选是12～15重量份。当用量低于5重量份时，产气效果差，无法有效地使碳层膨胀。大于20重量份时，破坏纤维机械性能。
上述成分偶联剂相对聚丙烯成分100重量份，是1～5重量份。其中优选的是1～3份，再优选是1.5～2.5重量份。当用量低于1重量份时，界面改性差，无法使磷系脱水剂、有机多元醇类成炭剂、三聚氰胺酯类发泡剂与聚丙烯较好的融合，从而造成纤维机械性能大幅下降。大于5重量份时，由于助剂量过多，而聚丙烯过少，也会破坏纤维机械性能。
上述成分热稳定剂，使用时没有特殊要求，相对聚丙烯成分100重量份，是1.5～2.5重量份。其中优选的是1.5～2.0份。
上述成分降温母粒，使用时没有特殊要求，相对聚丙烯成分100重量份，是1～2重量份。其中优选的是1.5～2份。
视情况，还将使用着色母粒，颜色和用量没有特殊要求。相对聚丙烯成分100重量份是1～10重量份，优选是1～6重量份。
混合工艺：首先，将聚丙烯、热稳定剂、聚丙烯降温母粒按比例加入高速剪切混合机内，开机设定混合转速在300r/min～500r/min，优选的是400r/min～480r/min，搅拌5min～15min，优选8min～10min使物料温度达到110℃～130℃，再依次加入脱水剂、成炭剂、发泡剂、偶联剂，立即将继续搅拌混合转速提高到500r/min～1200r/min，优选的是800r/min～900r/min，但5min～15min，优选5min～8min，使物料温度达到130℃～160℃。再加入色母粒，保持转速不变，继续搅拌1min～5min，优选1min～2min。即可出料。出料后，不经过冷却，直接通过输送系统进入双螺杆挤出机。
实施实例1：
100份纤维级聚丙烯S2025(赛科石化)、1.5份脂肪酸钙锌复合稳定剂(日本三菱化学株式会社)和2份降温母粒(中石化燕山石化公司)加入高速剪切混合机内，开机设定混合转速在300r/min～500r/min，搅拌5min～15min，使物料温度达到110℃～130℃，再依次加入15份聚磷酸铵(上海美莱珀化工材料科技有限公司)、15份季戊四醇(上海美莱珀化工材料科技有限公司)、12份三聚氰胺(上海美莱珀化工材料科技有限公司)、1.5份硅烷偶联剂(南京曙光化工集团有限公司)立即将继续搅拌混合转速提高到500r/min～1200r/min，搅拌5min～15min，使物料温度达到130℃～160℃。再加入4份碳黑母粒(碳黑含量30％，科莱恩公司)，保持转速不变，继续搅拌1min～5min。出料后直接通过输送系统进入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机在230～260℃下挤出、切粒。切片干燥到含水量100ppm以下后，进行熔融纺丝。纺丝温度为240～260℃，喷丝板孔径0.5～2mm。挤出的初生纤维用侧风冷却按照400～900m/min的速度卷绕得到初生纤维。再在40～85℃和130～150℃下进行2倍牵伸，制得单丝的纤度在60dtex左右的新型阻燃假发用聚丙烯纤维。
实施实例2：
100份纤维级聚丙烯S2025(赛科石化)、1.8份月桂酸丁基锡(日本三菱化学株式会社)和2份降温母粒(中石化燕山石化公司)加入高速剪切混合机内，开机设定混合转速在300r/min～500r/min，搅拌5min～15min，使物料温度达到110℃～130℃，再依次加入20份聚磷酸铵(上海美莱珀化工材料科技有限公司)、15份双季戊四醇(国药集团化学试剂有限公司)、12份三聚氰胺(上海美莱珀化工材料科技有限公司)和2.0份钛酸酯偶联剂(南京曙光化工集团有限公司)立即将继续搅拌混合转速提高到500r/min～1200r/min，搅拌5min～15min，使物料温度达到130℃～160℃；加入4份碳黑母粒(碳黑含量30％，科莱恩公司)，保持转速不变，继续搅拌1min～5min，出料后加入双螺杆挤出机在220～240℃下挤出、切粒。切片干燥到含水量100ppm以下后，进行熔融纺丝。纺丝温度为230～260℃，喷丝板孔径0.5～2.5mm。挤出的初生纤维用侧风冷却按照500～600m/min的速度卷绕得到初生纤维。再在40～85℃和130～150℃下进行3倍牵伸，制得单丝的纤度在60dtex左右的新型阻燃假发用聚丙烯纤维。
实施实例3：
60份纤维级聚丙烯S2025(赛科石化)和1.5份月桂酸丁基锡(日本三菱化学株式会社)加入高速剪切混合机内，开机设定混合转速在300r/min～500r/min，搅拌5min～15min，使物料温度达到110℃～130℃，再依次加入18份聚磷酸铵(上海美莱珀化工材料科技有限公司)、18份双季戊四醇(国药集团化学试剂有限公司)、15份三聚氰胺(上海美莱珀化工材料科技有限公司)和2.0份钛酸酯偶联剂(南京曙光化工集团有限公司)，立即将继续搅拌混合转速提高到500r/min～1200r/min，搅拌5min～15min，使物料温度达到130℃～160℃，出料后加入双螺杆挤出机在220～240℃下挤出、切粒。切片干燥到含水量100ppm以下，制成聚丙烯阻燃母粒。
100份纤维级聚丙烯S2025(赛科石化)和20份聚丙烯阻燃母粒，5份降温母粒(中石化燕山石化公司)、4份碳黑母粒(碳黑含量30％，科莱恩公司)加入双螺杆挤出机进行熔融纺丝。纺丝温度为230～270℃，喷丝板孔径1～3mm。挤出的初生纤维用侧风冷却按照500～600m/min的速度卷绕得到初生纤维。再在50～95℃和130～160℃下进行3倍牵伸，制得单丝的纤度在60dtex左右的新型阻燃假发用聚丙烯纤维。
本发明的聚丙烯纤维的截面是2个或多个圆相交的组合形状、2个或多个椭圆相交的组合形状、2个或多个三角形相交的组合形状、单个圆形、单个椭圆形、环形、三角形、类似字母C形、类似字母H形、类似字母E形、类似字母Y形或者不规则形状。优选2个圆相交的组合形状、2个椭圆相交的组合形状。
本发明的聚丙烯纤维的纤度是30～80dtex，再优选是45～75dtex。
本发明的聚丙烯纤维燃性能良好，UL-94垂直燃烧测试方法下达到V-0、V-1、V-2级别；极限氧指数可以达到28～30。

Claims (8)

1.一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维的制备方法，包括聚丙烯、脱水剂、成炭剂、发泡剂、偶联剂、热稳定剂和聚丙烯降温母粒，其特征在于所述的聚丙烯纤维按照下述配方和方法制得，所述聚丙烯采用均聚聚丙烯或共聚聚丙烯为主体的聚丙烯，或以聚丙烯—聚乙烯为主体、含有少量共聚成分的共聚烯烃，
所述的配方为：聚丙烯100份；脱水剂5~20份；成炭剂5~20份；发泡剂5~20份；偶联剂1~5份；热稳定剂1.5~2.5份；聚丙烯降温母粒1.0~2.0份，
所述的方法为，
a、将聚丙烯、热稳定剂、聚丙烯降温母粒按所述比例加入高速剪切混合机内，开机设定混合转速在300r/min~500r/min，搅拌5min~15min，使物料温度达到110℃~130℃，
b、依次加入脱水剂、成炭剂、发泡剂、偶联剂，立即将继续搅拌混合转速提高到500r/min~1200r/min，搅拌5min~15min，使物料温度达到130℃~160℃，
c、加入色母粒，保持转速不变，继续搅拌1min~5min，出料，
d、出料后，由双螺杆挤出机在230~260℃下挤出、切粒，干燥到含水量100ppm以下，进行熔融纺丝，纺丝温度为240~260℃，喷丝板孔径0.5～2mm，
挤出的初生纤维用侧风冷却按照400~900m/min的速度卷绕，再在40~85℃和130~150℃下进行牵伸，制得单丝。
2.如权利要求1所述的一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于所述聚丙烯共聚的成分可以是单烯烃或二烯烃或环烯烃或苯基烯烃或亚烷基代苯基烯烃。
3.如权利要求1所述的一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于所述脱水剂选用聚磷酸铵、焦磷酸二铵盐、次磷酸铵、尿素磷酸铵、偏磷酸铵的至少一种或者更多种的组合。
4.如权利要求1所述的一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于所述成炭剂选用多元醇。
5.如权利要求1所述的一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于所述发泡剂选用三聚氰胺或三聚氰胺聚磷酸酯或三聚氰胺磷酸盐或三聚氰胺硼酸盐。
6.如权利要求1所述的一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于所述偶联剂选用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
7.如权利要求1所述的一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于所述热稳定剂采用有机金属类热稳定剂。
8.如权利要求1所述的一种复合氮磷阻燃剂的假发用聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于生产出的聚丙烯纤维极限氧指数达到28~30。
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