CN104499076A - 一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法 - Google Patents

一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法 Download PDF

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肖茹
乔家鑫
陈欣
谌继宗
李细林
沙凯
扈玉龙
刘鹏
刘可
汤友好
陶磊
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Abstract

本发明涉及一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，其在己内酰胺聚合过程中加入三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为阻燃剂，原位聚合制备阻燃聚酰胺6切片，这样可使原位形成的MCA以纳米尺寸均匀分散在聚酰胺6中，然后采用固相缩聚提高分子量，制备阻燃性能、力学性能良好的聚酰胺6切片，最后通过熔融纺丝制备阻燃聚酰胺6纤维。本发明采用的阻燃材料MCA绿色环保，原位聚合简化了制备工艺，降低了生产成本。MCA的原位聚合使得阻燃剂均匀分布于聚酰胺6中，提高了阻燃效率。本发明方法制备得到的阻燃聚酰胺6纤维阻燃性能和力学性能优良，有一定的应用前景。

Description

一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，特别是涉及一种通过原位聚合把三聚氰胺氰尿酸盐引入聚合物中制备阻燃聚酰胺6纤维的制备方法。
背景技术
聚酰胺(简称PA，商品名尼龙)是五种重要的工程塑料之一，同时PA纤维也是世界上最先进行工业化生产的合成纤维之一。现在，PA已成为五大工程塑料中产量最高、应用最为广泛、品种最多的一类。目前用量最多的两种聚酰胺材料是PA66和PA6。而在实际使用中PA6是PA系列中使用量最多、用途最为广泛的品种之一。PA6纤维是一种应用广泛、性能优良的合成纤维，有良好的耐磨性、耐变形性、回弹性、耐低温性、耐碱化学稳定性和易染色性。但PA6纤维同其它化学纤维一样存在易燃的缺点，这样大大限制了它的应用领域。目前，聚酰胺6纤维的阻燃主要是通过熔融共混时加入阻燃剂实现阻燃效果。该方法所制备的阻燃聚酰胺6纤维存在阻燃剂添加量大、分散不均匀的加工困难、可纺性差、纤维的力学性能也不能满足织物的编制的要求。
中国专利200710023689.x一种阻燃抗菌负氧离子发射的有色锦纶6丝，该方法采用共混方法将阻燃剂和抗菌剂加入到PA6中，主要偏向于抗菌性能，阻燃性能没能很好的体现。三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)是聚酰胺6的理想阻燃剂，与聚酰胺6相容性好，阻燃效率较好，其本身及分解产物的低毒性，迎合了当今阻燃剂向高效低毒方向发展的潮流，近年来在国内外受到了广泛的研究。但关于MCA阻燃聚酰胺6的报道和专利都是用于塑料使用，关于制备成阻燃聚酰胺6纤维的鲜有报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，特别是提供一种通过原位聚合把MCA引入聚酰胺6切片中(即，在己内酰胺聚合过程中加入阻燃剂MCA)再制成阻燃聚酰胺6纤维的制备方法。
本发明的另一个目的是提供一种MCA均匀分布、工艺简化的阻燃聚酰胺6纤维的制备方法。
本发明采用的技术方案是：
一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，按重量份数计，聚酰胺6纤维的制备原料包括：83～91份己内酰胺，6～12份三聚氰胺氰尿酸盐，3～5份水；其制备方法包括：
(1)将原料按比例加入反应装置中，搅拌，于温度250℃～270℃、压力0.5MPa～0.8MPa下保温保压2～4h；
(2)卸压至常压后继续反应4～6h，除水，得到阻燃聚酰胺6切片；
(3)熔融纺丝，制备阻燃聚酰胺6纤维。
优选地，步骤(2)得到阻燃聚酰胺6切片后还包括固相缩聚的步骤。通过固相缩聚可提高阻燃聚酰胺分子量。
进一步优选地，所述固相缩聚的反应温度为170℃～200℃，缩聚时间为12～36h。
优选地，步骤(3)所述熔融纺丝温度为235℃～280℃，纺丝速度为800～5000m/min，牵伸倍数为1.8～4.0。
优选地，步骤(1)所述搅拌的转速为100～400r/min。
优选地，步骤(2)所述除水的方式为减压抽真空。
本发明的有益效果是：
本发明的特点是摒弃以往阻燃剂与聚合物直接共混的方法，通过原位聚合把MCA引入聚酰胺6切片中，这样MCA较均匀地分布在聚合物中，可以以较少的量达到较好的阻燃效果，同时又简化了复合材料的制备工艺。
本发明制成阻燃聚酰胺6切片后再通过固相缩聚法增加聚酰胺6的粘度，提高了力学性能。
本发明采用的阻燃材料MCA绿色环保，原位聚合简化了制备工艺，降低了生产成本。MCA的原位聚合使得阻燃剂均匀分布于聚酰胺6中，提高了阻燃效率。
本发明方法制备得到的阻燃聚酰胺6纤维阻燃性能和力学性能优良，有一定的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明教导的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。
实施例1
按重量份计，在聚合釜中，投入91份己内酰胺、6份三聚氰胺氰尿酸盐、3份水，升温熔融搅拌，在温度为250℃、压力为0.5Mpa时，反应3h，卸压至常压后继续反应5h。通过排压、减压抽真空除去水分子，出料切粒、萃取得到阻燃聚酰胺6预聚体。在200℃固相缩聚12h制备阻燃PA6切片，在温度为260℃、纺速1000m/min下熔融纺丝，后牵伸4.0倍，制得阻燃PA6纤维，纤维编织成的织物阻燃性能明显提高。
实施例2
按重量份计，83份己内酰胺投入聚合釜中，并加入12份三聚氰胺氰尿酸、5份水，升温熔融搅拌，通入N2排除空气，密闭升温，温度达270℃，压力达0.8Mpa，保温保压3小时后熔融搅拌，通入N2排除空气，密闭升温，温度达270℃，压力达0.8Mpa，保温保压3小时后常压下继续反应4h，最后抽真空至-0.05MPa除水后挤出、切料、干燥、萃取，再在170℃固相缩聚36h制备阻燃PA6切片，在温度为255℃、纺速800m/min下熔融纺丝，后牵伸2.8倍，制得阻燃PA6纤维，纤维编织成的织物阻燃性能优良。
实施例3
按重量份计，在聚合釜中，投入87份己内酰胺、8份三聚氰胺氰尿酸盐、5份水，升温熔融搅拌，在温度为260℃、压力为0.7Mpa时，保温保压3h后卸压至常压后继续反应4h，最后减压抽真空除去小分子，出料切粒、萃取得到阻燃聚酰胺6切片，再在180℃固相缩聚36h制备阻燃PA6切片，在温度为255℃、纺速3800m/min下熔融纺丝，后牵伸3.0倍，制得阻燃PA6纤维，纤维编织成的织物阻燃性能优良。
实施例4
按重量份计，87份己内酰胺投入聚合釜中，加入10份三聚氰胺氰尿酸盐、3份水，升温熔融搅拌，通入N2排除空气，密闭升温，温度为265℃、压力为0.75Mpa下保温保压3h，常压下继续反应4h后抽真空至-0.05MPa下反应0.5h后挤出、切料、萃取、干燥，再在190℃固相缩聚12h制备阻燃PA6切片，在温度为255℃、纺速3000m/min下熔融纺丝，后牵伸3.2倍，制得阻燃PA6纤维，纤维编织成的织物阻燃性能优良。
实施例5
按重量份计，88份己内酰胺投入聚合釜中，并加入9份三聚氰胺氰尿酸、4份水，升温熔融搅拌，通入N2排除空气，密闭升温，温度达250℃，压力达0.55Mpa，保温保压4小时后常压下继续反应4h，最后抽真空至-0.05MPa除水后挤出、切料、干燥、萃取，再在185℃固相缩聚24h制备阻燃PA6切片，在温度为258℃、纺速900m/min下熔融纺丝，后牵伸3.5倍，制得阻燃PA6纤维，纤维编织成的织物阻燃性能优良。
实施例6
按重量份计，89份己内酰胺投入聚合釜中，并加入7份三聚氰胺氰尿酸、4份水，升温熔融搅拌，通入N2排除空气，密闭升温，温度达255℃，压力达0.6Mpa，保温保压2小时后常压下继续反应6h，最后抽真空至-0.05MPa除水后挤出、切料、干燥、萃取，再在175℃固相缩聚18h制备阻燃PA6切片，在温度为260℃、纺速800m/min下熔融纺丝，后牵伸3.8倍，制得阻燃PA6纤维，纤维编织成的织物阻燃性能优良。

Claims (6)

1.一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，按重量份数计，聚酰胺6纤维的制备原料包括：83～91份己内酰胺，6～12份三聚氰胺氰尿酸盐，3～5份水；其制备方法包括：
(1)将原料按比例加入反应装置中，搅拌，于温度250℃～270℃、压力0.5MPa～0.8MPa下保温保压2～4h；
(2)卸压至常压后继续反应4～6h，除水，得到阻燃聚酰胺6切片；
(3)熔融纺丝，制备阻燃聚酰胺6纤维。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)得到阻燃聚酰胺6切片后还包括固相缩聚的步骤。
3.根据权利要求2所述的一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，其特征在于，所述固相缩聚的反应温度为170℃～200℃，缩聚时间为12～36h。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述熔融纺丝温度为235℃～280℃，纺丝速度为800～5000m/min，牵伸倍数为1.8～4.0。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌的转速为100～400r/min。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述除水的方式为减压抽真空。
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