CN105105380B - 一种弹性阻燃复合面料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弹性阻燃复合面料，包括表层、弹性层和底衬层，表层和底衬层分别相邻于弹性层的上下面，均通过阻燃胶粘剂粘合；所述表层为阻燃涤纶面料，所述弹性层为阻燃隔热弹性聚酯卷材，所述底衬层为阻燃无纺布。本发明还公开了其制备方法和应用。本发明弹性阻燃复合面料属于永久阻燃，极限氧指数(LOI)≥32％，燃烧时烟密度等级≤50，产烟毒性不低于ZA2级，并且回弹性好，适用于交通工具内装饰及座椅套等。
Description
技术领域
本发明涉及复合面料技术领域，具体涉及一种弹性阻燃复合面料及其制备方法和应用。
背景技术
交通工具内装饰及座椅套等是交通工具不可缺少的部分。目前用作交通工具内装饰及座椅套的材料包括人造革、真皮及聚酯面料等作表层，软质聚氨酯泡沫塑料作弹性层，其中软质聚氨酯泡沫塑料阻燃改性采用共混添加阻燃剂方式，添加量大，不仅影响材料的力学性能，而且燃烧时烟雾密度等级难以达到75以下，大大提高了火灾的隐患，当火灾来临，火势大量蔓延，并释放浓烟、有毒气体，对人们的生命安全造成严重危害。此外，这些材料用作交通工具内装饰及座椅套等将不能达到预备实施的国家相关标准《客车内饰材料的燃烧特性》。因此，亟需研发一种弹性阻燃复合面料用于交通工具内装饰及座椅套等，以保证人们的生命安全和达到国家的相关标准。
发明内容
本发明目的是提供一种弹性阻燃复合面料及其制备方法和应用，以解决现有技术的不足。
本发明采用以下技术方案：
一种弹性阻燃复合面料，包括表层、弹性层和底衬层，表层和底衬层分别相邻于弹性层的上下面，均通过阻燃胶粘剂粘合；所述表层为阻燃涤纶面料，所述弹性层为阻燃隔热弹性聚酯卷材，所述底衬层为阻燃无纺布，其中，所述阻燃隔热弹性聚酯卷材的制备包括如下步骤：
步骤一、将磷系共聚型永久阻燃聚酯切片放入真空转鼓干燥设备中，在真空条件下，缓慢升温至110～145℃，进行预结晶2～6h，再转入充填式干燥塔中，升温140～165℃干燥3～8h，达到水份含量≤30ppm；纺丝温度为255～282℃，经螺杆挤压机熔融、静态混合、过滤后，进入箱体计量泵计量，通过“C”型中空喷丝板挤出，经非对称环吹强风骤冷制得初生丝；将初生丝平衡、集束后，经牵伸、卷曲、切断及松驰热定型制得2～10D的阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维；
步骤二、将85～95wt％的2～10D的阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维、15～5wt％的低熔点涤纶短纤维混匀，再经过清花、梳棉、纵向与横向交叉铺网，之后经过热轧机或热风烘燥机将低熔点涤纶短纤维熔化与阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维热粘合，制备得到立体网状型的新型阻燃隔热弹性聚酯卷材。
进一步地，所述阻燃隔热弹性聚酯卷材的制备中步骤一磷系共聚型永久阻燃聚酯切片的磷含量为7500～8500ppm，特性粘度为0.65～0.80dl/g，熔点≥240℃，二甘醇≤3.0％，端羧基≤30mol/t。
进一步地，所述阻燃隔热弹性聚酯卷材的制备中步骤一非对称环吹强风骤冷的环吹风温度为15～25℃，环吹风速度1.5～4.5m/s；牵伸倍数为2.5～4.0，松驰热定型温度为130～180℃。
进一步地，所述阻燃隔热弹性聚酯卷材的制备中步骤二低熔点涤纶短纤维的熔点为120～180℃；热粘合的温度高于低熔点涤纶短纤维的熔点0～10℃。
进一步地，所述阻燃涤纶面料由磷系共聚型阻燃涤纶长丝或磷系共聚型阻燃涤纶短纤纱线根据设计的花色、图案，经机织或经编起绒的方式生产而成，磷含量≥7000ppm。
进一步地于，所述阻燃无纺布由磷系共聚型阻燃涤纶短纤维根据设计克重，经针刺、水刺或热轧方法生产而成，磷含量≥7000ppm。
进一步地，所述阻燃胶粘剂由阻燃剂和胶粘剂混合而成，阻燃剂包括磷酸酯或聚磷酸酯，胶粘剂包括聚醋酸乙烯酯类、聚丙烯酸酯类或聚乙烯醇类。
进一步地，弹性层的阻燃隔热弹性聚酯卷材的厚度为2～50mm，表层的阻燃涤纶面料的克重为200～500g/㎡，底衬层的阻燃无纺布的克重为20～80g/㎡。
上述弹性阻燃复合面料的制备方法，包括如下步骤：分别制备阻燃涤纶面料、阻燃隔热弹性聚酯卷材、阻燃无纺布，之后在阻燃涤纶面料、阻燃无纺布的背面涮上阻燃胶粘剂后，分别贴在阻燃隔热弹性聚酯卷材的上面和下面，经加热辊辗压、烘干制得。
上述弹性阻燃复合面料在制作交通工具内装饰或座椅套中的应用。
本发明的有益效果：
1、本发明弹性阻燃复合面料属于永久阻燃，极限氧指数(LOI)≥32％，燃烧时烟密度等级≤50，产烟毒性不低于ZA2级，并且回弹性好，适用于交通工具内装饰及座椅套等。
2、本发明弹性阻燃复合面料采用阻燃隔热弹性聚酯卷材作为弹性层，由磷系共聚型阻燃聚酯切片，经“C”型中空喷丝板挤出，采用非对称环吹强冷风骤冷、低牵及低温松驰热定型制得阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维，产品中空率≥30％，膨松性及回弹性较好；将低熔点涤纶短纤维软化、熔融作为热粘剂，与阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维相互粘结成立体网状型的新型阻燃隔热弹性聚酯材料，粘结牢固，成型好；未添加其他胶粘剂，产品环保，使用安全。作为弹性层，隔热性、膨松性及回弹性好。
3、本发明弹性阻燃复合面料采用阻燃涤纶面料作为表层，面料阻燃性好、强度大、耐磨性好及色牢度大于4级；采用阻燃无纺布作为底衬层，阻燃性好，氧指数大于32％。
4、本发明弹性阻燃复合面料由阻燃涤纶面料、阻燃隔热弹性聚酯卷材与阻燃无纺布三种材料胶粘而成，其粘合力强，阻燃涤纶面料、阻燃无纺布与阻燃隔热弹性聚酯卷材之间的剥离强力均≥6N/50mm。
附图说明
图1为本发明弹性阻燃复合面料的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。
一种弹性阻燃复合面料，如图1所示，包括表层1、弹性层2和底衬层3，表层1和底衬层3分别相邻于弹性层2的上下面，均通过阻燃胶粘剂粘合。所述表层1为阻燃涤纶面料，弹性层2为阻燃隔热弹性聚酯卷材，底衬层3为阻燃无纺布。弹性层2的阻燃隔热弹性聚酯卷材的厚度为2～50mm，表层1的阻燃涤纶面料克重为200～500g/m2、底衬层3的阻燃无纺布克重为20～80g/㎡。
所述阻燃隔热弹性聚酯卷材的制备包括如下步骤：
步骤一、将磷含量为7500～8500ppm，特性粘度为0.65～0.80dl/g，熔点≥240℃，二甘醇≤3.0％，端羧基≤30mol/t的磷系共聚型永久阻燃聚酯切片放入真空转鼓干燥设备中，在真空条件下，缓慢升温至110～145℃，进行预结晶2～6h，再转入充填式干燥塔中，升温140～165℃干燥3～8h，达到水份含量≤30ppm；纺丝温度为255～282℃，经螺杆挤压机熔融、静态混合、过滤后，进入箱体计量泵计量，通过“C”型中空喷丝板挤出，经温度为15～25℃，速度1.5～4.5m/s的非对称环吹强风骤冷制得初生丝；将初生丝平衡、集束后，经2.5～4.0倍牵伸、卷曲、切断及130～180℃松驰热定型制得2～10D的阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维；
步骤二、选用熔点为120～180℃的低熔点涤纶短纤维为热粘合剂，将85～95wt％的2～10D的阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维、15～5wt％的低熔点涤纶短纤维混匀，再经过清花、梳棉、纵向与横向交叉铺网，之后经过热轧机或热风烘燥机在高于低熔点涤纶短纤维的熔点0～10℃的温度下将低熔点涤纶短纤维熔化与阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维热粘合，制备得到立体网状型的新型阻燃隔热弹性聚酯卷材。
上述阻燃隔热弹性聚酯卷材制备过程中选用磷系共聚型永久阻燃聚酯切片为原料生产阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维，其中磷含量7500～8500ppm，以达到与低熔点涤纶短纤维混合物中磷含量≥7000ppm；特性粘度为0.65～0.80dl/g，熔点≥240℃，二甘醇≤3％，端羧基≤30mol/t，熔融流变性好，且分子量分布窄，有利于纺丝及提高纤维强度。将磷系共聚型永久阻燃聚酯切片预结晶之后干燥，有利于避免磷系共聚型永久阻燃聚酯切片干燥时粘连。纺丝温度为255～282℃，温度过低易形成注头丝、飘丝，温度过高熔体从“C”型中空喷丝板挤出易膨胀封口，造成纤维中空率低。采用非对称环吹强风骤冷方式，有利于初生丝的分子取向和结晶结构不同，具有自卷能力。
所述阻燃涤纶面料由磷系共聚型阻燃涤纶长丝(DTY、FDY)或磷系共聚型阻燃涤纶短纤纱线根据设计的花色、图案，经机织或经编起绒的方式生产而成，磷含量≥7000ppm。
所述阻燃无纺布由磷系共聚型阻燃涤纶短纤维根据设计克重，经针刺、水刺或热轧方法生产而成，磷含量≥7000ppm。
所述阻燃胶粘剂由阻燃剂和胶粘剂混合而成，阻燃剂包括磷酸酯或聚磷酸酯，胶粘剂包括聚醋酸乙烯酯类、聚丙烯酸酯类或聚乙烯醇类。
上述弹性阻燃复合面料的制备方法，包括如下步骤：分别制备阻燃涤纶面料、阻燃隔热弹性聚酯卷材、阻燃无纺布，之后在阻燃涤纶面料、阻燃无纺布的背面涮上阻燃胶粘剂后，分别贴在阻燃隔热弹性聚酯卷材的上面和下面，经加热辊辗压、烘干制得。
上述弹性阻燃复合面料属于永久阻燃，极限氧指数(LOI)≥32％，燃烧时烟密度等级≤50，产烟毒性不低于ZA2级，并且回弹性好，适用于交通工具内装饰及座椅套等。
以下实施例涉及的阻燃涤纶面料由杭州真北纺织阻燃科技有限公司提供，克重为300g/㎡。涉及的阻燃无纺布由杭州真北纺织阻燃科技有限公司提供，克重为28g/㎡。涉及的阻燃胶粘剂由广东顺德同程新材料科技有限公司提供，型号：2020。
以下实施例涉及的磷系共聚型永久阻燃聚酯切片的制备方法：将62～67wt％精对苯二甲酸(PTA)、28～33.5wt％乙二醇(EG)、4.5～5.0wt％2-羧乙基苯基次膦酸(磷系共聚型阻燃剂，CEPPA)及300～500ppm锑系催化剂(三氧化二锑、醋酸锑或乙二醇锑)，混合打浆后，在温度230～260℃，压力0.1～0.3Mp及搅拌条件下酯化120～240min，至酯化完成；再升温至260～275℃，真空度控制在1000～1600Pa，进行预缩聚约30～90min；再调节真空度至100pa以下，升温至270～282℃进行缩聚约120～300min，直至缩聚达到设定粘度值；经铸带、冷却、切粒制得磷系共聚型永久阻燃聚酯切片。低熔点涤纶短纤维为四川汇维仕化纤有限公司提供，型号：LMF。
实施例1
制备阻燃隔热弹性聚酯卷材
1、将磷系共聚型永久阻燃聚酯切片(磷含量为8500ppm)放入真空转鼓干燥设备中，在真空条件下，缓慢升温至110℃，进行预结晶2h，再转入充填式干燥塔中，升温140℃干燥3h，达到水份含量≤30ppm；纺丝温度为255℃，经螺杆挤压机熔融、静态混合、过滤后，进入箱体计量泵计量，通过“C”型中空喷丝板挤出，经温度为15℃，速度为1.5m/s的非对称环吹强风骤冷制得初生丝；将初生丝平衡、集束后，经2.5倍牵伸、卷曲、切断及130℃松驰热定型制得2～10D的阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维；
2、将85wt％的2～10D的阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维、15wt％的低熔点涤纶短纤维混匀，再经过清花、梳棉、纵向与横向交叉铺网，之后经过热轧机或热风烘燥机在低熔点涤纶短纤维的熔点温度条件下将低熔点涤纶短纤维熔化与阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维热粘合，制备得到立体网状型的新型阻燃隔热弹性聚酯卷材，厚度为8mm。
制备弹性阻燃复合面料
将阻燃涤纶面料、阻燃无纺布背面涮上阻燃胶粘剂后，分别贴在上述制备的阻燃隔热弹性聚酯卷材的上面和下面，经加热辊辗压、烘干制得。
实施例2
制备阻燃隔热弹性聚酯卷材
步骤一、将磷系共聚型永久阻燃聚酯切片(磷含量为8000ppm)放入真空转鼓干燥设备中，在真空条件下，缓慢升温至130℃，进行预结晶4h，再转入充填式干燥塔中，升温155℃干燥5h，达到水份含量≤30ppm；纺丝温度为265℃，经螺杆挤压机熔融、静态混合、过滤后，进入箱体计量泵计量，通过“C”型中空喷丝板挤出，经温度为20℃，速度为3m/s的非对称环吹强风骤冷制得初生丝；将初生丝平衡、集束后，经3倍牵伸、卷曲、切断及150℃松驰热定型制得2～10D的阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维；
步骤二、将90wt％的2～10D的阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维、10wt％的低熔点涤纶短纤维混匀，再经过清花、梳棉、纵向与横向交叉铺网，之后经过热轧机或热风烘燥机在高于低熔点涤纶短纤维的熔点5℃的温度下将低熔点涤纶短纤维熔化与阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维热粘合，制备得到立体网状型的新型阻燃隔热弹性聚酯卷材，厚度为15mm。
制备弹性阻燃复合面料
将阻燃涤纶面料、阻燃无纺布背面涮上阻燃胶粘剂后，分别贴在上述制备的阻燃隔热弹性聚酯卷材的上面和下面，经加热辊辗压、烘干制得。
实施例3
制备阻燃隔热弹性聚酯卷材
步骤一、将磷系共聚型永久阻燃聚酯切片(磷含量为7500ppm)放入真空转鼓干燥设备中，在真空条件下，缓慢升温至145℃，进行预结晶6h，再转入充填式干燥塔中，升温165℃干燥8h，达到水份含量≤30ppm；纺丝温度为282℃，经螺杆挤压机熔融、静态混合、过滤后，进入箱体计量泵计量，通过“C”型中空喷丝板挤出，经温度为25℃，速度为4.5m/s的非对称环吹强风骤冷制得初生丝；将初生丝平衡、集束后，经4.0倍牵伸、卷曲、切断及180℃松驰热定型制得2～10D的阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维；
步骤二、将95wt％的2～10D的阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维、5wt％的低熔点涤纶短纤维混匀，再经过清花、梳棉、纵向与横向交叉铺网，之后经过热轧机或热风烘燥机在高于低熔点涤纶短纤维的熔点10℃的温度下将低熔点涤纶短纤维熔化与阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维热粘合，制备得到立体网状型的新型阻燃隔热弹性聚酯卷材，厚度为30mm。
制备弹性阻燃复合面料
将阻燃涤纶面料、阻燃无纺布背面涮上阻燃胶粘剂后，分别贴在上述制备的阻燃隔热弹性聚酯卷材的上面和下面，经加热辊辗压、烘干制得。
对比例
厦门金龙联合汽车工业有限公司提供的客车用座椅面料，该面料也由表层、弹性层和底衬层组成。表层为涤纶面料，克重300g/㎡，弹性层为软质聚氨酯泡沫塑料，厚度3mm，底衬层为聚酯无纺布,克重30g/㎡。
性能测试
将实施例1-3与对比例的面料相关性能进行比较，检测标准及检测结果见表1。
表1
Claims (10)
1.一种弹性阻燃复合面料，其特征在于，包括表层、弹性层和底衬层，表层和底衬层分别相邻于弹性层的上下面，均通过阻燃胶粘剂粘合；所述表层为阻燃涤纶面料，所述弹性层为阻燃隔热弹性聚酯卷材，所述底衬层为阻燃无纺布，其中，所述阻燃隔热弹性聚酯卷材的制备包括如下步骤：
步骤一、将磷系共聚型永久阻燃聚酯切片放入真空转鼓干燥设备中，在真空条件下，缓慢升温至110～145℃，进行预结晶2～6h，再转入充填式干燥塔中，升温140～165℃干燥3～8h，达到水份含量≤30ppm；纺丝温度为255～282℃，经螺杆挤压机熔融、静态混合、过滤后，进入箱体计量泵计量，通过“C”型中空喷丝板挤出，经非对称环吹强风骤冷制得初生丝；将初生丝平衡、集束后，经牵伸、卷曲、切断及松驰热定型制得2～10D的阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维；
步骤二、将85～95wt％的2～10D的阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维、15～5wt％的低熔点涤纶短纤维混匀，再经过清花、梳棉、纵向与横向交叉铺网，之后经过热轧机或热风烘燥机将低熔点涤纶短纤维熔化与阻燃三维螺旋型卷曲中空聚酯纤维热粘合，制备得到立体网状型的阻燃隔热弹性聚酯卷材。
2.根据权利要求1所述的弹性阻燃复合面料，其特征在于，所述阻燃隔热弹性聚酯卷材的制备中步骤一磷系共聚型永久阻燃聚酯切片的磷含量为7500～8500ppm，特性粘度为0.65～0.80dl/g，熔点≥240℃，二甘醇≤3.0％，端羧基≤30mol/t。
3.根据权利要求1所述的弹性阻燃复合面料，其特征在于，所述阻燃隔热弹性聚酯卷材的制备中步骤一非对称环吹强风骤冷的环吹风温度为15～25℃，环吹风速度1.5～4.5m/s；牵伸倍数为2.5～4.0，松驰热定型温度为130～180℃。
4.根据权利要求1所述的弹性阻燃复合面料，其特征在于，所述阻燃隔热弹性聚酯卷材的制备中步骤二低熔点涤纶短纤维的熔点为120～180℃；热粘合的温度高于低熔点涤纶短纤维的熔点0～10℃。
5.根据权利要求1所述的弹性阻燃复合面料，其特征在于，所述阻燃涤纶面料由磷系共聚型阻燃涤纶长丝或磷系共聚型阻燃涤纶短纤纱线根据设计的花色、图案，经机织或经编起绒的方式生产而成，磷含量≥7000ppm。
6.根据权利要求1所述的弹性阻燃复合面料，其特征在于，所述阻燃无纺布由磷系共聚型阻燃涤纶短纤维根据设计克重，经针刺、水刺或热轧方法生产而成，磷含量≥7000ppm。
7.根据权利要求1所述的弹性阻燃复合面料，其特征在于，所述阻燃胶粘剂由阻燃剂和胶粘剂混合而成，阻燃剂包括磷酸酯或聚磷酸酯，胶粘剂包括聚醋酸乙烯酯类、聚丙烯酸酯类或聚乙烯醇类。
8.根据权利要求1所述的弹性阻燃复合面料，其特征在于，弹性层的阻燃隔热弹性聚酯卷材的厚度为2～50mm，表层的阻燃涤纶面料的克重为200～500g/㎡，底衬层的阻燃无纺布的克重为20～80g/㎡。
9.权利要求1-8任一权利要求所述的弹性阻燃复合面料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：分别制备阻燃涤纶面料、阻燃隔热弹性聚酯卷材、阻燃无纺布，之后在阻燃涤纶面料、阻燃无纺布的背面涮上阻燃胶粘剂后，分别贴在阻燃隔热弹性聚酯卷材的上面和下面，经加热辊辗压、烘干制得。
10.权利要求1-8任一权利要求所述的弹性阻燃复合面料在制作交通工具内装饰或座椅套中的应用。
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