CN105113046A

CN105113046A - 一种改性无卤阻燃pbt的生产工艺

Info

Publication number: CN105113046A
Application number: CN201510555677.6A
Authority: CN
Inventors: 陆国强
Original assignee: TAICANG HONGYI CHEMICAL FIBER CO Ltd
Current assignee: TAICANG HONGYI CHEMICAL FIBER CO Ltd
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2015-12-02

Abstract

本发明公开了一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺。本发明采用高纯度的对苯二甲酸、丁二醇、催化剂为原料制备PBT聚酯，将干燥后的PBT聚酯加无卤阻燃剂、相容剂后一次挤出造粒制备得到无卤阻燃PBT聚酯，再加入玻璃纤维、偶联剂后二次挤出造粒制备得到改性无卤阻燃PBT聚酯，经过两次挤出造粒后制备得到的改性无卤阻燃PBT聚酯，经纺丝、上油、卷绕、牵伸处理后制备得到改性无卤阻燃PBT纤维。本发明制备的改性无卤阻燃PBT纤维的阻燃性能和机械性能优良。

Description

一种改性无卤阻燃PBT的生产工艺

技术领域

本发明涉及PBT纤维技术领域，尤其涉及一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，属于聚酯系列，又称为热塑性聚酯塑料，PBT纤维是由高纯度对苯二甲酸或对苯二甲酯与1,4-丁二醇酯化后缩聚的线性聚合物，经熔体纺丝制得的纤维，属于聚酯纤维的一种。由于PBT具有耐热性、耐候性、耐药品性、电气特性佳、吸水性小、光泽良好而被广泛应用于电子电器、汽车零件、机械、家用品等领域，但是，PBT纤维属于可燃性纤维，随着其应用领域的扩大，在某些特殊领域的使用场合，比如军事、航空、交通运输、娱乐场所、医院等的装饰材料、消防设施等，则需要达到一定的阻燃要求。全球每年由于纤维材料易燃引起的火灾造成了巨大的经济损失。

而现有的PBT产品为了达到较好的阻燃效果，通常在其原料中添加溴、氯等卤素阻燃剂，虽然阻燃效果优秀，但是燃烧时会产生烟雾大、毒性强的卤化氢和其它含卤有机物，且燃烧时会产生二噁英，对人体危害极大。而采用无卤阻燃剂，虽然达到了低烟、环保的要求，但是其要达到阻燃要求而需要大量添加无卤阻燃剂，从而导致其物理性能低，产品变脆，很难加工成型。现有技术中通常在加工过程中加入玻璃纤维来增强PBT纤维的机械性能，但在制备过程中采用一次性挤出的方式，并没有很好的提高PBT纤维的机械性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺，该工艺制备得到的改性无卤阻燃PBT纤维环保、阻燃效果好，机械性能高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺，包括如下步骤：

(1)按重量份计，称取30～60份高纯度的对苯二甲酸、20～30份丁二醇、1～5份催化剂置入反应釜中，180～240℃反应1～3h；

(2)将步骤(1)的反应产物置入缩聚釜，320～350℃，真空条件下搅拌反应2～3h，制备得到PBT聚酯；

(3)干燥步骤(2)制备得到的PBT聚酯，按重量份计，将干燥后的PBT聚酯、无卤阻燃剂5～10份、相容剂1～5份置入螺杆挤出机中一次挤出造粒，制备得到无卤阻燃PBT聚酯；

(4)干燥步骤(3)制备得到的无卤阻燃PBT聚酯，按重量份计，将干燥后的无卤阻燃PBT聚酯、玻璃纤维10～20份、偶联剂3～6份置入螺杆挤出机中二次挤出造粒，制备得到改性无卤阻燃PBT聚酯；

(5)将步骤(4)制备得到的改性无卤阻燃PBT聚酯经螺杆纺丝机进行熔融纺丝，冷却后经上油、卷绕、牵伸处理，制备得到改性无卤阻燃PBT纤维。

步骤(1)中，所述催化剂为醋酸盐和/或钛酸化合物，例如醋酸钙、醋酸锌、钛酸四乙酯、钛酸四正丙酯、钛酸四正丁酯。所述对苯二甲酸的纯度为85～95％，例如85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％。

PBT对水非常敏感，高温下容易分解，会影响PBT的各种性能，在挤出造粒前需对其进行干燥。步骤(3)和步骤(4)中，所述干燥的温度为110～140℃，例如110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃，所述干燥的时间为1～4h，例如1h、2h、3h、4h。所述挤出造粒的挤出温度为210～240℃，例如210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃。

步骤(3)中，所述无卤阻燃剂为磷系阻燃剂，例如磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯、磷酸铵盐、聚磷酸铵。所述相容剂为马来酸酐。

步骤(4)中，所述偶联剂为硅烷偶联剂。玻璃纤维能改善材料的刚性拉伸强度、抗蠕变性、冲击强度等，赋予材料极好的尺寸稳定性。偶联剂的加入使玻璃纤维与无卤阻燃PBT聚酯结合更好，在不影响阻燃性能的前提下，使PBT聚酯材料的拉伸强度、弯曲强度进一步提高。

步骤(4)中，所述纺丝的温度为240～280℃，例如240℃、250℃、260℃、270℃、280℃，所述纺丝的纺速为1500～2500m/min，例如1500m/min、1600m/min、1700m/min、1800m/min、1900m/min、2000m/min、2100m/min、2200m/min、2300m/min、2400m/min、2500m/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用高纯度的对苯二甲酸、丁二醇、催化剂为原料制备PBT聚酯，将干燥后的PBT聚酯加无卤阻燃剂、相容剂后一次挤出造粒制备得到无卤阻燃PBT聚酯，再加入玻璃纤维、偶联剂后二次挤出造粒制备得到改性无卤阻燃PBT聚酯，经过两次挤出造粒，由于玻璃纤维与相容剂也会发生反应，一次挤出造粒使相容剂将PBT聚酯与无卤阻燃材料更好的结合，如果将所有原料一起加入只通过一次挤出造粒，则玻璃纤维的加入影响PBT材料的阻燃性能，因此二次造粒提高了PBT材料的阻燃性能，玻璃纤维的加入增强了PBT材料的机械性能，因此将二次造粒后制备得到的改性无卤阻燃PBT聚酯，经纺丝、上油、卷绕、牵伸处理后制备得到改性无卤阻燃PBT纤维，本发明制备的改性无卤阻燃PBT纤维的阻燃性能和机械性能优良。

制备过程中挤出造粒前将得到的PBT聚酯和无卤阻燃PBT聚酯进行干燥，防止其高温水解，提高了PBT聚酯和无卤阻燃PBT聚酯的利用率。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。

实施例1

按重量份计，称取60份纯度为90％的对苯二甲酸、20份丁二醇、3份醋酸钙置入反应釜中，200℃反应2h；将反应产物置入缩聚釜，330℃真空条件下搅拌反应3h，制备得到PBT聚酯；干燥制备得到的PBT聚酯，按重量份计，将干燥后的PBT聚酯、磷酸二甲苯酯8份、马来酸酐4份置入螺杆挤出机中一次挤出造粒，制备得到无卤阻燃PBT聚酯；干燥制备得到的无卤阻燃PBT聚酯，按重量份计，将干燥后的无卤阻燃PBT聚酯、玻璃纤维15份、硅烷偶联剂3份置入螺杆挤出机中二次挤出造粒，制备得到改性无卤阻燃PBT聚酯；将制备得到的改性无卤阻燃PBT聚酯经螺杆纺丝机进行熔融纺丝，冷却后经上油、卷绕、牵伸处理，制备得到改性无卤阻燃PBT纤维。

实施例2

按重量份计，称取50份纯度为92％的对苯二甲酸、25份丁二醇、4份钛酸四正丁酯置入反应釜中，230℃反应2h；将反应产物置入缩聚釜，350℃真空条件下搅拌反应2h，制备得到PBT聚酯；干燥制备得到的PBT聚酯，按重量份计，将干燥后的PBT聚酯、聚磷酸铵7份、马来酸酐3份置入螺杆挤出机中一次挤出造粒，制备得到无卤阻燃PBT聚酯；干燥制备得到的无卤阻燃PBT聚酯，按重量份计，将干燥后的无卤阻燃PBT聚酯、玻璃纤维16份、硅烷偶联剂5份置入螺杆挤出机中二次挤出造粒，制备得到改性无卤阻燃PBT聚酯；将制备得到的改性无卤阻燃PBT聚酯经螺杆纺丝机进行熔融纺丝，冷却后经上油、卷绕、牵伸处理，制备得到改性无卤阻燃PBT纤维。

实施例3

按重量份计，称取30份纯度为85％的对苯二甲酸、25份丁二醇、2份醋酸锌置入反应釜中，240℃反应3h；将反应产物置入缩聚釜，350℃真空条件下搅拌反应3h，制备得到PBT聚酯；干燥制备得到的PBT聚酯，按重量份计，将干燥后的PBT聚酯、丁苯系磷酸酯10份、马来酸酐4份置入螺杆挤出机中一次挤出造粒，制备得到无卤阻燃PBT聚酯；干燥制备得到的无卤阻燃PBT聚酯，按重量份计，将干燥后的无卤阻燃PBT聚酯、玻璃纤维20份、硅烷偶联剂3份置入螺杆挤出机中二次挤出造粒，制备得到改性无卤阻燃PBT聚酯；将制备得到的改性无卤阻燃PBT聚酯经螺杆纺丝机进行熔融纺丝，冷却后经上油、卷绕、牵伸处理，制备得到改性无卤阻燃PBT纤维。

对本发明实施例1～3得到的改性无卤阻燃PBT纤维进行性能检测，检测结果如表1所示。其中，力学性能测试依据ASTM标准，阻燃性能测试依据UL94标准。

表1

本发明的工艺制备得到的改性无卤阻燃PBT纤维环保、阻燃性能好，并且拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击强度等机械性能高。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述催化剂为醋酸盐和/或钛酸化合物。

3.根据权利要求1所述的一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述对苯二甲酸的纯度为85～95％。

4.根据权利要求1所述的一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺，其特征在于，步骤(3)和步骤(4)中，所述干燥的温度为110～140℃，所述干燥的时间为1～4h。

5.根据权利要求4所述的一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺，其特征在于，步骤(3)和步骤(4)中，所述挤出造粒的挤出温度为210～240℃。

6.根据权利要求1所述的一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述无卤阻燃剂为磷系阻燃剂。

7.根据权利要求1所述的一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述相容剂为马来酸酐。

8.根据权利要求1所述的一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

9.根据权利要求1所述的一种改性无卤阻燃PBT纤维的生产工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述纺丝的温度为240～280℃，所述纺丝的纺速为1500～2500m/min。