CN105970341A - 阻燃聚酯单丝及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种阻燃聚酯单丝及生产方法，包括：将所述主体聚酯与所述添加剂进行原料混合和预结晶处理；随后将混合后的原料进行熔融，并通过挤出机挤出进行纺丝；对纺好的单丝进行冷却；对冷却后的单丝进行一级拉伸，随后进行二级拉伸；对拉伸后的单丝卷绕收丝。根据本申请实施例提供的技术方案，通过在主体聚酯中添加一定的添加剂，能够解决聚酯但是极限氧指数较低，达不到阻燃要求的缺点，生产的聚酯单丝具有较好的阻燃特性。

Description

阻燃聚酯单丝及生产方法
技术领域
本公开一般涉及单丝领域，具体涉及阻燃聚酯单丝及生产方法。
背景技术
聚酯纤维具有高强度、高模量、高弹性、良好的耐热性等优点，目前是世界上产量最高、用量最大、用途最广泛的高分子合成材料。火灾事故中很大一部分是由聚酯纤维纺织品着火所致，聚酯纤维的极限氧指数为22％左右，属于易燃产品，燃烧时速度快，放出大量的热及有害气体，还会发生熔融滴落，污染环境，造成的人员伤亡及非常严重的经济损失。预防和控制火灾除了做好工厂规划、增强工作人员的防火意识，更重要的是研究开发阻燃材料，提高建筑物的防火性能。
聚酯具有强度高，弹性模量好，抗皱性优异，耐热耐光性优良，织物洗可穿且挺括，产品质优价廉的优点，但聚酯是一种热塑性的高聚物，达不到阻燃标准要求。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、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，大大促进了阻燃聚酯技术的发展和应用。
我国阻燃聚酯技术起步晚，技术相对落后，产品性能与国外相比存在较大差距，工业化品种很少，不能满足国内需求，只能大量依靠进口，因此开发阻燃性能好、价格低廉且环保的阻燃聚酯仍然是聚酯研究工作的重点。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种大直径阻燃聚酯单丝。
第一方面，提供一种阻燃聚酯单丝，包括主体聚酯和添加剂，所述添加剂为：磷系阻燃剂、有机改性纳米蒙脱土，所述磷系阻燃剂为羟基磷酸盐，含量为0.5％-10％，所述有机改性纳米蒙脱土含量为0.5％-5％。
进一步的，所述主体聚酯为以下一种或多种：聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯。
进一步的，所述单丝直径为0.08-5mm，单丝强度≥2.5cN/dtex，断裂伸长率为20％-40％，极限氧指数为25％-40％。
第二方面，提供一种阻燃聚酯单丝的生产方法，包括步骤：
S101：将所述主体聚酯与所述添加剂进行原料混合和预结晶处理；
S102：随后将混合后的原料进行熔融，并通过挤出机挤出进行纺丝；
S103：对纺好的单丝进行冷却；
S104：对冷却后的单丝进行一级拉伸，随后进行二级拉伸；
S105：对拉伸后的单丝卷绕收丝。
进一步的，所述预结晶处理温度为130℃，时间为12h。
进一步的，所述纺丝温度为220-285℃。
进一步的，所述冷却方式为液体冷却，温度为25-50℃，冷却长度为2-8m。
进一步的，所述液体为水或者聚乙二醇溶液或者丙三醇溶液。
进一步的，所述一级拉伸温度为240-280℃，所述二级拉伸温度为240-280℃。
进一步的，所述一级拉伸和二级拉伸总拉伸倍率为4-5.5倍。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过在主体聚酯中添加一定的添加剂，能够解决聚酯但是极限氧指数较低，达不到阻燃要求的缺点，生产的聚酯单丝具有较好的阻燃特性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中阻燃聚酯单丝加工方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一：
本发明实施例提供一种阻燃聚酯单丝，包括主体聚酯和添加剂，所述添加剂为：磷系阻燃剂、有机改性纳米蒙脱土，所述磷系阻燃剂为羟基磷酸盐，含量为0.5％-10％，所述有机改性纳米蒙脱土含量为0.5％-5％。
进一步的，主体聚酯为以下一种或多种：聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯。
本发明实施例通过采用磷系阻燃剂和有机改性纳米蒙脱土中的一种或者两种混合作为聚酯单丝的添加剂，当含磷系阻燃剂的聚酯单丝经高温被引燃时，磷化合物受热分解生成磷的含氧酸，这类酸催化含羟基化合物的吸热脱水成炭反应，生成焦炭和水，含羟基混合物脱水形成的焦炭层为石墨状，具有难燃、隔热、隔氧的作用；其中，蒙脱土为层状硅酸盐片层，当聚酯单丝受热分解时，聚合物中的层状硅酸盐片层，由于对热和气体的阻隔作用，能及时阻止聚合物分解产生的可燃气体向气相燃烧区传输，通过阻隔聚合物分解燃烧过程中的传热与传质，使得聚酯单丝具有特殊的阻燃性。
进一步的，单丝直径为0.08-5mm，单丝强度≥2.5cN/dtex，断裂伸长率为20％-40％，极限氧指数为25％-40％。
本发明实施例提供的聚酯单丝在保证阻燃特性的前提下，单丝强度和断裂伸长率仍得到保证。
请参考图1，本发明实施例还提供该阻燃聚酯单丝的生产方法，包括步骤：
S101：将所述主体聚酯与所述添加剂进行原料混合和预结晶处理；
S102：随后将混合后的原料进行熔融，并通过挤出机挤出进行纺丝；
S103：对纺好的单丝进行冷却；
S104：对冷却后的单丝进行一级拉伸，随后进行二级拉伸；
S105：对拉伸后的单丝卷绕收丝。
通过上述步骤将主体聚酯和添加剂进行混合并进行预结晶、纺丝等处理，形成阻燃聚酯单丝，对产生的阻燃聚酯单丝进行极限氧指数的测量，其极限氧指数在26％-40％，符合阻燃的要求。
进一步的，预结晶处理温度为130℃，时间为12h。
进一步的，纺丝温度为220-285℃。
进一步的，冷却方式为液体冷却，温度为25-50℃，冷却长度为2-8m。
进一步的，液体为水或者聚乙二醇溶液或者丙三醇溶液。
进一步的，一级拉伸温度为240-280℃，所述二级拉伸温度为240-280℃。
进一步的，一级拉伸和二级拉伸总拉伸倍率为4-5.5倍。
实施例二：
本实施例提供一种阻燃聚酯单丝，包括主体聚酯和0.5％含量的羟基磷酸盐、0.5％的有机改性纳米蒙脱土进行原料混合，混合后的原料在130℃的条件下进行预结晶处理12h，随后在单螺杆挤出机上进行熔融共混并挤出，纺丝各区温度为275℃、280℃、280℃、280℃、280℃、280℃、280℃，随后对纺好的丝进行水冷却，冷却水温度为45℃；冷却后经过二级拉伸，一级拉伸温度为265℃，二级拉伸温度为265℃，拉伸总倍率为4.5倍。
上述方法制得的聚酯单丝直径为2mm，单丝强度为2.5cN/dtex，经实验得知极限氧指数为27％。
实施例三：
本实施例提供一种阻燃聚酯单丝，包括主体聚酯和10％含量的羟基磷酸盐、5％的有机改性纳米蒙脱土进行原料混合，混合后的原料在130℃的条件下进行预结晶处理12h，随后在单螺杆挤出机上进行熔融共混并挤出，纺丝各区温度为275℃、280℃、280℃、280℃、280℃、280℃、280℃，随后对纺好的丝进行水冷却，冷却水温度为30℃；冷却后经过二级拉伸，一级拉伸温度为250℃，二级拉伸温度为265℃，拉伸总倍率为4.5倍。
上述方法制得的聚酯单丝直径为3mm，单丝强度为2.5cN/dtex，经实验得知极限氧指数为29％。
实施例四：
本实施例提供一种阻燃聚酯单丝，包括主体聚酯和1.5％含量的羟基磷酸盐、0.5％的有机改性纳米蒙脱土进行原料混合，混合后的原料在130℃的条件下进行预结晶处理12h，随后在单螺杆挤出机上进行熔融共混并挤出，纺丝各区温度为275℃、280℃、280℃、280℃、280℃、280℃、280℃，随后对纺好的丝进行水冷却，冷却水温度为50℃；冷却后经过二级拉伸，一级拉伸温度为240℃，二级拉伸温度为240℃，拉伸总倍率为5.5倍。
上述方法制得的聚酯单丝直径为5mm，单丝强度为3.2cN/dtex，经实验得知极限氧指数为30％。
实施例五：
本实施例提供一种阻燃聚酯单丝，包括主体聚酯和2.5％含量的羟基磷酸盐、2％的有机改性纳米蒙脱土进行原料混合，混合后的原料在130℃的条件下进行预结晶处理12h，随后在单螺杆挤出机上进行熔融共混并挤出，纺丝各区温度为275℃、280℃、280℃、280℃、280℃、280℃、280℃，随后对纺好的丝进行水冷却，冷却水温度为45℃；冷却后进行过二级拉伸，一级拉伸温度为280℃，二级拉伸温度为280℃，拉伸总倍率为4倍。
上述方法制得的聚酯单丝直径为2mm，单丝强度为4cN/dtex，经实验得知极限氧指数为36％，该配比下制得的聚酯单丝为最优配比，其极限氧指数达到了36％。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种阻燃聚酯单丝，其特征在于，包括主体聚酯和添加剂，所述添加剂为：磷系阻燃剂、有机改性纳米蒙脱土，所述磷系阻燃剂为羟基磷酸盐，含量为0.5％-10％，所述有机改性纳米蒙脱土含量为0.5％-5％。
2.根据权利要求1所述的阻燃聚酯单丝，其特征在于，所述主体聚酯为以下一种或多种：聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯。
3.根据权利要求1所述的阻燃聚酯单丝，其特征在于，所述单丝直径为0.08-5mm，单丝强度≥2.5cN/dtex，断裂伸长率为20％-40％，极限氧指数为25％-40％。
4.一种如权利要求1-3任一所述的阻燃聚酯单丝的生产方法，其特征在于，包括步骤：
S101：将所述主体聚酯与所述添加剂进行原料混合和预结晶处理；
S102：随后将混合后的原料进行熔融，并通过挤出机挤出进行纺丝；
S103：对纺好的单丝进行冷却；
S104：对冷却后的单丝进行一级拉伸，随后进行二级拉伸；
S105：对拉伸后的单丝卷绕收丝。
5.根据权利要求4所述的阻燃聚酯单丝的生产方法，其特征在于，所述预结晶处理温度为130℃，时间为12h。
6.根据权利要求4所述的阻燃聚酯单丝的生产方法，其特征在于，所述纺丝温度为220-285℃。
7.根据权利要求4所述的阻燃聚酯单丝的生产方法，其特征在于，所述冷却方式为液体冷却，温度为25-50℃，冷却长度为2-8m。
8.根据权利要求7所述的阻燃聚酯单丝的生产方法，其特征在于，所述液体为水或者聚乙二醇溶液或者丙三醇溶液。
9.根据权利要求4所述的阻燃聚酯单丝的生产方法，其特征在于，所述一级拉伸温度为240-280℃，所述二级拉伸温度为240-280℃。
10.根据权利要求9所述的阻燃聚酯单丝的生产方法，其特征在于，所述一级拉伸和二级拉伸总拉伸倍率为4-5.5倍。
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