CN110438580A - 一种环保型涤纶长丝及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保型涤纶长丝及其制造方法，采用涤纶长丝熔体直纺在线添加的工艺，以阻燃母粒为在线添加母粒，通过泵前注入螺杆把阻燃母粒注入到涤纶熔体中，经静态混合器和计量泵输送到纺丝组件，经熔体分配和喷丝孔挤出得到初生纤维，初生纤维经环吹风冷却，集束上油，牵伸卷绕制备得到环保型涤纶长丝。本申请一种环保型涤纶长丝及其制造方法通过熔体直纺的工艺，具有效率高、产能大，规模化效益好的特点；同时通过在线添加泵前注入的母粒添加工艺，具有柔性化、多功能加工的特点；并且利用生物质废弃物稻壳为原料，经反应制备得到生物质来源的糠醛，生态环保，并且以再生聚酯切片为原料，具有生态环保的特点。

Description

一种环保型涤纶长丝及其制造方法

技术领域

本发明涉及纺织生产技术领域，具体的说，是一种环保型涤纶长丝及其制造方法。

背景技术

涤纶长丝，是用涤纶做成长丝。涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。它是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(MEG)为原料，经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，经纺丝和后处理制成的纤维。所谓涤纶长丝，是长度为千米以上的丝，长丝卷绕成团。

涤纶长丝的用途很广，大量用于制造衣着和工业中制品。阻燃涤纶因具有阻燃性，应用范围很广，除了产业用纺织品、建筑内饰、交通工具内装饰等发挥无可替代的作用外，还在防护服领域内发挥着不少的作用。根据阻燃防护服国家标准规定，冶金、林业、化工、石油、消防等部门应使用阻燃防护服。中国应使用阻燃防护服的人数在百万以上，阻燃防护服市场潜力巨大。除了纯阻燃涤纶外，可根据用户的特殊要求，生产阻燃、防水、拒油、抗静电等多功能系列产品。如对阻燃涤纶织物进行防水、拒油整理，可提高阻燃服的功能性；采用阻燃涤纶与导电纤维交织以生产抗静电的阻燃织物；利用阻燃纤维与高性能纤维进行混纺交织，可生产高性能阻燃织物；采用阻燃纤维与棉、粘胶等纤维混纺，以改善防护服的舒适性，同时减少二次烧伤。

中国专利公开号CN108893817A涉及一种具有高弹性的阻燃涤纶纱线，其技术方案要点是包括阻燃鞘纱，所述阻燃鞘纱由60-70重量份的阻燃涤纶纤维和30-40重量份的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维混纺制备而成；所述阻燃涤纶纤维中阻燃添加剂占阻燃涤纶纤维的质量重量百分比含量的8-10％；所述阻燃添加剂由以下组分按重量百分比组成：三聚氰胺改性聚磷酸铵11-17％，季戊四醇2-4％，氰尿酸三聚氰胺2-4％，Mg(OH)21％，粘结剂42-55％，增稠剂1％，水25-34％，达到了阻燃、良好的结构强度和耐磨性的效果。

中国专利公开号CN108842448A涉及一种包覆型阻燃涤纶纤维，包括组合纤维和外包覆层，所述外包覆层设于所述组合纤维的外部，所述组合纤维包括蛋白纤维、真丝纤维、改性炭纤维、改性聚酯纤维和涤纶丝纤维，其中所述蛋白纤维占比设为5-15％，所述真丝纤维占比设为2-8％，所述改性聚酯纤维占比设为25-42％，所述改性炭纤维占比设为5-10％，所述涤纶丝纤维的占比设为10-25％。设计的外包覆层溶液可以渗透到对应组合纤维中，利用外包覆层溶液在组合纤维的外部形成一层特殊的外包覆层，大大提高了整体的阻燃性能，使用较为安全。

中国专利公开号CN108823673A涉及一种导电阻燃涤纶，由以下重量份原料制备：四硫富瓦烯改性涤纶纤维120-150份、氮磷硼阻燃剂20-40份、分散剂10-15份、对甲苯磺酸1-5份、氧化剂20-30份。本发明制备的导电阻燃涤纶，具有涤纶材料本身固有的强度高、弹性好、保型性好、尺寸稳定性高等优异性能的同时，兼具抗静电性能和阻燃性能，因此，可以应用到特殊服装等领域中，具有广阔的应用前景。

中国专利公开号CN108842440A涉及一种阻燃混纺织物的生产工艺，包括以下步骤：1)棉纤维阻燃涂胶：包括：有机硅改性丙烯酸，水性封闭性聚氨酯，复配阻燃剂，水，氟表面活性剂，硅表面活性剂，增稠剂，消泡剂；2)将棉纤维先浸入到碳酸氢钠溶液浸入步骤1)棉纤维阻燃涂胶的浸渍槽，焙烘，得阻燃棉纤维；3)将阻燃棉纤维与阻燃涤纶纤维混纺后织布，得到阻燃混纺织物。制备的阻燃混纺织物具有高阻燃性和良好的手感。

中国专利公开号CN108677269A涉及一种高品质阻燃涤纶工业丝的生产方法，它包括阻燃母粒的干燥、阻燃母粒和高粘切片的精确称量配料、挤压熔融、计量、缓慢冷却、侧吹风冷却、上油、五对辊拉伸定型、打网络结、卷绕成型。成品强度高(≧6.4cn/dt),极限氧指数LOI高(≧32％)。

中国专利公开号CN108656693A涉及一种环保型高回弹阻燃复合面料，属于阻燃功能复合面料技术领域。由阻面料层、阻燃中间层、底布层组成：阻燃中间层由蓬松针刺棉或紧实无胶棉中的一种制成，所述的蓬松针刺棉由阻燃涤纶中空短纤维、阻燃涤纶短纤维、非阻燃涤纶中空短纤维或非阻燃涤纶短纤维中的一种或多种按照一定比例混和制成；所述的紧实无胶棉由阻燃涤纶中空短纤维、阻燃涤纶短纤维、非阻燃涤纶中空短纤维或非阻燃涤纶短纤维中的一种或多种以及低熔点涤纶短纤维按照一定比例混和制成，底布层由非阻燃涤纶针织网布组成，通过火焰复合完成。生产工艺简单、材料简单、成本低廉、环保型、回弹性好、阻燃性高且用途广泛。

中国专利公开号CN108660532A涉及一种阻燃涤纶丝的生产工艺，通过对聚酯切片的干燥，纺丝，过滤，纺速，冷却，上油，拉伸定型等工序，将含阻燃元素，主要是磷的小分子阻燃剂作为共聚单体参与纤维高聚物的聚合过程，使阻燃剂结合到聚合物的大分子链中，达到长久的阻燃效果实现涤纶长丝的生产工艺，本发明工艺简单，操作方便，适于推广使用。

中国专利公开号CN108642582A涉及一种1.56dtex×38mm阻燃涤纶短纤维试生产工艺，包括按照生产线流程依次设置的预结晶器、回转磁选预干燥仓和干燥塔；所述回转磁选预干燥仓包括外筒；及与外筒内面紧密贴合且为全封闭式的内筒；所述内筒内侧安装有一电动金属探测桨；所述内筒一外端部外筒并通过驱动件连接到减速电机；所述内筒其壁上开设有进出料口；所述外筒上部和底部分别设置有进料口和出料口；上述1.56dtex×38mm阻燃涤纶短纤维试生产工艺具体如下：第一步，预结晶器干燥：第二步，回转磁选预干燥仓干燥和金属探测；第三步，干燥塔干燥；1.56dtex×38mm阻燃涤纶短纤维试生产工艺，能够较好的控制原料干燥含水率在65±5ppm，提高了初生纤维的可纺性及稳定性。

中国专利公开号CN107630263A涉及一种阻燃涤纶纤维，它是由下述重量份的原料组成的：聚对苯二甲酸乙二醇酯100-120、水合硼酸锌3-4、蓖麻油酸0.5-1、聚磷酸铵1-2、聚甲基丙烯酸钠2-3、柠檬酸三丁酯2-4、聚乙烯醇4-6、三乙胺1-3、双癸基二甲基溴化铵0.7-1、8-羟基喹啉1-2、氧化聚乙烯蜡4-6，本发明以聚甲基丙烯酸钠为高分子原料，通过三乙胺处理，然后将其与蓖麻油酸处理的硼酸锌共混，通过胺与油酸的反应，能够有效的改善各原料的相容性，从而提高成品的稳定性强度。

中国专利公开号CN107502987A涉及一种高强涤纶阻燃复合丝及其制备工艺，包括本体，所述本体包括内芯和外芯，且本体的外表面从内向外依次涂设有聚四氟乙烯涂层和陶瓷基复合涂层，所述本体由银系抗菌母粒、抗紫外母粒和共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂组成，其配料百分比为银系抗菌母粒3％～10％。提供的涤纶纤维，各组分配比科学合理，通过科学的将银系抗菌母粒、抗紫外母粒、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂有机结合，制备得到预取向丝，再经过加弹变形生产出低弹涤纶变形丝，然后将涤纶熔融体和锦纶熔融体经过计量泵计量后的进入混合纺丝箱纺丝，从而得到永久具有抗菌、抗紫外且阻燃作用的多功能涤纶纤维，使涤纶纤维的应用范围更广泛。

中国专利公开号CN107338500A涉及一种细旦有光阻燃涤纶FDY长丝的生产方法。它包括以下步骤：(1)称取70％～80％的有光PET切片预结晶、干燥；按重量计，称取6％～8％黑色母粒和8％～10％的阻燃母粒干燥，称取6％～10％的促结晶剂，(2)将干燥后的有光PET切片和干燥后的黑色母粒与阻燃母粒混合后经螺杆挤压机制成混合PET熔体，(3)将混合PET熔体过滤加压后经计量泵分配到各个喷丝组件产生初生纤维，(4)将初生纤维在纺丝甬道中进行吹风冷却，(5)将冷却后的纤维依次进行油嘴上油、拉伸定形、加网格后卷绕成型。

中国专利公开号CN107385544A涉及一种阻燃涤纶防护服面料，该面料是由经聚苯硫醚改性制备的阻燃涤纶纤维与芳纶纤维、玄武岩纤维和聚苯硫醚纤维并捻后织布，再用柔软剂整理、烘干所制得。有益效果为：阻燃涤纶防护服面料具有优良的阻燃性，各种纤维之间优势互补，提高混纺产品的阻燃性和抗熔滴性，燃烧时不缩不产生熔滴，是一种性价比较为优秀的混纺基布；未添加对人体有害的化学物质，加工过程对环境影响小，对人体无伤害，柔软度高，手感光滑；阻燃性能稳定，持久性强，是增加产品多样性的一种有效途径，是完善产品性能、拓展其使用范围的重要方法，具有很大的商业价值。

中国专利公开号CN107177979A涉及一种无熔滴阻燃涤纶纤维/织物及其制备方法，其特征是：在阻燃涤纶纤维/织物的外表面浸渍含有阻燃剂、交联剂的胶液，通过电子束辐照在织物上接枝引入阻燃剂和交联剂形成表层材料；先用水蒸汽汽蒸,再经皂洗、漂洗和干燥，制得增重质量百分比为5～35％的所述无熔滴阻燃涤纶纤维/织物；所述无熔滴阻燃涤纶纤维/织物在按GB/T17596-1998标准洗涤50次后，依据GB/T5454-1997和GB/T5455-1997标准测试阻燃性能的极限氧指数为29～35％，在燃烧时无熔滴；制备的涤纶纤维/织物耐水洗、阻燃、在燃烧过程中无熔滴，生产工艺简单，效率高。

中国专利公开号CN106810681A涉及一种端羟基有机含磷酯化物及其制备方法和由其制得的阻燃涤纶织物，首先通过侧基含磷二元羧酸与季戊四醇的反应得到端基为羧基的DAPER，然后通过有机含磷二元酸与二元醇的反应得到端基为羟基的DADA，最后通过DAPER与DADA的反应得到最终产品。最终产品为高分子量的固态酯化物，分子的端基为羟基，内部含有7.8～

11.74wt％的磷元素，具有热稳定性高、用途广泛等优点，克服了传统液体型酯化物存储和使用困难、结构简单导致用途单一、制备过程污染环境等缺点。将最终产品作为阻燃剂制备阻燃涤纶织物，阻燃涤纶织物的阻燃性能较好，阻燃涤纶织物的极限氧指数≥32％。

中国专利公开号CN106757481A涉及一种环保型负离子远红外阻燃涤纶短纤维及制备方法，其纤维为具有永久释放羟基负离子(H3O2-)、远红外法向全发射率为0.88且极限氧指数达到36.8％的环保型负离子远红外阻燃涤纶短纤维；其制备方法，主要包括：采用环保型再生聚酯瓶片为原料，经过醇解后获得再生型对苯二甲酸和乙二醇，向反应物中加入负离子远红外粉体溶液和N，N-双(2-羟甲基)氨基乙基膦酸二甲酯处理液，制得环保型再生负离子远红外功能阻燃聚酯切片；切片烘燥，烘燥时间不小于16个小时；烘燥后的切片经螺杆挤出机、纺丝箱体、七辊牵伸机等设备熔融纺丝成纤维，然后进行牵伸及后处理。本发明的涤纶短纤维能将负离子功能、远红外功能、阻燃功能、环保功能结合在一起。

中国专利公开号CN106192054A涉及一种环保型再生负离子远红外功能阻燃涤纶短纤维，包括如下步骤：S1：远红外粉体溶液的制备：S2：阻燃剂殊预：S3：再生远红外阻燃聚酯树脂的合成。本发明的制备的切片纺丝成型好，远红外纤维品质优良；可大大增强物料间的结合度，有效提高远红外纤维力学性能，较大幅度提高纤维强度。选择合适的双官能团无卤阻燃剂，先将阻燃剂进行特殊预处理，可使阻燃剂在缩聚阶段参与共聚反应，且最终产物中游离阻燃剂含量很低，保证了负离子远红外阻燃聚酯的性能。

中国专利公开号CN106149091A涉及一种高阻燃抗菌有色环保涤纶纤维的制备方法。这种制备方法，包括以下步骤：(1)、准备纳米银抗菌色母粒；(2)、纳米银抗菌色母粒与高阻燃涤纶切片混合干燥，共混造粒；(3)、熔融纺丝。其设计合理，操作简便，人力成本较少，生产效率高，通过色纺加工生产的有色有光纤维，自有色泽艳丽、色牢度优异，免除了后序的高温高压染色工序，低碳、绿色环保；同时涤纶纤维外表面涂覆有阻燃层，具备阻燃性，防火耐热，同时涤纶纤维内分布有抗菌颗粒，提高了纤维的抗菌性能。

中国专利公开号CN106120022A涉及一种高弹阻燃涤纶，由如下重量份数配比制成：5-15份聚乙二醇、10-30份精对苯二甲酸、10-25份植物纤维、5-15份磷酸酯淀粉、5-15份硅藻泥、30-50份涤纶PET、20-30份涤纶PTT。所得涤纶不仅具有良好的阻燃性能和断裂伸长率，而且克服了透气性差、吸收性差等缺点。

中国专利公开号CN104017195A涉及一种磷系共聚阻燃再生涤纶工业丝的生产方法，属于阻燃涤纶工业丝生产技术领域。包括阻燃再生聚酯切片制备、固相聚合、纺丝和牵伸热定型，聚酯废料热融后形成泡泡料后经干燥、螺杆熔融形成再生聚酯熔体，再生聚酯熔体中添加阻燃调制剂和催化剂后进行均化聚合反应，经熔体过滤切粒获得阻燃再生聚酯切片，将该切片经固相聚合增粘后纺丝、牵伸热定型后即得成品。采用生产方法，避免了酯化反应中分子链封端的现象，反应分步进行，同时，所得切片可适用于固相聚合，切片粘度可得到大幅度提高，适用于涤纶工业丝的加工生产。对再生聚酯的阻燃处理，不但获得了废料再生，又赋予了新的功能，意义深远。

中国专利公开号CN103194816A一种新型低熔滴无烟高阻燃涤纶纤维。该新型涤纶纤维以超细微胶囊红磷、纳米SiO2、偶联剂JB-1、石蜡油等为复配阻燃体系，按特定比例与涤纶母粒混合熔融纺丝，实现涤纶纤维高阻燃、无烟、低溶滴、高强度的功能与特性；通过加快混料混合速度、延长混料干燥时间、降低熔融挤出温度等工艺调整，确保纤维生产的稳定性和阻燃性能的持久性，纤维及其制品阻燃性能符合德国轨道车辆防火测试标准

DIN 5510-2要求。该新型低熔滴无烟高阻燃涤纶纤维的成功开发，对高速列车、豪华客车、航空飞机用高档阻燃内饰面料的开发具有重要意义。

中国专利公开号CN103184599A涉及一种超细旦阻燃涤纶低弹丝的生产方法，包括以下步骤：以阻燃涤纶长丝为原料，依次经过第一罗拉、止捻器、第一热箱、冷却板、加捻器、第二罗拉、网络器、辅助罗拉、第二热箱、第三罗拉、探丝器、上油罗拉、卷绕和加弹，所说的阻燃阻燃涤纶长丝由磷系阻燃剂和PET切片两种原料制成，所说的磷系阻燃剂的质量百分比为8-12％。超细旦阻燃涤纶低弹丝的生产方法，具有如下技术效果：生产出的超细旦阻燃涤纶低弹丝性能良好，质量稳定,断裂强度为3.62cN/dtex，断裂伸长为22.5％。

中国专利公开号CN102877156A涉及一种聚酯短纤维的制备方法，尤其涉及一种阻燃再生涤纶短纤维的制备方法。该方法包括以下步骤:磷系无卤阻燃母粒制备；按照以下质量份数称取磷系无卤阻燃母粒与再生聚酯原料，分别进行干燥：干燥后的再生聚酯原料熔融过滤后经熔体泵送至液相调质调粘反应釜；液相增粘之后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，与磷系无卤阻燃母粒熔体在二级过滤器进行混合，混合后的熔体经设置在输送管道上的静态混合器后进入纺丝箱体，进行纺丝；纺丝获得初生纤维然后进行后加工，最后丝束切断、包装。提供的永久再生阻燃涤纶纤维的制备方法，其操作性强，工艺合理，生产效率高，可实现规模化大生产。

中国专利公开号CN102747455A涉及一种再生磷系阻燃涤纶短纤维的生产方法，利用废旧聚酯PET瓶片料，通过磷系阻燃剂与废旧聚酯PET瓶片料共混熔融改性反应制造出阻燃母粒，在常规纺丝条件的基础上，通过优化工艺改变了磷系阻燃剂热稳定性差，而且由于磷化物的酸性，在纺丝过程中会降低粘度、可纺性差、疵点多等技术难题。首先按重量比为10～12∶88～90的磷系阻燃剂2-羧乙基苯基次膦酸与废旧聚酯PET瓶片料混合后在螺杆挤出机中，经熔融、挤压造粒制得磷系阻燃母粒，再按重量比为8～10∶90～92的磷系阻燃母粒与废旧聚酯PET瓶片料混合后经熔融纺丝，得到阻燃氧指数达到30％以上的再生磷系阻燃涤纶短纤维。

中国专利公开号CN102732998A涉及一种阻燃涤纶丝的生产工艺，通过对聚酯切片的干燥，纺丝，过滤，纺速，冷却，上油，拉伸定型等工序，将含阻燃元素，主要是磷的小分子阻燃剂作为共聚单体参与纤维高聚物的聚合过程，使阻燃剂结合到聚合物的大分子链中，达到长久的阻燃效果实现涤纶长丝的生产工艺，工艺简单，操作方便，适于推广使用。

中国专利公开号CN102634904A涉及一种具有阻燃与抗熔滴性能的涤纶纤维织物。所提供的混纺织物由阻燃涤纶和下述至少一种特殊纤维混纺或交织而成：聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯撑苯并双嗯唑纤维、聚苯硫醚纤维、聚丙烯腈基碳纤维和羊毛；其中，所述阻燃涤纶与所述特殊纤维的质量比为(45～95)∶(5～55)。混纺织物平方米质量为180g～400g。涤纶纤维混纺织物在有效提高织物阻燃及抗熔滴性能的同时保证织物的服用性能，如强力，舒适性，耐老化性等性能。同时以阻燃涤纶为基材，辅以特殊纤维，相对于特殊纤维纯纺以及高比例混纺有效降低成本。采用通用纺纱设备，工艺相对简单易控制，易于产业化，具有良好的应用前景。

中国专利公开号CN102560728A涉及一种抗紫外和阻燃型涤纶纤维及其制备方法与应用。它由下列重量份数的原料制成：抗紫外母粒8～15份、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂85～92份。提供的涤纶纤维各组分配比科学合理，通过科学的将抗紫外母粒、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂有机结合，并制备得到预取向丝，再经过加弹变形生产出低弹变形丝，得到具有长久抗紫外且阻燃作用的多功能涤纶纤维，应用范围广泛。提供的抗紫外和阻燃型涤纶纤维的制备方法，其操作性强，工艺合理，生产效率高，可实现工业化大生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环保型涤纶长丝及其制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种环保型涤纶长丝，其单丝纤度为0.20～3.0dpf，其断裂强度2.8～3.5cN/dtex，断裂伸长率为20～45％；所述的环保型涤纶长丝的阻燃性能为LOI为30～35％。

一种环保型涤纶长丝的制造方法，包含以下步骤：

(一)生物质糠醛的制备

以稻谷，稀硫酸为原料，以三氯化铝为催化剂，在120～160℃条件下进行回流反应6～8h，然后采用分水器回收粗产物，然后粗产物在1kPa真空度60～70℃减压蒸馏得到生物质糠醛产物。

所述的稻谷与稀硫酸的质量比为1:5～1:10；

所述的三氯化铝催化剂的添加量为稀硫酸的质量的5～6％；

所述的稀硫酸中硫酸的质量分数为6～10％；

所述的稻谷的平均粒径为0.5～1.0mm；

(二)高磷酸量阻燃剂的制备

以步骤(一)制备得到的生物质糠醛和9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂(DOPO)为原料，首先DOPO采用二氯乙烷溶解后，然后在氮气保护下，把生物质糠醛的二氯乙烷溶液加入到反应体系中，再在60～80℃条件下回流12h，得到白色粉末沉淀，产物趁热过滤，滤渣用无水甲醇进行洗涤三次，再在120℃条件下真空干燥24h，制备得到高磷含量阻燃剂；

所述的DOPO在二氯乙烷中的质量分数为10～15％；

所述的DOPO与生物质糠醛的摩尔比值为1:0.95～1:1.05。

高含磷阻燃剂的磷含量为10.4wt％～10.5wt％，高含磷阻燃剂的熔点为180～190℃；

(三)阻燃母粒的制备

以步骤(二)得到的高含磷阻燃剂和再生聚酯切片为原料，然后通过熔融挤出造粒的方法制备得到阻燃母粒。

所述的再生聚酯切片为瓶片再生聚酯切片，其特性粘度为0.80～0.81dL/g；

所述的高含磷阻燃剂在阻燃母粒中的质量分数为20～45％；

所述的熔融挤出造粒温度为240～260℃。

(四)环保型涤纶长丝的制备

采用涤纶长丝熔体直纺在线添加的工艺，以阻燃母粒为在线添加母粒，通过泵前注入螺杆把阻燃母粒注入到涤纶熔体中，经静态混合器和计量泵输送到纺丝组件，经熔体分配和喷丝孔挤出得到初生纤维，初生纤维经环吹风冷却，集束上油，牵伸卷绕制备得到环保型涤纶长丝。

所述的阻燃母粒在环保型涤纶长丝中的质量分数为6～8％；

所述的熔体输送温度为280～285℃，熔体直纺的纺丝温度为280～285℃，环吹风风速为0.45±0.05m/min，环吹风温度为20～25℃，环吹风湿度为30～45RH％，牵伸倍数为3.0～4.0倍，纺丝速度为4500～4800m/min。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本申请一种环保型涤纶长丝及其制造方法通过熔体直纺的工艺，具有效率高、产能大，规模化效益好的特点；同时通过在线添加泵前注入的母粒添加工艺，具有柔性化、多功能加工的特点；并且利用生物质废弃物稻壳为原料，经反应制备得到生物质来源的糠醛，生态环保，并且以再生聚酯切片为原料，具有生态环保的特点；同时功能母粒中以具有呋喃环结构和膦菲氧杂环结构，结构稳定，耐热耐水解性好的特点，并且通过醛官能团与DOPO进行反应，反应产率高，且后处理简单的特点；同时设计的熔融阻燃剂本身磷含量高，具有较高的熔点，在塑料基体中易于熔融分散，避免了无机类含磷阻燃剂熔点高，在塑料基体中分散性差的特点，同时熔融阻燃剂熔点较高，远高于聚酯的玻璃化转变温度；同时呋喃环结构和膦菲氧杂环结构具有优异的耐水解稳定性，且呋喃环提供了含磷阻燃剂阻燃所需的氧源和碳源，具有协同改性提高阻燃性能的目的，用于涤纶长丝尤其是阻燃涤纶长丝具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本申请高磷酸量阻燃剂的制备化学反应示意图；

图2为本申请高磷酸量阻燃剂的氢核磁共振图谱。

具体实施方式

以下提供本发明一种环保型涤纶长丝及其制造方法的具体实施方式。

实施例1

一种环保型涤纶长丝，其单丝纤度为0.20dpf，其断裂强度2.8cN/dtex，断裂伸长率为20％；所述的环保型涤纶长丝的阻燃性能为LOI为30％。

一种环保型涤纶长丝的制造方法，包含以下步骤：

(一)生物质糠醛的制备

以稻谷，稀硫酸为原料，以三氯化铝为催化剂，在120～160℃条件下进行回流反应6～8h，然后采用分水器回收粗产物，然后粗产物在1kPa真空度60～70℃减压蒸馏得到生物质糠醛产物。

所述的稻谷与稀硫酸的质量比为1:5；

所述的三氯化铝催化剂的添加量为稀硫酸的质量的5％；

所述的稀硫酸中硫酸的质量分数为6％；

所述的稻谷的平均粒径为0.5～1.0mm；

(二)高磷酸量阻燃剂的制备

以步骤(一)制备得到的生物质糠醛和9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂(DOPO)为原料，首先DOPO采用二氯乙烷溶解后，然后在氮气保护下，把生物质糠醛的二氯乙烷溶液加入到反应体系中，再在60～80℃条件下回流12h，得到白色粉末沉淀，产物趁热过滤，滤渣用无水甲醇进行洗涤三次，再在120℃条件下真空干燥24h，制备得到高磷含量阻燃剂；

所述的DOPO在二氯乙烷中的质量分数为10％；

所述的DOPO与生物质糠醛的摩尔比值为1:0.95。

高含磷阻燃剂的磷含量为10.4wt％，高含磷阻燃剂的熔点为180～190℃；

图2为高磷酸量阻燃剂的氢核磁共振图谱，各类质子的化学位移如图谱所示，

在6.8～8.5ppm之间为DOPO结构的联苯上苯环的特征吸收峰，且图谱中～7.2ppm(c)和～5.9ppm(h)以及6.2ppm(g)对应的是呋喃环上特征吸收峰，在2.4～2.5ppm对应的是亚甲基(j)的特征吸收峰，且图谱中并未检测到醛基的特征吸收峰和P-H键质子特征吸收峰，而生成了DOPO与糠醛反应生成的亚甲基特征吸收峰，因此也证明了DOPO与糠醛发生了反应，且苯环的特征吸收峰面积与呋喃环上质子的特征吸收峰面积的比值为1:0.375，而DOPO上苯环质子数为8，呋喃环质子数为3，因此也说明了呋喃二甲醛与DOPO的反应比例为1:1，反应按照图1的结构进行。

(三)阻燃母粒的制备

以步骤(二)得到的高含磷阻燃剂和再生聚酯切片为原料，然后通过熔融挤出造粒的方法制备得到阻燃母粒。

所述的再生聚酯切片为瓶片再生聚酯切片，其特性粘度为0.80～0.81dL/g；

所述的高含磷阻燃剂在阻燃母粒中的质量分数为20％；

所述的熔融挤出造粒温度为240～260℃。

(四)环保型涤纶长丝的制备

采用涤纶长丝熔体直纺在线添加的工艺，以阻燃母粒为在线添加母粒，通过泵前注入螺杆把阻燃母粒注入到涤纶熔体中，经静态混合器和计量泵输送到纺丝组件，经熔体分配和喷丝孔挤出得到初生纤维，初生纤维经环吹风冷却，集束上油，牵伸卷绕制备得到环保型涤纶长丝。

所述的阻燃母粒在环保型涤纶长丝中的质量分数为6％；

所述的熔体输送温度为280～285℃，熔体直纺的纺丝温度为280～285℃，环吹风风速为0.45±0.05m/min，环吹风温度为20～25℃，环吹风湿度为30～45RH％，牵伸倍数为3.0～4.0倍，纺丝速度为4500～4800m/min。

实施例2

一种环保型涤纶长丝，其单丝纤度为0.25dpf，其断裂强度3cN/dtex，断裂伸长率为35％；所述的环保型涤纶长丝的阻燃性能为LOI为32％。

一种环保型涤纶长丝的制造方法，包含以下步骤：

(一)生物质糠醛的制备

以稻谷，稀硫酸为原料，以三氯化铝为催化剂，在120～160℃条件下进行回流反应6～8h，然后采用分水器回收粗产物，然后粗产物在1kPa真空度60～70℃减压蒸馏得到生物质糠醛产物。

所述的稻谷与稀硫酸的质量比为1:7；

所述的三氯化铝催化剂的添加量为稀硫酸的质量的5.5％；

所述的稀硫酸中硫酸的质量分数为7％；

所述的稻谷的平均粒径为0.5～1.0mm；

(二)高磷酸量阻燃剂的制备

以步骤(一)制备得到的生物质糠醛和9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂(DOPO)为原料，首先DOPO采用二氯乙烷溶解后，然后在氮气保护下，把生物质糠醛的二氯乙烷溶液加入到反应体系中，再在60～80℃条件下回流12h，得到白色粉末沉淀，产物趁热过滤，滤渣用无水甲醇进行洗涤三次，再在120℃条件下真空干燥24h，制备得到高磷含量阻燃剂；

所述的DOPO在二氯乙烷中的质量分数为12％；

所述的DOPO与生物质糠醛的摩尔比值为1:1。

高含磷阻燃剂的磷含量为10.5wt％，高含磷阻燃剂的熔点为180～190℃；

(三)阻燃母粒的制备

以步骤(二)得到的高含磷阻燃剂和再生聚酯切片为原料，然后通过熔融挤出造粒的方法制备得到阻燃母粒。

所述的再生聚酯切片为瓶片再生聚酯切片，其特性粘度为0.80～0.81dL/g；

所述的高含磷阻燃剂在阻燃母粒中的质量分数为35％；

所述的熔融挤出造粒温度为240～260℃。

(四)环保型涤纶长丝的制备

采用涤纶长丝熔体直纺在线添加的工艺，以阻燃母粒为在线添加母粒，通过泵前注入螺杆把阻燃母粒注入到涤纶熔体中，经静态混合器和计量泵输送到纺丝组件，经熔体分配和喷丝孔挤出得到初生纤维，初生纤维经环吹风冷却，集束上油，牵伸卷绕制备得到环保型涤纶长丝。

所述的阻燃母粒在环保型涤纶长丝中的质量分数为7％；

所述的熔体输送温度为280～285℃，熔体直纺的纺丝温度为280～285℃，环吹风风速为0.45±0.05m/min，环吹风温度为20～25℃，环吹风湿度为30～45RH％，牵伸倍数为3.0～4.0倍，纺丝速度为4500～4800m/min。

实施例3

一种环保型涤纶长丝，其单丝纤度为0.20dpf，其断裂强度3.5cN/dtex，断裂伸长率为20～45％；所述的环保型涤纶长丝的阻燃性能为LOI为35％。

一种环保型涤纶长丝的制造方法，包含以下步骤：

(一)生物质糠醛的制备

以稻谷，稀硫酸为原料，以三氯化铝为催化剂，在120～160℃条件下进行回流反应6～8h，然后采用分水器回收粗产物，然后粗产物在1kPa真空度60～70℃减压蒸馏得到生物质糠醛产物。

所述的稻谷与稀硫酸的质量比为1:10；

所述的三氯化铝催化剂的添加量为稀硫酸的质量的6％；

所述的稀硫酸中硫酸的质量分数为10％；

所述的稻谷的平均粒径为0.5～1.0mm；

(二)高磷酸量阻燃剂的制备

以步骤(一)制备得到的生物质糠醛和9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂(DOPO)为原料，首先DOPO采用二氯乙烷溶解后，然后在氮气保护下，把生物质糠醛的二氯乙烷溶液加入到反应体系中，再在60～80℃条件下回流12h，得到白色粉末沉淀，产物趁热过滤，滤渣用无水甲醇进行洗涤三次，再在120℃条件下真空干燥24h，制备得到高磷含量阻燃剂；

所述的DOPO在二氯乙烷中的质量分数为15％；

所述的DOPO与生物质糠醛的摩尔比值为1:1.05。

高含磷阻燃剂的磷含量为10.5wt％，高含磷阻燃剂的熔点为180～190℃；

(三)阻燃母粒的制备

以步骤(二)得到的高含磷阻燃剂和再生聚酯切片为原料，然后通过熔融挤出造粒的方法制备得到阻燃母粒。

所述的再生聚酯切片为瓶片再生聚酯切片，其特性粘度为0.80～0.81dL/g；

所述的高含磷阻燃剂在阻燃母粒中的质量分数为45％；

所述的熔融挤出造粒温度为240～260℃。

(四)环保型涤纶长丝的制备

采用涤纶长丝熔体直纺在线添加的工艺，以阻燃母粒为在线添加母粒，通过泵前注入螺杆把阻燃母粒注入到涤纶熔体中，经静态混合器和计量泵输送到纺丝组件，经熔体分配和喷丝孔挤出得到初生纤维，初生纤维经环吹风冷却，集束上油，牵伸卷绕制备得到环保型涤纶长丝。

所述的阻燃母粒在环保型涤纶长丝中的质量分数为8％；

所述的熔体输送温度为280～285℃，熔体直纺的纺丝温度为280～285℃，环吹风风速为0.45±0.05m/min，环吹风温度为20～25℃，环吹风湿度为30～45RH％，牵伸倍数为3.0～4.0倍，纺丝速度为4500～4800m/min。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种环保型涤纶长丝的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：

(一)生物质糠醛的制备

以稻谷，稀硫酸为原料，以三氯化铝为催化剂，在120～160℃条件下进行回流反应6～8h，然后采用分水器回收粗产物，然后粗产物在1kPa真空度60～70℃减压蒸馏得到生物质糠醛产物；

(二)高磷酸量阻燃剂的制备

以步骤(一)制备得到的生物质糠醛和9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂DOPO为原料，首先DOPO采用二氯乙烷溶解后，然后在氮气保护下，把生物质糠醛的二氯乙烷溶液加入到反应体系中，再在60～80℃条件下回流12h，得到白色粉末沉淀，产物趁热过滤，滤渣用无水甲醇进行洗涤三次，再在120℃条件下真空干燥24h，制备得到高磷含量阻燃剂；

(三)阻燃母粒的制备

(四)环保型涤纶长丝的制备

采用涤纶长丝熔体直纺在线添加的工艺，以阻燃母粒为在线添加母粒，通过泵前注入螺杆把阻燃母粒注入到涤纶熔体中，经静态混合器和计量泵输送到纺丝组件，经熔体分配和喷丝孔挤出得到初生纤维，初生纤维经环吹风冷却，集束上油，牵伸卷绕制备得到环保型涤纶长丝。

2.如权利要求1所述的一种环保型涤纶长丝的制造方法，其特征在于，所述的稻谷与稀硫酸的质量比为1:5～1:10。

3.如权利要求1所述的一种环保型涤纶长丝的制造方法，其特征在于，所述的三氯化铝催化剂的添加量为稀硫酸的质量的5～6％。

4.如权利要求1所述的一种环保型涤纶长丝的制造方法，其特征在于，所述的稀硫酸中硫酸的质量分数为6～10％。

5.如权利要求1所述的一种环保型涤纶长丝的制造方法，其特征在于，所述的稻谷的平均粒径为0.5～1.0mm。

6.如权利要求1所述的一种环保型涤纶长丝的制造方法，其特征在于，所述的再生聚酯切片为瓶片再生聚酯切片，其特性粘度为0.80～0.81dL/g。

7.如权利要求1所述的一种环保型涤纶长丝的制造方法，其特征在于，所述的高含磷阻燃剂在阻燃母粒中的质量分数为20～45％。

8.如权利要求1所述的一种环保型涤纶长丝的制造方法，其特征在于，所述的阻燃母粒在环保型涤纶长丝中的质量分数为6～8％。