CN110923841A - 阻燃聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

阻燃聚酯纤维及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110923841A
CN110923841A CN201911104344.6A CN201911104344A CN110923841A CN 110923841 A CN110923841 A CN 110923841A CN 201911104344 A CN201911104344 A CN 201911104344A CN 110923841 A CN110923841 A CN 110923841A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flame
retardant
retardant polyester
polyester fiber
melt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911104344.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110923841B (zh
Inventor
彭治汉
郭承鑫
彭志宏
童丽亚
彭武清
王朝生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Li Dao New Material Polytron Technologies Inc
Original Assignee
Shanghai Li Dao New Material Polytron Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Li Dao New Material Polytron Technologies Inc filed Critical Shanghai Li Dao New Material Polytron Technologies Inc
Priority to CN201911104344.6A priority Critical patent/CN110923841B/zh
Publication of CN110923841A publication Critical patent/CN110923841A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110923841B publication Critical patent/CN110923841B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/88Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/92Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyesters
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/07Addition of substances to the spinning solution or to the melt for making fire- or flame-proof filaments

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明涉及一种阻燃聚酯纤维及其制备方法,制备方法为:将聚酯、三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨相氮化碳、锌化合物和9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物(DOPO)衍生物熔融共混制得阻燃聚酯切片后,进行熔融纺丝和牵伸卷绕或者将上述物质熔融共混制得阻燃母粒后,在聚酯切片或熔体直接纺丝工序中添加8.25~25wt%的阻燃母粒进行熔融纺丝和牵伸卷绕;制得的阻燃聚酯纤维的材质为阻燃聚酯,按质量份计,阻燃聚酯主要由92~95.8份聚酯、1~2份三聚氰胺氰尿酸盐、0.1~0.5份类石墨相氮化碳、0.1~0.5份锌化合物和3~5份DOPO衍生物组成。本发明制备工艺简单,制得的产品兼具较好的力学性能与阻燃性能。

Description

阻燃聚酯纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于阻燃纤维技术领域,涉及一种阻燃聚酯纤维及其制备方法。
背景技术
聚酯纤维在纺织原料中已占据举足轻重的地位。但聚酯纤维是一种熔融性的可燃纤维,所以聚酯纤维的阻燃化倍受世人关注,研究开发阻燃聚酯纤维十分必要。
国外已经工业化的共混型阻燃聚酯纤维主要有以多溴联苯醚为阻燃剂的Firemaster-935和以含磷低聚物为阻燃剂的Forflam两种,国内共混型阻燃聚酯纤维目前主要采用二乙基次膦酸锌和DOPO衍生物,前者阻燃效率较差而且影响可纺性能,后者可纺性好,但价格昂贵且阻燃纤维氧指数低。共混法生产阻燃聚酯纤维由于在缩聚后添加阻燃剂,对酯化和缩聚过程没有影响,而且可以根据需要随时改变阻燃产品种类,灵活性大,但共混法也存在很大的缺陷,小分子阻燃剂热稳定性较差,容易发生迁移析出,且共混型阻燃剂还会影响聚酯的可纺性,纺丝时容易断头飘丝,同时,为了提高聚酯的阻燃效果,共混型阻燃剂的添加量大,这进一步导致共混法制备阻燃聚酯纤维成型困难,成本高。
因此,开发一种低成本、低阻燃剂添加量,同时阻燃性能良好的阻燃聚酯纤维成为目前亟待要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中共混型阻燃聚酯纤维成本较高、力学性能与阻燃性能不能兼顾的问题,提供一种阻燃聚酯纤维及其制备方法。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种阻燃聚酯纤维,材质为阻燃聚酯,按质量份计,阻燃聚酯主要由92~95.8份聚酯、1~2份三聚氰胺氰尿酸盐、0.1~0.5份类石墨相氮化碳、0.1~0.5份锌化合物和3~5份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物组成。
作为优选的技术方案:
如上所述的一种阻燃聚酯纤维,阻燃聚酯纤维的极限氧指数≥31.5%,断裂强度为2.4~3.1cN/dtex,断裂伸长率为40~60%。
如上所述的一种阻燃聚酯纤维,聚酯为一种以上有机二元酸与一种以上二元醇缩聚或共缩聚反应的产物。
如上所述的一种阻燃聚酯纤维,聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
如上所述的一种阻燃聚酯纤维,锌化合物为硫化锌、二乙基次膦酸锌、2-羧乙基苯基次膦酸锌和氰尿酸锌中的一种以上。
如上所述的一种阻燃聚酯纤维,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的结构式为(a)、(b)或(c),具体如下:
Figure BDA0002270828040000021
本发明还提供制备如上所述的一种阻燃聚酯纤维的方法,将聚酯、三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨相氮化碳、锌化合物和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物熔融共混制得阻燃聚酯切片后,进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚酯纤维。
作为优选的技术方案:
如上所述的方法,熔融纺丝前,对阻燃聚酯切片进行干燥和预结晶,过程为:首先以5~10℃/min的升温速率由15~25℃升至100~120℃,保温10h,然后继续升温至120~140℃,保温24h,最后自然冷却至15~25℃;熔融共混的温度为260~280℃,熔融纺丝的温度为270~300℃,牵伸卷绕的速度为300~3000m/min,牵伸倍数为1.5~4.5。
本发明还提供另一种制备如上所述的一种阻燃聚酯纤维的方法,将质量比为1:0.1~5的阻燃剂和聚酯熔融共混制得阻燃母粒后,在聚酯切片或熔体直接纺丝工序中添加8.25~25wt%的阻燃母粒进行熔融纺丝和牵伸卷绕,制得阻燃聚酯纤维,其中,阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨相氮化碳、锌化合物和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的混合物。
作为优选的技术方案:
如上所述的方法,熔融共混的温度为260~280℃,熔融纺丝的温度为270~300℃,牵伸卷绕的速度为300~3000m/min,牵伸倍数为1.5~4.5。
发明机理:
9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)衍生物具有高熔点高热稳定性,在纤维中以海岛结构形式分布,将三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨氮化碳和锌化合物形成有机连接,同时还起到分散剂作用,使得三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨氮化碳和锌化合物得到充分分散,尤其是DOPO衍生物在纺丝过程中熔融渗入三聚氰胺氰尿酸盐和类石墨相氮化碳的层间,并在纺丝拉伸过程中促使二者片层滑移,解决了无机阻燃剂易团聚、分散性差等问题,直接提升了纤维的可纺性与力学性能。此外,片层滑移后的阻燃剂扩大了表面积,可以更加有效阻止热量向纤维内层的传递,尤其是在热氧降解或燃烧过程中,这种有序排列的层状结构与磷的催化炭化机制的协同作用,进一步促进了聚酯的层状炭化,从而使聚酯纤维在降解过程中形成致密层状碳化层,发挥良好的隔热隔氧作用,表现出良好的协同阻燃效果,大大降低了阻燃剂的用量。同时,以岛状结构存在的锌化合物起到中心点的作用,其可与聚酯分解产生的熔融低聚体和类石墨氮化碳的混合物发生络合作用,促进分解的基体交联成炭,使得聚酯聚合物迅速转化为含磷、氮和氧杂化大分子,而由于这种大分子中磷、氮元素的存在而使其瞬间炭化,从而减少了可燃挥发分的生成,起到阻燃抗熔滴作用。
本发明制得的阻燃聚酯纤维在被点燃时,三聚氰胺氰尿酸盐可以产生大量含氮不燃性气体和水蒸气,稀释燃烧环境中可燃性气体浓度并促进炭层膨胀。三聚氰胺氰尿酸盐为气源,类石墨相氮化碳为碳化诱导和促进剂,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)衍生物受热分解产生有吸水或脱水效果的强酸(如聚磷酸和焦磷酸等),可以作为酸源,形成三元复合协同阻燃效应,增强了阻燃效果。
有益效果:
(1)本发明的阻燃聚酯纤维的制备方法,工艺简单,成本低,适用于产业化;
(2)本发明的阻燃聚酯纤维,形成了磷、氮和海岛-金属络合催化阻燃体系的双重阻燃效果,能够达到阻燃抗熔滴作用;
(3)本发明的阻燃聚酯纤维中阻燃剂添加量少,兼具较好的力学性能与阻燃性能,应用范围广。
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,在阅读了本发明讲授的内容之后,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。
实施例1
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程是:
(1)按质量份计,将93份聚对苯二甲酸乙二醇酯、1.4份三聚氰胺氰尿酸盐、0.3份类石墨相氮化碳、0.3份硫化锌和5份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物熔融共混制得阻燃聚酯切片,其中,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的结构式为:
Figure BDA0002270828040000031
(2)对阻燃聚酯切片进行干燥和预结晶,过程为:首先以5℃/min的升温速率由25℃升至100℃,保温10h,然后继续升温至120℃,保温24h,最后自然冷却至25℃;
(3)进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚酯纤维,熔融共混的温度为275℃,熔融纺丝的温度为280℃,牵伸卷绕的速度为1000m/min,牵伸倍数为2.8;
制得的阻燃聚酯纤维的性能见表1。
实施例2
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程是:
(1)按质量份计,将92份聚对苯二甲酸乙二醇酯、2份三聚氰胺氰尿酸盐、0.5份类石墨相氮化碳、0.5份二乙基次膦酸锌和5份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物熔融共混制得阻燃聚酯切片,其中,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的结构式为:
Figure BDA0002270828040000041
(2)对阻燃聚酯切片进行干燥和预结晶,过程为:首先以7℃/min的升温速率由20℃升至109℃,保温10h,然后继续升温至129℃,保温24h,最后自然冷却至20℃;
(3)进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚酯纤维,熔融共混的温度为260℃,熔融纺丝的温度为270℃,牵伸卷绕的速度为300m/min,牵伸倍数为1.5;
制得的阻燃聚酯纤维的性能见表1。
实施例3
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程是:
(1)按质量份计,将95份聚对苯二甲酸丙二醇酯、1份三聚氰胺氰尿酸盐、0.5份类石墨相氮化碳、0.5份2-羧乙基苯基次膦酸锌和3份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物熔融共混制得阻燃聚酯切片,其中,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的结构式为:
Figure BDA0002270828040000042
(2)对阻燃聚酯切片进行干燥和预结晶,过程为:首先以9℃/min的升温速率由15℃升至115℃,保温10h,然后继续升温至135℃,保温24h,最后自然冷却至15℃;
(3)进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚酯纤维,熔融共混的温度为270℃,熔融纺丝的温度为280℃,牵伸卷绕的速度为2000m/min,牵伸倍数为3;
制得的阻燃聚酯纤维的性能见表1。
实施例4
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程是:
(1)按质量份计,将95份聚对苯二甲酸丙二醇酯、2份三聚氰胺氰尿酸盐、0.3份类石墨相氮化碳、0.3份氰尿酸锌和2.4份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物熔融共混制得阻燃聚酯切片,其中,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的结构式为:
Figure BDA0002270828040000051
(2)对阻燃聚酯切片进行干燥和预结晶,过程为:首先以10℃/min的升温速率由15℃升至120℃,保温10h,然后继续升温至140℃,保温24h,最后自然冷却至15℃;
(3)进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚酯纤维,熔融共混的温度为280℃,熔融纺丝的温度为300℃,牵伸卷绕的速度为3000m/min,牵伸倍数为4.5;
制得的阻燃聚酯纤维的性能见表1。
实施例5
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程是:
(1)将质量比为1:2的阻燃剂和聚对苯二甲酸丁二醇酯熔融共混制得阻燃母粒,其中,阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨相氮化碳、锌化合物和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的混合物,其中,锌化合物为质量比为1:1的硫化锌和氰尿酸锌的混合物,熔融共混的温度为270℃,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的结构式为:
Figure BDA0002270828040000052
(2)在聚酯切片(聚酯为:聚对苯二甲酸丁二醇酯)中添加18wt%的阻燃母粒进行熔融纺丝和牵伸卷绕,制得阻燃聚酯纤维,其中,熔融纺丝的温度为285℃,牵伸卷绕的速度为1500m/min,牵伸倍数为2.5;
制得的阻燃聚酯纤维,材质为阻燃聚酯,按质量份计,阻燃聚酯由92份聚酯、2份三聚氰胺氰尿酸盐、0.5份类石墨相氮化碳、0.5份锌化合物和5份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物组成;该阻燃聚酯纤维的性能见表1。
实施例6
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程是:
(1)将质量比为1:5的阻燃剂和聚对苯二甲酸丁二醇酯熔融共混制得阻燃母粒,其中,阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨相氮化碳、锌化合物和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的混合物,其中,锌化合物为质量比为质量比为1:1:1的硫化锌、二乙基次膦酸锌和2-羧乙基苯基次膦酸锌的混合物,熔融共混的温度为280℃,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的结构式为:
Figure BDA0002270828040000061
(2)在聚对苯二甲酸丁二醇酯熔体直接纺丝工序中添加25wt%的阻燃母粒进行熔融纺丝和牵伸卷绕,制得阻燃聚酯纤维,其中,熔融纺丝的温度为290℃,牵伸卷绕的速度为3000m/min,牵伸倍数为4.5;
制得的阻燃聚酯纤维,材质为阻燃聚酯,按质量份计,阻燃聚酯由95.8份聚酯、1份三聚氰胺氰尿酸盐、0.1份类石墨相氮化碳、0.1份锌化合物和3份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物组成;该阻燃聚酯纤维的性能见表1。
实施例7
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程是:
(1)将质量比为1:0.1的阻燃剂和聚对苯二甲酸乙二醇酯熔融共混制得阻燃母粒,其中,阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨相氮化碳、硫化锌和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的混合物,其中,熔融共混的温度为260℃,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的结构式为:
Figure BDA0002270828040000062
(2)在聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体直接纺丝工序中添加8.25wt%的阻燃母粒进行熔融纺丝和牵伸卷绕,制得阻燃聚酯纤维,其中,熔融纺丝的温度为270℃,牵伸卷绕的速度为300m/min,牵伸倍数为1.5;
制得的阻燃聚酯纤维,材质为阻燃聚酯,按质量份计,阻燃聚酯由92.5份聚酯、2份三聚氰胺氰尿酸盐、0.25份类石墨相氮化碳、0.25份硫化锌和5份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物组成;该阻燃聚酯纤维的性能见表1。
实施例8
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程是:
(1)将质量比为1:1的阻燃剂和聚对苯二甲酸乙二醇酯熔融共混制得阻燃母粒,其中,阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨相氮化碳、硫化锌和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的混合物,其中,熔融共混的温度为265℃,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的结构式为:
Figure BDA0002270828040000071
(2)在聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体直接纺丝工序中添加14wt%的阻燃母粒进行熔融纺丝和牵伸卷绕,制得阻燃聚酯纤维,其中,熔融纺丝的温度为285℃,牵伸卷绕的速度为800m/min,牵伸倍数为1.8;
制得的阻燃聚酯纤维,材质为阻燃聚酯,按质量份计,阻燃聚酯由93份聚酯、1份三聚氰胺氰尿酸盐、0.5份类石墨相氮化碳、0.5份硫化锌和5份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物组成;该阻燃聚酯纤维的性能见表1。
实施例9
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程是:
(1)将质量比为1:0.82的阻燃剂和聚对苯二甲酸乙二醇酯熔融共混制得阻燃母粒,其中,阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨相氮化碳、硫化锌和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的混合物,其中,熔融共混的温度为275℃,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的结构式为:
Figure BDA0002270828040000072
(2)在聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体直接纺丝工序中添加10wt%的阻燃母粒进行熔融纺丝和牵伸卷绕,制得阻燃聚酯纤维,其中,熔融纺丝的温度为300℃,牵伸卷绕的速度为2500m/min,牵伸倍数为4;
制得的阻燃聚酯纤维,材质为阻燃聚酯,按质量份计,阻燃聚酯由94.5份聚酯、1.5份三聚氰胺氰尿酸盐、0.35份类石墨相氮化碳、0.35份硫化锌和3.3份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物组成;该阻燃聚酯纤维的性能见表1。
表1
实施例序号 极限氧指数(%) 断裂强度(cN/dtex) 断裂伸长率(%)
1 32.9 2.5 51.6
2 33.7 2.5 59.3
3 31.8 2.9 45.8
4 31.7 2.8 40.4
5 32.5 2.4 40
6 31.5 3.1 60
7 33.1 2.7 49.8
8 33 2.6 51.7
9 31.9 2.8 43.6
对比例1
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程与实施例1基本相同,不同之处在于步骤(1)中不加入三聚氰胺氰尿酸盐,制得的阻燃聚酯纤维的极限氧指数为30.5%,断裂强度为2.5cN/dtex,断裂伸长率为51.3%。
对比例2
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程与实施例1基本相同,不同之处在于步骤(1)中不加入类石墨相氮化碳,制得的阻燃聚酯纤维的极限氧指数为29.0%,断裂强度为2.8cN/dtex,断裂伸长率为55%。
对比例3
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程与实施例1基本相同,不同之处在于步骤(1)中不加入硫化锌,制得的阻燃聚酯纤维的极限氧指数为31.4%,断裂强度为2.3cN/dtex,断裂伸长率为51.8%。
对比例4
一种阻燃聚酯纤维,其制备过程与实施例1基本相同,不同之处在于步骤(1)中不加入9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物,制得的阻燃聚酯纤维的极限氧指数为30.3%,断裂强度为1.8cN/dtex,断裂伸长率为40.8%。
将对比例1与实施例1进行对比可以看出,其阻燃性能更差,是因为实施例1中阻燃聚酯纤维在被点燃时,三聚氰胺氰尿酸盐可以产生大量含氮不燃性气体和水蒸气,稀释燃烧环境中可燃性气体浓度并促进炭层膨胀;三聚氰胺氰尿酸盐为气源,与作为碳化诱导和促进剂的类石墨相氮化碳,和作为酸源的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)衍生物(受热分解产生有吸水或脱水效果的强酸(如聚磷酸和焦磷酸等)),形成三元复合协同阻燃效应,增强了阻燃效果;而对比例1中缺少三聚氰胺氰尿酸盐,在燃烧过程中,缺少因其产生的气源起到的阻燃作用,则其阻燃效果被削弱。
将对比例2与实施例1进行对比可以看出,其阻燃性能更差,其中,阻燃性能更差是因为实施例1中的类石墨相氮化碳作为碳化诱导和促进剂,可以与作为气源的三聚氰胺氰尿酸盐和作为酸源的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)衍生物(受热分解产生有吸水或脱水效果的强酸(如聚磷酸和焦磷酸等)),形成三元复合协同阻燃效应,增强阻燃效果;而对比例2中缺少类石墨相氮化碳,在燃烧过程中,无法形成协同阻燃效应,因此阻燃效果被削弱。
将对比例3与实施例1进行对比可以看出,其阻燃性能更差,是因为实施例1中的硫化锌的存在,以岛状结构存在的硫化锌起到中心点的作用,其可与聚酯分解产生的熔融低聚体和类石墨氮化碳的混合物发生络合作用,促进分解的基体交联成炭,使得聚酯聚合物迅速转化为含磷、氮和氧杂化大分子,而由于这种大分子中磷、氮元素的存在而使其瞬间炭化,从而减少了可燃挥发分的生成,起到阻燃抗熔滴作用。
将对比例4与实施例1进行对比可以看出,其阻燃性能更差,力学性能更差,其中,力学性能更差是因为在实施例1中含有的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物,可以在纺丝过程中熔融渗入三聚氰胺氰尿酸盐和类石墨相氮化碳的层间,并在纺丝拉伸过程中促使二者片层滑移,解决了无机阻燃剂易团聚、分散性差等问题,直接提升了纤维的可纺性与力学性能,阻燃性能更差是因为片层滑移后的阻燃剂扩大了表面积,可以更加有效阻止热量向纤维内层的传递,尤其是在热氧降解或燃烧过程中,这种有序排列的层状结构与磷的催化炭化机制的协同作用,进一步促进了聚酯的层状炭化,从而使聚酯纤维在降解过程中形成致密层状碳化层,发挥良好的隔热隔氧作用,表现出良好的协同阻燃效果,大大降低了阻燃剂的用量;且作为酸源的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)衍生物(受热分解产生有吸水或脱水效果的强酸(如聚磷酸和焦磷酸等)),与三聚氰胺氰尿酸盐和类石墨相氮化碳形成三元复合协同阻燃效应,增强了阻燃效果;而在对比例4中未加入9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物,故不会导致三聚氰胺氰尿酸盐和类石墨相氮化碳的层间滑移现象,进而无法提升力学性能和阻燃性能。

Claims (10)

1.一种阻燃聚酯纤维,其特征是:材质为阻燃聚酯,按质量份计,阻燃聚酯主要由92~95.8份聚酯、1~2份三聚氰胺氰尿酸盐、0.1~0.5份类石墨相氮化碳、0.1~0.5份锌化合物和3~5份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物组成。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃聚酯纤维,其特征在于,阻燃聚酯纤维的极限氧指数≥31.5%,断裂强度为2.4~3.1cN/dtex,断裂伸长率为40~60%。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃聚酯纤维,其特征在于,聚酯为一种以上有机二元酸与一种以上二元醇缩聚或共缩聚反应的产物。
4.根据权利要求3所述的一种阻燃聚酯纤维,其特征在于,聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃聚酯纤维,其特征在于,锌化合物为硫化锌、二乙基次膦酸锌、2-羧乙基苯基次膦酸锌和氰尿酸锌中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃聚酯纤维,其特征在于,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的结构式为(a)、(b)或(c),具体如下:
Figure FDA0002270828030000011
7.制备如权利要求1~6任一项所述的一种阻燃聚酯纤维的方法,其特征是:将聚酯、三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨相氮化碳、锌化合物和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物熔融共混制得阻燃聚酯切片后,进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚酯纤维。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,熔融纺丝前,对阻燃聚酯切片进行干燥和预结晶,过程为:首先以5~10℃/min的升温速率由15~25℃升至100~120℃,保温10h,然后继续升温至120~140℃,保温24h,最后自然冷却至15~25℃;熔融共混的温度为260~280℃,熔融纺丝的温度为270~300℃,牵伸卷绕的速度为300~3000m/min,牵伸倍数为1.5~4.5。
9.制备如权利要求1~6任一项所述的一种阻燃聚酯纤维的方法,其特征是:将质量比为1:0.1~5的阻燃剂和聚酯熔融共混制得阻燃母粒后,在聚酯切片或熔体直接纺丝工序中添加8.25~25wt%的阻燃母粒进行熔融纺丝和牵伸卷绕,制得阻燃聚酯纤维,其中,阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨相氮化碳、锌化合物和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物的混合物。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,熔融共混的温度为260~280℃,熔融纺丝的温度为270~300℃,牵伸卷绕的速度为300~3000m/min,牵伸倍数为1.5~4.5。
CN201911104344.6A 2019-11-13 2019-11-13 阻燃聚酯纤维及其制备方法 Active CN110923841B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911104344.6A CN110923841B (zh) 2019-11-13 2019-11-13 阻燃聚酯纤维及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911104344.6A CN110923841B (zh) 2019-11-13 2019-11-13 阻燃聚酯纤维及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110923841A true CN110923841A (zh) 2020-03-27
CN110923841B CN110923841B (zh) 2022-05-31

Family

ID=69852813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911104344.6A Active CN110923841B (zh) 2019-11-13 2019-11-13 阻燃聚酯纤维及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110923841B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111962164A (zh) * 2020-08-12 2020-11-20 中润科技股份有限公司 一种pbt涤纶纤维长丝的加工方法
CN112795998A (zh) * 2020-12-28 2021-05-14 湖南美莱珀科技发展有限公司 一种非本质阻燃高强度聚酯工业丝的制备方法
CN113502559A (zh) * 2021-07-22 2021-10-15 杭州恒吉新材料科技有限公司 一种阻燃涤纶丝及其制备方法
CN114875506A (zh) * 2022-06-27 2022-08-09 福建赛隆科技有限公司 一种fdy涤纶长丝及其生产方法
CN117306014A (zh) * 2023-10-13 2023-12-29 南京市永信合智能科技有限公司 一种阻燃聚酯纤维及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS626910A (ja) * 1985-07-01 1987-01-13 Nippon Ester Co Ltd 耐炎性ポリエステル繊維構造物
JPH11222724A (ja) * 1998-02-04 1999-08-17 Toyobo Co Ltd 難燃性および耐久性に優れた弾性モノフィラメント
CN101768337A (zh) * 2009-01-06 2010-07-07 东丽纤维研究所(中国)有限公司 无卤阻燃聚酯及其生产方法和用途
CN102924889A (zh) * 2012-10-09 2013-02-13 山东省意可曼科技有限公司 一种全生物降解聚羟基烷酸酯阻燃材料
CN106147156A (zh) * 2016-08-31 2016-11-23 江林(贵州)高科发展股份有限公司 无卤阻燃长玻纤增强pbt复合材料及其制备方法
CN108424547A (zh) * 2018-02-14 2018-08-21 东华大学 一种杂化改性三聚氰胺盐、其制备方法及其应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS626910A (ja) * 1985-07-01 1987-01-13 Nippon Ester Co Ltd 耐炎性ポリエステル繊維構造物
JPH11222724A (ja) * 1998-02-04 1999-08-17 Toyobo Co Ltd 難燃性および耐久性に優れた弾性モノフィラメント
CN101768337A (zh) * 2009-01-06 2010-07-07 东丽纤维研究所(中国)有限公司 无卤阻燃聚酯及其生产方法和用途
CN102924889A (zh) * 2012-10-09 2013-02-13 山东省意可曼科技有限公司 一种全生物降解聚羟基烷酸酯阻燃材料
CN106147156A (zh) * 2016-08-31 2016-11-23 江林(贵州)高科发展股份有限公司 无卤阻燃长玻纤增强pbt复合材料及其制备方法
CN108424547A (zh) * 2018-02-14 2018-08-21 东华大学 一种杂化改性三聚氰胺盐、其制备方法及其应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUANG WEIJIANG ET AL.: "Highly efficient flame-retardant glass-fiber-reinforced polyamide 6T system based on a novel DOPO-based derivative: Flame retardancy, thermal decomposition, and pyrolysis behavior", 《POLYMER DEGRADATION AND STABILITY》 *
高亮 等: "ZDP/纳米Al2O3阻燃改性PET挤出发泡材料的研制", 《工程塑料应用》 *
魏柯 等: "反应型和添加型磷杂菲类阻燃剂在聚合物中的应用进展", 《高分子材料科学与工程》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111962164A (zh) * 2020-08-12 2020-11-20 中润科技股份有限公司 一种pbt涤纶纤维长丝的加工方法
CN112795998A (zh) * 2020-12-28 2021-05-14 湖南美莱珀科技发展有限公司 一种非本质阻燃高强度聚酯工业丝的制备方法
CN112795998B (zh) * 2020-12-28 2022-05-31 湖南美莱珀科技发展有限公司 一种非本质阻燃高强度聚酯工业丝的制备方法
CN113502559A (zh) * 2021-07-22 2021-10-15 杭州恒吉新材料科技有限公司 一种阻燃涤纶丝及其制备方法
CN114875506A (zh) * 2022-06-27 2022-08-09 福建赛隆科技有限公司 一种fdy涤纶长丝及其生产方法
CN117306014A (zh) * 2023-10-13 2023-12-29 南京市永信合智能科技有限公司 一种阻燃聚酯纤维及其制备方法
CN117306014B (zh) * 2023-10-13 2024-08-16 杭州嘉溢制衣有限公司 一种阻燃聚酯纤维及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110923841B (zh) 2022-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110923841B (zh) 阻燃聚酯纤维及其制备方法
CN110923848B (zh) 一种阻燃聚酰胺纤维及其制备方法
JP2018532895A (ja) 難燃性ポリエステル繊維及びその製造方法
CN101104963B (zh) 磷系聚酯阻燃纤维及生产方法
CN113637160B (zh) 含三嗪结构的磷-氮星形阻燃剂及其制备方法和应用
CN110922518B (zh) 一种耐水膨胀型阻燃剂及其制备方法与应用
CN108485192B (zh) 一种具有优异柔韧性和n-p协效高阻燃环氧树脂组合物及其制备方法
CN103173888A (zh) 一种无卤阻燃聚酯材料及其制备方法
CN116622088A (zh) 一种含氮磷石墨烯协效阻燃剂及其制备方法和应用
CN114644656B (zh) 一种环状磷硼阻燃剂及阻燃抑烟聚酯薄膜的制备方法
CN114574995B (zh) 阻燃低熔点聚酯纤维及其制备方法
CN112195532B (zh) 一种阻燃涤纶母丝及其制备工艺
CN111349981B (zh) 一种低毒低烟阻燃聚酯纤维及其制备方法
CN112300543A (zh) 一种无卤阻燃pet材料及其制备方法
CN108484882B (zh) 一种多支化n-p协效阻燃柔韧型固化剂及其合成方法
CN112724385B (zh) 一种耐水解阻燃聚酯及其制备方法
CN117306014B (zh) 一种阻燃聚酯纤维及其制备方法
CN112920564A (zh) 一种层状阻燃材料及其制备方法
CN113502559B (zh) 一种阻燃涤纶丝及其制备方法
CN115262030B (zh) 一种阻燃夜光纤维及其制备方法
CN118406279A (zh) 阻燃性发泡材料的制备方法
CN116769245A (zh) 一种无卤膨胀型阻燃母粒及其制备方法
CN117510767A (zh) 一种磷-氮协效大分子阻燃剂及其在阻燃pet材料制备中的应用
CN118599220A (zh) 一种耐高温防潮塑料膜材料的制备方法
Sun et al. Facile preparation of inherently flame-retardant polyamide 6 filaments with enhanced anti-dripping enabled by the synergistic charring effect

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant