CN111171297B - 抗静电阻燃树脂及其制备方法与应用 - Google Patents

抗静电阻燃树脂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体公开了一种抗静电阻燃树脂及其制备方法与应用，制成抗静电阻燃树脂有效成分的原料包括负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯、对苯二甲酸、丁二醇和烷基次膦酸金属盐，将原料进行酯化反应、缩聚反应，水冷后即得，所制抗静电阻燃树脂切粒后经熔融纺丝即得抗静电阻燃聚酯纤维。本发明提供的抗静电阻燃树脂用于制备抗静电阻燃聚酯纤维，其极限氧指数≥30％，阻燃等级为UL94V‑0级，纤维电阻率为5.3×106～109Ω∙cm，并且抗静电阻燃树脂的制备工艺易于操作。本发明的制备方法适用于制备抗静电阻燃树脂，所制抗静电阻燃树脂适进一步应用于制作抗静电阻燃聚酯纤维。

Description

抗静电阻燃树脂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种树脂，具体地说是一种抗静电阻燃树脂及其制备方法与应用。
背景技术
聚酯纤维具有优良的物理性能和化学性能，而且成本低廉，被广泛应用于人们的生产与生活当中，是目前世界上产量最大的合成纤维。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，则需要达到一定的抗静电要求,但是聚酯纤维是一种疏水性的纤维，标准状况下的体积电阻率达到1013Ω·cm以上，容易产生静电，且属于可燃性纤维，这些原因限制了聚酯纤维的应用领域。
聚酯纤维由有机二元酸和二元醇缩聚而成的树脂经纺丝所得的合成纤维，由此可见，若制备出抗静电的阻燃树脂，即可通过纺丝得到抗静电的阻燃聚酯纤维。
发明内容
本发明的目的，是要提供抗静电阻燃树脂，解决现有技术中聚酯纤维阻燃效率较低和抗静电能力弱的问题；
本发明的另一个目的，是提供上述抗静电阻燃树脂的一种制备方法，解决现有技术中树脂加工困难的问题；
本发明还提供了上述抗静电阻燃树脂的一种应用。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方法如下：
一种抗静电阻燃树脂，制成其有效成分的原料包括质量比为0.005～0.03:0.02～0.1:1:1.8～2.2的负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯、烷基次膦酸金属盐、对苯二甲酸和丁二醇。
作为限定：制备所述负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯的有效成分的原料包括：羧基化氧化石墨烯0.5～2份、无水乙醇100份、钛酸四丁酯1～5份、EDTA0.2～0.6份，所述羧基化氧化石墨烯中羧基的含量为10％～30％。
作为进一步限定：所述负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯中钛含量为5～25％，羧基化氧化石墨烯的尺寸为500～1000nm。
作为更进一步限定：所述烷基次膦酸金属盐为二乙基次膦酸铝和/或二乙基次膦酸锌。
本发明还提供了一种上述抗静电阻燃树脂的一种制备方法，按照以下步骤进行：
将负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯分散于丁二醇中，与对苯二甲酸混合，再加入烷基次膦酸金属盐，升温后进行酯化反应，再升温减压进行缩聚反应，经水冷即得所述抗静电阻燃树脂
作为限定：所述负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯的制备方法为：将羧基化氧化石墨烯分散于无水乙醇中，再加入钛酸正丁酯和EDTA进行反应，用去离子水清洗，即得负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯。
作为进一步限定：所述反应温度为50～70℃，反应时间为2～6h,去离子水清洗次数为2～4次。
作为更进一步限定：酯化反应的温度为240～250℃、反应时间为2～4h,缩聚反应的温度为250～260℃、反应压力小于或等于150Pa、反应时间为3～4h。本发明还提供了一种上述抗静电阻燃树脂的一种应用，所述抗静电阻燃树脂用于切粒、熔融纺丝后制备抗静电阻燃聚酯纤维。
作为限定：所述纺丝温度为250～270℃，纺丝速度为2000～4500m/min。
作为进一步限定：所述抗静电阻燃聚酯纤维的极限氧指数大于或等于30％，阻燃等级达到UL94V-0级，纤维电阻率为5.3×106～109Ω·cm。
本发明由于采用了上述方案，与现有技术相比，所取得的有益效果是：
(1)本发明提供的抗静电阻燃树脂，通过多重阻燃机理共同作用，包含石墨烯的膨胀阻燃，有机无机协效阻燃，应用于制备抗静电阻燃聚酯纤维，抗静电阻燃聚酯纤维在燃烧过程中催化烷基次磷酸盐形成稳定碳层，阻隔热量传递和氧气流通，有效阻燃，同时阻燃树脂中添加有钛系化合物，使得聚酯纤维电阻率为5.3×106～109Ω·cm，达到抗静电的效果，也提高了阻燃的效果，使得抗静电阻燃聚酯纤维的极限氧指数大于或等于30％，阻燃等级达到UL94V-0级；
(2)本发明提供的抗静电阻燃树脂制备方法，通过原位聚合法一步实现了多功能的复合，大大提高了功能组分的分散，使得制备得到的抗静电阻燃树脂在应用于制备聚酯纤维后，聚酯纤维在能够实现阻燃和抗静电的前提下，又有效地提高了可纺性，此外，该方法易操作，易控制，成本低，环保，适合批量化化生产。
本发明的制备方法适用于制备抗静电阻燃树脂，所制抗静电阻燃树脂适进一步应用于制作抗静电阻燃聚酯纤维。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本领域的技术人员应当理解，本发明并不限于以下实施例，任何在本发明具体实施例基础上做出的改进和变化都在本发明权利要求保护的范围之内。
实施例1-8抗静电阻燃树脂及其制备方法与应用
实施例1-8分别为一种抗静电阻燃树脂及其制备方法与应用，制备相应抗静电阻燃树脂的原料如表1所示。
实施例1的抗静电阻燃树脂的制备方法按照以下步骤进行：
将羧基化氧化石墨烯分散于无水乙醇中，再加入钛酸正丁酯和EDTA在60℃下反应4h，用去离子水清洗3次，即得负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯；将负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯分散于丁二醇中，与对苯二甲酸混合均匀，再加入二乙基次膦酸锌，升温至245℃,在常压条件下进行酯化反应3h，再升温至255℃，减压至150Pa进行缩聚反应4h，经水冷得到抗静电阻燃树脂。
抗静电阻燃树脂的应用：将抗静电阻燃树脂切粒后在260℃下以3000m/min的速度进行熔融纺丝，即得抗静电阻燃聚酯纤维。
实施例2-8所涉及的每种抗静电阻燃树脂的制备方法及其应用与实施例1基本相同，不同之处在于参数不同。实施例1-8的抗静电阻燃树脂制备参数和抗静电阻燃聚酯纤维制备方法及其性能指标如表1所示。
表1抗静电阻燃树脂制备原料、制备参数及抗静电阻燃聚酯纤维制备参数、性能指标
Figure BDA0002382657000000041
Figure BDA0002382657000000051
由表1可以得出，实施例1～8制得的聚酯纤维电阻率为5.3×106～109Ω·cm，可以达到抗静电的效果，极限氧指数≥30％，阻燃等级达到UL94V-0，具有阻燃的效果，而且抗静电阻燃树脂的制备方法为原位聚合法，该方法易操作。

Claims (7)

1.一种抗静电阻燃树脂，其特征在于，制成其有效成分的原料包括质量比为0.005～0.03: 0.02～0.1:1:1.8～2.2的负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯、烷基次膦酸金属盐、对苯二甲酸和丁二醇；制备所述负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯的有效成分的原料包括：羧基化氧化石墨烯0.5～2份、无水乙醇100份、钛酸四丁酯1～5份、EDTA0.2～0.6份，所述羧基化氧化石墨烯中羧基的含量为10%～30%；负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯中钛含量为5～25%，羧基化氧化石墨烯的尺寸为500～1000 nm。
2.根据权利要求1所述的抗静电阻燃树脂，其特征在于，所述烷基次膦酸金属盐为二乙基次膦酸铝和/或二乙基次膦酸锌。
3.权利要求1或2所述的抗静电阻燃树脂的一种制备方法，其特征在于，将负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯分散于丁二醇中，与对苯二甲酸混合，再加入烷基次膦酸金属盐，升温后进行酯化反应，再升温减压进行缩聚反应，经水冷即得所述抗静电阻燃树脂；所述负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯的制备方法为：将羧基化氧化石墨烯分散于无水乙醇中，再加入钛酸正丁酯和EDTA进行反应，反应温度为50～70℃，反应时间为2～6h,用去离子水清洗2～4次，即得负载钛系化合物的羧基化氧化石墨烯。
4.根据权利要求3所述的抗静电阻燃树脂的制备方法，其特征在于，酯化反应的温度为240～250℃、反应时间为2～4h,缩聚反应的温度为250～260℃、反应压力小于或等于150Pa、反应时间为3～4h。
5.权利要求1或2所述的抗静电阻燃树脂的一种应用，其特征在于，所述抗静电阻燃树脂用于切粒、熔融纺丝后制备抗静电阻燃聚酯纤维。
6.根据权利要求5所述的抗静电阻燃树脂的应用，其特征在于，所述纺丝温度为250～270℃，纺丝速度为2000～4500m/min。
7.根据权利要求5或6所述的抗静电阻燃树脂的应用，其特征在于，所述抗静电阻燃聚酯纤维的极限氧指数大于或等于30％，阻燃等级达到UL94V-0级，纤维电阻率为5.3×106～109 Ω∙cm。
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