CN114059188A - 一种阻燃聚丙烯纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阻燃聚丙烯纤维及其制备方法，将聚丙烯、磷‑溴‑引发剂三元体系阻燃剂、加工助剂和色母粒熔融共混制得阻燃聚丙烯切片后，进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚丙烯纤维；按重量份计，所述阻燃聚丙烯由100份聚丙烯、1～5份磷‑溴‑引发剂三元体系阻燃剂、0～5份加工助剂和0～5份色母粒组成；所述磷‑溴‑引发剂三元体系阻燃剂由溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C复配而成，且溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C的质量比为1:0.5～20:0.1～5；溴系阻燃剂A和引发剂C在聚丙烯纺丝温度下可熔融，磷系阻燃剂B为纺丝温度下可熔融的三价或五价的磷化合物。本发明的阻燃聚丙烯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。
Description
技术领域
本发明属于阻燃聚丙烯技术领域，涉及一种阻燃聚丙烯纤维及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)纤维具有质轻、电绝缘性、耐磨耐腐蚀、强度高以及保暖性好等优点，广泛应用于装饰、服装面料、医疗卫生、产业等领域。但是由于聚丙烯纤维其引火点和发火点都比较低，属于易燃材料，极限氧指数仅为17.4。所以聚丙烯产品的阻燃性能也日益受到重视，开发一种易于产业化生产且力学性能良好的阻燃聚丙烯纤维成为行业发展的趋势。
聚丙烯纤维阻燃目前主要采取两种技术路线：一是后整理表面处理法，二是阻燃剂共混法。后整理表面处理方法阻燃纤维阻燃耐久性差，生产中一般需要经接枝、轧烘焙、涂覆、喷雾等工序，流程长、能耗大、不环保；阻燃剂共混法优点是生产工艺简单、生产灵活、产品机械性能优异，缺点是添加的阻燃剂均为小分子，且不论是小分子无机物或有机物，它们的阻燃效率均较低，添加量大，可纺性差、容易析出、阻燃不持久，以及存在工业生产断丝频繁、连续开机时间短、强度低等问题。
另外，在如今的阻燃聚丙烯纤维研究中，共混法为了提高阻燃性能，阻燃剂添加量通常很大，这将进一步加剧共混法阻燃纤维可纺性差和力学强度低缺点，而添加量较少则往往又会导致产品核心阻燃性能不达标。溴系阻燃剂是聚丙烯纤维的传统阻燃添加剂，中国专利CN101713105A中公开了一种由溴系阻燃剂和锑类协效剂等与聚丙烯混合经熔融纺丝制得低温聚丙烯纤维，阻燃性能可达到V-0级别。卤素阻燃剂虽然获得具有良好阻燃性能的阻燃聚丙烯纤维，但卤素阻燃剂在燃烧时产生大量腐蚀性有毒气体，逐渐在被市场淘汰；中国专利CN102146596A公开了一种由膨胀性阻燃剂与聚丙烯等混合经熔融纺丝制得一种无卤阻燃聚丙烯纤维，其极限氧指数可达到28～34，而其阻燃剂添加量最高达17％，阻燃剂添加量较大时才能获得较好阻燃性能的聚丙烯纤维。
中国专利CN101268138B公开了采用溴系阻燃剂尤其是三聚氰胺氢溴酸盐(MHB)、金属次磷酸盐(尤其是次磷酸铝和次磷酸钙)和2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷(简称联枯)的复配体系，获得高效的聚丙烯用阻燃体系，但该体系的三聚氰胺氢溴酸盐和金属次磷酸盐都是无机盐，在聚丙烯纺丝时不能熔融而影响可纺性。ZL201010154587.3公开了采用MHB和三聚氰胺次磷酸盐、引发剂的阻燃体系用于阻燃聚丙烯，ZL201110055605.7公开了采用可产生叔碳自由基的含磷丁烷衍生物与休溴系阻燃剂和次磷酸盐复配的阻燃聚丙烯技术，这些技术都存在因主要阻燃剂成分在聚丙烯纺丝时不能熔融而影响可纺性的技术缺陷。
因此，开发一种低卤、阻燃剂添加量少、具有良好可纺性，同时阻燃性能良好的阻燃聚丙烯纤维成为目前急需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种阻燃聚丙烯纤维及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种阻燃聚丙烯纤维，由阻燃聚丙烯熔融纺丝得到，按重量份计，所述阻燃聚丙烯由100份聚丙烯、1～5份磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂、0～5份加工助剂和0～5份色母粒组成；本发明的磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂为达到使用效果至少添加1份，为了较低的溴含量，至多添加5份；
所述磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂由溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C复配而成，且溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C的质量比为1:0.5～20:0.1～5；本发明为溴-磷-引发剂三元体系，三者质量比在此范围内具有最佳协同效果，若溴过少或过多则影响发明的气相阻燃效果，同样的，磷阻燃剂主要起凝聚相阻燃作用，过少则燃烧熔滴多，阻燃效果差，过多则与溴阻燃剂发生拮抗，引发剂起联合作用，过少则不发挥效力，过多则削弱阻燃剂功能；
溴系阻燃剂A为在聚丙烯的纺丝温度下可熔融的溴系阻燃剂；
引发剂C为在聚丙烯的纺丝温度下可熔融的引发剂，引发剂C的引发温度低于聚丙烯的降解温度；磷系阻燃剂B的化学结构如式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示；
式中，X为O(氧)或S(硫)，R1、R4各自独立的选自氢、烷基或烷氧基，R2、R3、R5、R6为相同或不同的烷基。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种阻燃聚丙烯纤维，所述阻燃聚丙烯纤维的溴含量不高于900ppm，极限氧指数≥29％，断裂强度为2.3～2.6cN/detx，紫外老化实验72小时强度无降低，测试过程参考GB/T 31899-2015。常规的溴阻燃体系的溴含量均大于1500ppm，氧指数约29％，本发明的阻燃聚丙烯纤维可以在较低的溴含量下取得较好的阻燃效果，且强度高，具有较好的耐光以及耐老化性能。
如上所述的一种阻燃聚丙烯纤维，所述阻燃聚丙烯纤维经织布机织成的190T平纹织造布，其纬线方向垂直燃烧损毁长度小于9cm，经线方向垂直燃烧损毁长度小于9cm。
如上所述的一种阻燃聚丙烯纤维，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或二者的混合物，均聚聚丙烯或共聚聚丙烯的熔融指数为2～80g/10min，熔融指数的测试条件为测试温度230℃，砝码重量(含压杆)2.16Kg，这种纺丝用的聚丙烯基体树脂的熔融指数还可以通过添加分子量调节剂(如叔丁基过氧化物、二叔丁基过氧化物、二异丙苯基过氧化物、联枯、聚联枯)调节。
如上所述的一种阻燃聚丙烯纤维，溴系阻燃剂A为三(2,3-二溴丙基)异氰尿酸酯、1,2-二(三溴苯氧基)乙烷、四溴双酚A-双(2,3-二溴丙基)醚、四溴双酚S-双(2,3-二溴丙基)醚、四溴双酚A-双(2,3-二溴-2-甲基丙基)醚、四溴双酚A环氧树脂(相对分子质量在5000～100000)和三(三溴新戊基)磷酸酯(商品名FR-370)的一种以上。
如上所述的一种阻燃聚丙烯纤维，引发剂C为式(Ⅲ)所示结构的化合物和式(Ⅳ)所示结构的化合物的一种以上；
式中，R7、R8为相同或不同的烷基。
如上所述的一种阻燃聚丙烯纤维，式(Ⅲ)所示结构的化合物是由混合二异丙苯偶联反应生成的，其中混合二异丙苯中邻二异丙苯、间二异丙苯和对二异丙苯的质量比为0～1:0.1～30:0.1～50(在此比例下反应可以发生得到所需结构产物)。
本发明还提供制备如上所述的一种阻燃聚丙烯纤维的方法，将聚丙烯、磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂、加工助剂和色母粒熔融共混制得阻燃聚丙烯切片后，进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚丙烯纤维。
作为优选的技术方案：
如上所述的方法，熔融纺丝前，将阻燃聚丙烯切片在80℃的温度条件下保持24h进行干燥。
如上所述的方法，熔融共混的温度为200～220℃；熔融纺丝的温度为220～240℃，牵伸卷绕的速度为2400～2800m/min，牵伸倍数为3.0。
本发明的机理如下：
现有技术中三聚氰胺氢溴酸盐、无机次磷酸铝和联枯组成的磷-氮-溴阻燃体系是在引发剂作用下溴和低价态的磷(正一价)发生氧化还原，产生溴自由基阻燃。磷-氮-溴阻燃体系中由于存在不熔融的固体三聚氰胺氢溴酸盐和无机次磷酸铝而影响熔融纺丝。本发明的阻燃聚丙烯的阻燃成分为磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂，是由溴化合物和磷化合物及其引发剂复配而成，采用的磷化合物为纺丝温度下可熔融的三价或五价的磷化合物，采用的溴化合物为纺丝温度下可熔融的溴阻燃剂，不会对熔融纺丝造成影响，利用二异丙苯偶联聚合得到的化合物或/和偶氮化合物作为引发剂，主要作用机理是溴和高价态的磷(正三价或正五价)在引发剂作用下产生自由基，在气相环境中终止燃烧链式反应，产生使得聚合物燃烧熄灭的协同阻燃作用，尤其是本发明的引发剂在凝聚相中产生的自由基阻止了聚丙烯的热氧降解(引发剂引发温度低于聚丙烯降解温度，会提前发生作用，现有引发剂只能引发反应，不能产生阻燃协同效果)，从而延缓了燃烧反应的发生。
本发明采用的三价或五价磷相较于一价磷，其磷元素最外层电子排布上具有更多的电子结合位点和更高反应活性(一价磷最外层电子排布为四个电子各占据一个电子亚层的半稳定结构)，因此，在受到引发剂作用下，磷元素和引发剂所产生的自由基之间发生反应，不仅产生了新的含磷自由基，同时还释放了更多的活泼电子，这些活泼电子进攻溴化合物的薄弱结合位点，发生化学键断裂，促使溴化合物向溴自由基转变，产生较传统磷阻燃剂更高浓度的阻燃自由基，因此，宏观表现为本发明的阻燃聚丙烯纤维可以在较低的溴含量(小于900ppm)下取得较好的阻燃效果。
本发明所制备的阻燃复合体系除了在燃烧时会产生大量低能量自由基从而加速能量转换及聚合物燃烧降解产生的自由基的淬灭来阻止燃烧外，在使用过程中受紫外线等光照因素刺激时，也可产生较低浓度的低能自由基，这些自由基能够有效猝灭导致聚丙烯快速降解与老化的高能自由基，从而起到耐光老化的作用。
有益效果：
(1)本发明的阻燃聚丙烯纤维的制备方法，工艺简单，成本低，适用于产业化；
(2)本发明的阻燃聚丙烯纤维，既具有较高的极限氧指数，又有较好的耐光以及耐老化性能，同时还能达到高效的阻燃效果；
(3)本发明的阻燃聚丙烯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；
(4)本发明的阻燃聚丙烯由于在聚丙烯熔融时阻燃剂也熔化变为液体起到增塑剂的作用，从而改善了基体的流动性(熔融纺丝喷丝板连续工作168小时以上不发生毛丝、断丝或堵塞现象)。
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。
本发明可根据实际需求选择加或不加加工助剂、色母粒。本发明所用的加工助剂为常用塑料加工助剂，包括增韧剂、增强剂、填充剂和润滑剂等，色母粒为聚丙烯载体的通常色母，颜色为黑色、黄色、红色、绿色及其混合使用的颜色，其颜色与牌号符合HG/T 4668-2014聚丙烯(PP)色母料的规定。
实施例1
一种阻燃聚丙烯纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备：
熔融指数为30g/10min的均聚聚丙烯；
磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂：由溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C复配而成，且溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C的质量比为1:0.5:0.1；其中，溴系阻燃剂A为三(2,3-二溴丙基)异氰尿酸酯，磷系阻燃剂B为
引发剂C采用如下方法制备得到：称取混合二异丙苯100克(邻二异丙苯、间二异丙苯和对二异丙苯的质量比为0.5:10:25)与叔丁基过氧化物45克投入带有回流冷凝器和氮气导管的三口烧瓶中，加入1克氯化锌，通氮气保护，加热升温至100～120℃，搅拌反应6小时，再升温至回流继续反应10小时，反应完毕后降温至常温用纯净水洗涤3次，留下有机相先常压蒸馏，再减压蒸馏除去未反应的液体，降温至常温后得到膏状物35克，备用。经红外、核磁共振和元素分析确认结构为目标物；
(2)按重量份数计，将步骤(1)中准备的100份聚丙烯和1份磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂熔融共混制得阻燃聚丙烯切片后，将阻燃聚丙烯切片在80℃的温度条件下保持24h进行干燥，然后进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚丙烯纤维；其中，熔融共混的温度为200℃；熔融纺丝的温度为220℃，牵伸卷绕的速度为2400m/min，牵伸倍数为3.0。
最终制得的阻燃聚丙烯纤维的溴含量为900ppm，极限氧指数为29％，断裂强度为2.3cN/detx，按照GB/T 31899-2015进行紫外老化实验72小时强度无降低；阻燃聚丙烯纤维经织布机织成的190T平纹织造布，其纬线方向垂直燃烧损毁长度为5cm，经线方向垂直燃烧损毁长度为5cm。
对比例1
一种阻燃聚丙烯纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于将磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂替换为三聚氰胺氢溴酸盐、无机次磷酸铝和联枯组成的磷-氮-溴三元体系阻燃剂，磷-氮-溴三元体系阻燃剂中三聚氰胺氢溴酸盐、无机次磷酸铝和联枯的质量比为1:5:0.1。
最终制得的阻燃聚丙烯纤维的溴含量为2500ppm，极限氧指数为28％，断裂强度为2.4cN/detx，按照GB/T 31899-2015进行紫外老化实验72小时强度无降低；阻燃聚丙烯纤维经织布机织成的190T平纹织造布，其纬线方向垂直燃烧损毁长度为9cm，经线方向垂直燃烧损毁长度为9cm。
虽然在该技术路线下，其极限氧指数及垂直燃烧等阻燃性能尚可，但是由于三聚氰胺氢溴酸盐和无机次磷酸铝在加工过程中难以熔融，其可纺性极差，纺丝过程中2～3小时即会出现断丝现象，没有工业化应用的价值。
对比例2
一种阻燃聚丙烯纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于将磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂中的磷系阻燃剂B替换为次磷酸钙。
最终制得的阻燃聚丙烯纤维的溴含量为900ppm，极限氧指数为26％，断裂强度为1.7cN/detx，按照GB/T 31899-2015进行紫外老化实验72小时强度无降低；阻燃聚丙烯纤维经织布机织成的190T平纹织造布，其纬线方向垂直燃烧不自熄，经线方向垂直燃烧不自熄。
将实施例1与对比例2进行对比可以看出，对比例2制得的阻燃聚丙烯纤维的溴含量较实施例1高，但是由于磷-溴-引发剂三者之间不存在本发明的协同效果，阻燃自由基浓度低，阻燃效果较本发明差。
实施例2
一种阻燃聚丙烯纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备：
熔融指数为50g/10min的均聚聚丙烯；
磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂：由溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C复配而成，且溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C的质量比为1:1:1；其中，溴系阻燃剂A为1,2-二(三溴苯氧基)乙烷，磷系阻燃剂B为
引发剂C采用如下方法制备得到：称取混合二异丙苯100克(邻二异丙苯、间二异丙苯和对二异丙苯的质量比为0:0.1:50)与叔丁基过氧化物45克投入带有回流冷凝器和氮气导管的三口烧瓶中，加入1克氯化锌，通氮气保护，加热升温至100～120℃，搅拌反应6小时，再升温至回流继续反应10小时，反应完毕后降温至常温用纯净水洗涤3次，留下有机相先常压蒸馏，再减压蒸馏除去未反应的液体，降温至常温后得到膏状物35克，备用。经红外、核磁共振和元素分析确认结构为目标物；
加工助剂(增韧剂，牌号CMG9801)；
色母粒(红色母粒，牌号PP 3 50)；
(2)按重量份数计，将步骤(1)中准备的100份聚丙烯、1份磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂、1份加工助剂和1份色母粒熔融共混制得阻燃聚丙烯切片后，将阻燃聚丙烯切片在80℃的温度条件下保持24h进行干燥，然后进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚丙烯纤维；其中，熔融共混的温度为205℃；熔融纺丝的温度为220℃，牵伸卷绕的速度为2450m/min，牵伸倍数为3.0。
最终制得的阻燃聚丙烯纤维的溴含量为800ppm，极限氧指数为30％，断裂强度为2.6cN/detx，按照GB/T 31899-2015进行紫外老化实验72小时强度无降低；阻燃聚丙烯纤维经织布机织成的190T平纹织造布，其纬线方向垂直燃烧损毁长度为5cm，经线方向垂直燃烧损毁长度为5cm。
实施例3
一种阻燃聚丙烯纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备：
熔融指数为80g/10min的均聚聚丙烯；
磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂：由溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C复配而成，且溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C的质量比为1:2:1；其中，溴系阻燃剂A为四溴双酚A-双(2,3-二溴丙基)醚，磷系阻燃剂B为
引发剂C采用如下方法制备得到：称取混合二异丙苯100克(邻二异丙苯、间二异丙苯和对二异丙苯的质量比为0.5:10:25)与叔丁基过氧化物45克投入带有回流冷凝器和氮气导管的三口烧瓶中，加入1克氯化锌，通氮气保护，加热升温至100～120℃，搅拌反应6小时，再升温至回流继续反应10小时，反应完毕后降温至常温用纯净水洗涤3次，留下有机相先常压蒸馏，再减压蒸馏除去未反应的液体，降温至常温后得到膏状物35克，备用。经红外、核磁共振和元素分析确认结构为目标物；
加工助剂(增强剂，牌号TMY-4A)；
色母粒(黄色母粒，牌号PP 1 50)；
(2)按重量份数计，将步骤(1)中准备的100份聚丙烯、2份磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂、2份加工助剂和2份色母粒熔融共混制得阻燃聚丙烯切片后，将阻燃聚丙烯切片在80℃的温度条件下保持24h进行干燥，然后进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚丙烯纤维；其中，熔融共混的温度为208℃；熔融纺丝的温度为224℃，牵伸卷绕的速度为2500m/min，牵伸倍数为3.0。
最终制得的阻燃聚丙烯纤维的溴含量为820ppm，极限氧指数为30.5％，断裂强度为2.4cN/detx，按照GB/T 31899-2015进行紫外老化实验72小时强度无降低；阻燃聚丙烯纤维经织布机织成的190T平纹织造布，其纬线方向垂直燃烧损毁长度为5cm，经线方向垂直燃烧损毁长度为5cm。
实施例4
一种阻燃聚丙烯纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备：
熔融指数为50g/10min的乙烯丙烯共聚聚丙烯(牌号EP380T)；
磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂：由溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C复配而成，且溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C的质量比为1:10:5；其中，溴系阻燃剂A为四溴双酚S-双(2,3-二溴丙基)醚，磷系阻燃剂B为
引发剂C的结构式为
加工助剂(增强剂，牌号TMY-4A)；
色母粒(黑色母粒，牌号PP 0 50)；
(2)按重量份数计，将步骤(1)中准备的100份聚丙烯、3份磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂、3份加工助剂和3份色母粒熔融共混制得阻燃聚丙烯切片后，将阻燃聚丙烯切片在80℃的温度条件下保持24h进行干燥，然后进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚丙烯纤维；其中，熔融共混的温度为210℃；熔融纺丝的温度为230℃，牵伸卷绕的速度为2670m/min，牵伸倍数为3.0。
最终制得的阻燃聚丙烯纤维的溴含量为750ppm，极限氧指数为29％，断裂强度为2.4cN/detx，按照GB/T 31899-2015进行紫外老化实验72小时强度无降低；阻燃聚丙烯纤维经织布机织成的190T平纹织造布，其纬线方向垂直燃烧损毁长度为8.5cm，经线方向垂直燃烧损毁长度为8.5cm。
实施例5
一种阻燃聚丙烯纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备：
熔融指数为50g/10min的乙烯丙烯共聚聚丙烯(牌号EP380T)；
磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂：由溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C复配而成，且溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C的质量比为1:20:5；其中，溴系阻燃剂A为四溴双酚A-双(2,3-二溴-2-甲基丙基)醚，磷系阻燃剂B为
引发剂C的结构式为
加工助剂(脱模剂，牌号AC617A)；
色母粒(黑色母粒，牌号PP 0 50)；
(2)按重量份数计，将步骤(1)中准备的100份聚丙烯、3份磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂、3份加工助剂和4份色母粒熔融共混制得阻燃聚丙烯切片后，将阻燃聚丙烯切片在80℃的温度条件下保持24h进行干燥，然后进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚丙烯纤维；其中，熔融共混的温度为215℃；熔融纺丝的温度为235℃，牵伸卷绕的速度为2720m/min，牵伸倍数为3.0。
最终制得的阻燃聚丙烯纤维的溴含量为750ppm，极限氧指数为30％，断裂强度为2.5cN/detx，按照GB/T 31899-2015进行紫外老化实验72小时强度无降低；阻燃聚丙烯纤维经织布机织成的190T平纹织造布，其纬线方向垂直燃烧损毁长度为7cm，经线方向垂直燃烧损毁长度为7cm。
实施例6
一种阻燃聚丙烯纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备：
熔融指数为50g/10min的均聚聚丙烯和熔融指数为50g/10min的乙烯丙烯共聚聚丙烯(牌号EP380T)的混合物，二者的质量比为1:1；
磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂：由溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C复配而成，且溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C的质量比为1:2:5；其中，溴系阻燃剂A为相对分子质量为20000的四溴双酚A环氧树脂，磷系阻燃剂B为
引发剂C的结构式为
加工助剂(润滑剂，牌号YY-5031)；
色母粒(黑色母粒，牌号PP 0 50)；
(2)按重量份数计，将步骤(1)中准备的100份聚丙烯、5份磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂、5份加工助剂和5份色母粒熔融共混制得阻燃聚丙烯切片后，将阻燃聚丙烯切片在80℃的温度条件下保持24h进行干燥，然后进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚丙烯纤维；其中，熔融共混的温度为220℃；熔融纺丝的温度为240℃，牵伸卷绕的速度为2800m/min，牵伸倍数为3.0。
最终制得的阻燃聚丙烯纤维的溴含量为900ppm，极限氧指数为31％，断裂强度为2.6cN/detx，按照GB/T 31899-2015进行紫外老化实验72小时强度无降低；阻燃聚丙烯纤维经织布机织成的190T平纹织造布，其纬线方向垂直燃烧损毁长度为4cm，经线方向垂直燃烧损毁长度为4cm。
实施例7
一种阻燃聚丙烯纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于将溴系阻燃剂A替换为三(三溴新戊基)磷酸酯(商品名FR-370)，最终制得的阻燃聚丙烯纤维的溴含量为800ppm，极限氧指数为29.5％，断裂强度为2.3cN/detx，按照GB/T 31899-2015进行紫外老化实验72小时强度无降低；阻燃聚丙烯纤维经织布机织成的190T平纹织造布，其纬线方向垂直燃烧损毁长度为5cm，经线方向垂直燃烧损毁长度为5cm。
实施例8
一种阻燃聚丙烯纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处在于将溴系阻燃剂A替换为质量比为1:1的四溴双酚A-双(2,3-二溴丙基)醚与三(三溴新戊基)磷酸酯(商品名FR-370)的混合物，聚丙烯为乙烯丙烯共聚物，牌号K8003，熔融指数为2.5g/10min。最终制得的阻燃聚丙烯纤维的溴含量为900ppm，极限氧指数为29％，断裂强度为2.5cN/detx，按照GB/T 31899-2015进行紫外老化实验72小时强度无降低；阻燃聚丙烯纤维经织布机织成的190T平纹织造布，其纬线方向垂直燃烧损毁长度为5cm，经线方向垂直燃烧损毁长度为5cm。
Claims (10)
1.一种阻燃聚丙烯纤维，由阻燃聚丙烯熔融纺丝得到，其特征在于：按重量份计，所述阻燃聚丙烯由100份聚丙烯、1～5份磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂、0～5份加工助剂和0～5份色母粒组成；
所述磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂由溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C复配而成，且溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C的质量比为1:0.5～20:0.1～5；
溴系阻燃剂A为在聚丙烯的纺丝温度下可熔融的溴系阻燃剂；
引发剂C为在聚丙烯的纺丝温度下可熔融的引发剂，引发剂C的引发温度低于聚丙烯的降解温度；
磷系阻燃剂B的化学结构如式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示；
式中，X为O或S，R1、R4各自独立的选自氢、烷基或烷氧基，R2、R3、R5、R6为相同或不同的烷基。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯纤维，其特征在于，所述阻燃聚丙烯纤维的溴含量不高于900ppm，极限氧指数≥29％，断裂强度为2.3～2.6cN/detx，按照GB/T 31899-2015进行紫外老化实验72小时强度无降低。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯纤维，其特征在于，所述阻燃聚丙烯纤维经织布机织成的190T平纹织造布，其纬线方向垂直燃烧损毁长度小于9cm，经线方向垂直燃烧损毁长度小于9cm。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯纤维，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或二者的混合物，均聚聚丙烯或共聚聚丙烯的熔融指数为2～80g/10min。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯纤维，其特征在于，溴系阻燃剂A为三(2,3-二溴丙基)异氰尿酸酯、1,2-二(三溴苯氧基)乙烷、四溴双酚A-双(2,3-二溴丙基)醚、四溴双酚S-双(2,3-二溴丙基)醚、四溴双酚A-双(2,3-二溴-2-甲基丙基)醚、四溴双酚A环氧树脂和三(三溴新戊基)磷酸酯的一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯纤维，其特征在于，引发剂C为式(Ⅲ)所示结构的化合物和式(Ⅳ)所示结构的化合物的一种以上；
式中，R7、R8为相同或不同的烷基。
7.根据权利要求6所述的一种阻燃聚丙烯纤维，其特征在于，式(Ⅲ)所示结构的化合物是由混合二异丙苯偶联反应生成的，其中混合二异丙苯中邻二异丙苯、间二异丙苯和对二异丙苯的质量比为0～1:0.1～30:0.1～50。
8.制备如权利要求1～7任一项所述的一种阻燃聚丙烯纤维的方法，其特征在于：将聚丙烯、磷-溴-引发剂三元体系阻燃剂、加工助剂和色母粒熔融共混制得阻燃聚丙烯切片后，进行熔融纺丝和牵伸卷绕制得阻燃聚丙烯纤维。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，熔融纺丝前，将阻燃聚丙烯切片在80℃的温度条件下保持24h进行干燥。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，熔融共混的温度为200～220℃；熔融纺丝的温度为220～240℃，牵伸卷绕的速度为2400～2800m/min，牵伸倍数为3.0。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR860001516B1 (ko) * | 1984-05-22 | 1986-09-30 | 이승익 | 난연성 폴리프로피렌 섬유의 제조방법 |
| JPH07126913A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-05-16 | Chisso Corp | 難燃性ポリオレフイン系繊維及び不織布 |
| CN101880420A (zh) * | 2010-04-23 | 2010-11-10 | 上海美莱珀化工材料科技有限公司 | 无表面析出阻燃聚丙烯复合物及其制备方法 |
| CN109135046A (zh) * | 2018-06-20 | 2019-01-04 | 金发科技股份有限公司 | 一种阻燃聚烯烃组合物及其制备方法 |
-
2021
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR860001516B1 (ko) * | 1984-05-22 | 1986-09-30 | 이승익 | 난연성 폴리프로피렌 섬유의 제조방법 |
| JPH07126913A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-05-16 | Chisso Corp | 難燃性ポリオレフイン系繊維及び不織布 |
| CN101880420A (zh) * | 2010-04-23 | 2010-11-10 | 上海美莱珀化工材料科技有限公司 | 无表面析出阻燃聚丙烯复合物及其制备方法 |
| CN109135046A (zh) * | 2018-06-20 | 2019-01-04 | 金发科技股份有限公司 | 一种阻燃聚烯烃组合物及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 于永忠等: "《塑料工业使用手册 上册(第2版)》", vol. 1, 化学工业出版社, pages: 397 * |
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