CN101148786B - 阻燃聚酯极细纤维及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃聚酯极细纤维，包括主体聚合物，其特征是：在主体聚合物中含有磷系阻燃剂。生产方法包括将形成阻燃极细纤维主体的聚酯加入磷系阻燃剂，通过单成分或海岛、割纤组件进行熔融纺丝，制得阻燃极细纤维原丝，并进一步经卷绕拉伸、交络得到阻燃聚酯极细长丝，即磷系聚酯阻燃极细纤维。本发明所述阻燃丝具有良好的可纺性能，物理性能与一般聚酯极细纤维相近并具有优良的阻燃效果。
Description
技术领域：
本发明公开了一种阻燃聚酯纤维及其制造方法。
背景技术：
聚酯纤维(即涤纶)具有强度高，弹性好，抗皱性强，尺寸稳定，耐磨性佳、化学性能稳定，易洗快干，耐热性和耐气候性优良等性能。因此，无论用于民用和工业都深受欢迎，是一种较理想的纺织材料。聚酯纤维属于熔融性可燃纤维，随着其应用领域的扩大，在某些特殊的使用场合，如航空、娱乐场所、家饰装潢材料或某些特殊行业所需的防护服等方面，则要求达到一定的阻燃要求，否则将大大提高火灾的不安全性。不仅如此，这些聚合物在燃烧或者高温下还会熔融滴落，因而限制了他们在有些场合的使用。
现有的起毛织物为普通的聚酯长丝制得，由于起毛部分纤度较小，完全暴露在空气的情况下，遇到明火及其容易燃烧、而且是短时间内大面积的燃烧。另外，现有的阻燃纤维的单丝纤度较粗，不适合起毛加工。
为了使高分子聚合物具有抗燃性，就需要对其进行阻燃化。目前对高分子材料进行阻燃化大致有两种方法：一种是共聚阻燃改性，即将阻燃单体与聚合物单体一起共聚；二是添加阻燃剂进行共混改性。但现有技术的阻燃性能仍不理想。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种阻燃效果好的阻燃聚酯极细纤维及生产方法。
本发明的技术解决方案是：
一种阻燃聚酯极细纤维，包括主体聚合物，其特征是：在主体聚合物中含有磷系阻燃剂。
主体聚合物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阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯。由于聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝方法成熟，成本较低，性能优异，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯。
磷系阻燃剂是2-羧乙基苯磷酸、2-羧乙基甲基磷酸酯或2-羧乙基甲基磷酸，其对应的结构式分别为：
磷含量为3000-7000ppm，TiO2含量为0.05-2.5wt％。
最终所得纤维的单丝纤度≤1丹尼尔、极限氧指数LOI≥28％。
一种阻燃聚酯极细纤维的生产方法，其特征是：通过单成分纺丝或复合纺丝方法制得。
单成分纺丝的具体方法是：将含有磷系阻燃剂的聚酯切片进入螺杆挤出机，经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到组件中，经预牵伸、假捻处理，并进一步进行卷绕、交络处理，得成品。
螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设在260～285℃之间；纺丝箱体温度设在260～285℃。
复合纺丝方法的具体方法是：
①以可溶解型聚酯切片为第一原料，进入第一螺杆挤出机，经过第一螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合组件中，成为海岛复合型的海成分或割纤复合型的一种成分；
②以含有磷系阻燃剂的聚酯切片为第二原料，进入第二螺杆挤出机，经过第二螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合组件中，成为海岛复合型的岛成分或割纤复合型的另一种成分；
③将复合组件中成型的两种成份挤出，经预牵伸、假捻处理，并进一步进行卷绕、交络处理，得成品，所得成品纤维通过减量处理得到单丝纤度≤1丹尼尔。
步骤①中第一螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设在250～285℃之间；步骤②中第二螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设在260～285℃之间；纺丝箱体温度设在260～285℃；纺丝速度控制为1500～4000m/min；假捻加工的牵伸倍率为1.5～3.5，加热器温度为130-200℃。
本发明所述的阻燃聚酯极细纤维，既可以是通常圆形截面的极细纤维，也可以是异形界面的极细纤维，所述异形界面包括三角形等。极细纤维既可以通过单成分纺丝法得到，也可以通过复合纺丝法得到。不同截面的纤维可以通过改变喷丝孔的形状及复合方法得到。
本发明所述的阻燃聚酯纤维，既可以用常规的聚酯切片，也可以用改性切片，如CDP(阳离子可染)、ECDP(常温常压阳离子可染)等聚酯切片，以改善其染色性或者服用舒适性。
阻燃极细纤维中，磷系阻燃剂的P含量为3000-7000ppm，TiO2含量为0.05-2.5wt％。
磷系共聚阻燃切片是在聚酯切片生产中加入阻燃剂作单体(含磷系化合物)，通过共聚方法生产出阻燃切片。磷化物主要是通过固相阻燃， 促使纤维碳化分解，减少可燃气体的生成，从而达到阻燃的目的。
本发明产品具有良好的可纺性能，物理性能与一般聚酯极细纤维相近并具有优良的阻燃效果。制得的阻燃聚酯极细纤维纤度细、强力大，并具有良好阻燃性能。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式：
实施例1：
取聚对苯二甲酸乙二醇酯(或聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基体聚合物，加入阻燃剂2-羧乙基苯磷酸(或2-羧乙基甲基磷酸酯、2-羧乙基甲基磷酸)，P添加量为在制成的含有磷系阻燃剂的聚酯切片中3000～7000ppm(例3000ppm、5000ppm、7000ppm)，TiO2添加量为在制成的含有磷系阻燃剂的聚酯切片中0.05～2.5wt％(例0.05％、1.3％、2.5)，制成含有磷系阻燃剂的聚酯切片；将含有磷系阻燃剂的聚酯切片进入螺杆挤出机，经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到组件中，经预牵伸、假捻处理，并进一步进行卷绕、交络处理，得成品。螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段(例3、4、5段)加热区，各区的加热温度设在260～285℃(例260℃、270℃、285℃)之间；纺丝箱体温度设在260～285℃(例260℃、270℃、285℃)。纺丝速度为3000m/min，后道DTY倍率为1.9倍，加热器温度在160℃。成品单丝纤度≤1丹尼尔、极限氧指数LOI＝32.5％。
实施例2：
取聚对苯二甲酸乙二醇酯(或聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基体聚合物，加入阻燃剂2-羧乙基苯磷酸(或2-羧乙基甲基磷酸酯、2-羧乙基甲基磷酸)，P添加量为在制成的含有磷系阻燃剂的聚酯切片中3500ppm，TiO2添加量为在制成的含有磷系阻燃剂的聚酯切片中0.35wt％，制成含有磷系阻燃剂的聚酯切片；
①以可溶解型聚酯切片为第一原料，进入第一螺杆挤出机，经过第一螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合组件中，成为海岛复合型的海成分；
②以含有磷系阻燃剂的聚酯切片为第二原料，进入第二螺杆挤出机，经过第二螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合组件中，成为海岛复合型的岛成分；
③将复合组件中成型的两种成份挤出，经预牵伸、假捻处理，并进 一步进行卷绕、交络处理，得成品。
步骤①中第一螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段(例3、4、5段)加热区，各区的加热温度设在250～285℃(例250℃、270℃、285℃)之间；步骤②中第二螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段(例3、4、5段)加热区，各区的加热温度设在260～285℃(例260℃、270℃、285℃)之间；纺丝箱体温度设在260～285℃(例260℃、270℃、285℃)；纺丝速度控制为1500～4000m/min(例1500m/min、3000m/min、4000m/min)；加热器温度为130-200℃(例130℃、160℃、200℃)。后道DTY倍率为1.9倍。进行减量去除可溶解聚合物后的阻燃聚酯极细纤维单丝纤度≤1丹尼尔、极限氧指数LOI＝32.1％。
实施例3：
取聚对苯二甲酸乙二醇酯(或聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基体聚合物，加入阻燃剂2-羧乙基苯磷酸(或2-羧乙基甲基磷酸酯、2-羧乙基甲基磷酸)，P添加量为在制成的含有磷系阻燃剂的聚酯切片中3500ppm，TiO2添加量为在制成的含有磷系阻燃剂的聚酯切片中0.35wt％，制成含有磷系阻燃剂的聚酯切片；
①以可溶解型聚酯切片为第一原料，进入第一螺杆挤出机，经过第一螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合组件中，成为割纤复合型的一种成分；
②以含有磷系阻燃剂的聚酯切片为第二原料，进入第二螺杆挤出机，经过第二螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合组件中，成为割纤复合型的另一种成分；
③将复合组件中成型的两种成份挤出，经预牵伸、假捻处理，并进一步进行卷绕、交络处理，得成品。
步骤①中第一螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段例3、4、5段)加热区，各区的加热温度设在250～285℃(例250℃、270℃、285℃)之间；步骤②中第二螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段例3、4、5段)加热区，各区的加热温度设在260～285℃(例260℃、270℃、285℃)之间；纺丝箱体温度设在260～285℃(例260℃、270℃、285℃)；纺丝速度控制为1500～4000m/min(例1500m/min、3000m/min、4000m/min)；加热器温度为130-200℃(例130℃、160℃、200℃)。后道DTY倍率为1.9倍。进行减量去除可溶解聚合物后的阻燃聚酯极细纤维单丝纤度≤1丹尼尔、极限氧指数LOI＝31.8％。
Claims (3)
1.一种阻燃聚酯极细纤维，包括主体聚合物，其特征是：纤维的单丝纤度≤1丹尼尔、极限氧指数LOI≥28％；在主体聚合物中含有磷系阻燃剂，阻燃剂是2-羧乙基甲基磷酸酯或2-羧乙基甲基磷酸，其对应的结构式分别为：
其中，磷含量为3000-7000ppm，TiO2含量为0.05-2.5wt％。
2.根据权利要求1所述的阻燃聚酯极细纤维，其特征是：主体聚合物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阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯。
3.一种权利要求1所述的阻燃聚酯极细纤维的生产方法，其特征是：通过单成分纺丝或复合纺丝方法制得，单成分纺丝的具体方法是：将含有磷系阻燃剂的聚酯切片进入螺杆挤出机，经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到组件中，经预牵伸、假捻处理，并进一步进行卷绕、交络处理，得成品；螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设在260～285℃之间；纺丝箱体温度设在260～285℃；纺丝速度控制为1500～4000m/min；假捻加工的牵伸倍率为1.5～3.5，加热器温度为130-200℃；
复合纺丝方法的具体方法是：
①以可溶解型聚酯切片为第一原料，进入第一螺杆挤出机，经过第一螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合组件中，成为海岛复合型的海成分或割纤复合型的一种成分；
②以含有磷系阻燃剂的聚酯切片为第二原料，进入第二螺杆挤出机，经过第二螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合组件中，成为海岛复合型的岛成分或割纤复合型的另一种成分；
③将复合组件中成型的两种成份挤出，经预牵伸经预牵伸、假捻处理，并进一步进行卷绕、交络处理，得成品，所得成品纤维通过减量处理得到单丝纤度≤1丹尼尔，步骤①中第一螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设在250～285℃之间；步骤②中第二螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设在260～285℃之间；纺丝箱体温度设在260～285℃；纺丝速度控制为1500～4000m/min；假捻加工的牵伸倍率为1.5～3.5，加热器温度为130-200℃。
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