[发明专利]一种阳离子染料可染阻燃聚酯树脂的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子化合物的制备，涉及一种阳离子染料可染阻燃聚酯树脂的制造方法。采用本发明制得的阳离子染料可染阻燃聚酯树脂主要用于常压下阳离子染料可染阻燃聚酯纤维的制造。

背景技术

随着高层建筑、航空和海运的发展及人们消防意识的提高，市场对阻燃聚酯的需求日益增加，同时对阻燃聚酯纤维的色泽、色牢度要求逐渐提高。聚酯材料的阻燃改性有共混、共聚和后整理三种方式，采用共混方式对材料进行阻燃处理，阻燃剂添加量大，对材料的后加工性能影响较大，应用领域有较大局限性，且阻燃剂易析出不能达到永久阻燃的目的；采用后整理方式是在聚酯纤维表面用阻燃剂进行处理，制造成本较低但阻燃耐久性差；采用共聚方式是将阻燃剂与聚酯原材料通过共聚反应制得阻燃聚酯，具有永久阻燃，可纺性好且具有良好的物理机械性能。现在常用的阻燃剂是卤系（特别是含溴的阻燃剂）和磷系阻燃剂，由于卤系阻燃剂分解时释放大量的有毒有害，强腐蚀性气体，被严格限制使用，因而磷系阻燃剂成为阻燃聚酯的首选材料。

磷系阻燃聚酯纤维在染色过程中，由于聚酯大分子链排列规则性好，自身结构紧密，染色困难，在高温高压条件下用分散染料才能实现深染色，而在高温高压条件下链接到大分子链上的磷系阻燃剂官能团易水解断裂，从而降低了阻燃聚酯的阻燃性和可纺性。

为了提高阻燃聚酯的染色效果，可在聚酯分子链中引入可与阳离子染料结合的含金属磺酸盐的间苯二甲酸或其衍生物，含金属磺酸盐的间苯二甲酸或其衍生物的引入进一步破坏聚酯结构的规整性，使结晶度有所下降，无定形区增加，阳离子染料更容易进入聚酯纤维无定形区与带有负电荷的磺酸基团（SO₃^-）进行离子交换，阳离子染料与染座通过化学离子键结合，染色牢度高，染料吸尽率高，从而达到改善阻燃聚酯纤维染色性能的目的。

现有技术中，公开号为CN 1880357A、名称为“一种常压阳离子可染的阻燃共聚酯切片及制造方法”公开了采用半连续直接酯化法，在酯化或缩聚阶段加入共聚阻燃剂和含磺酸金属盐基的间苯二甲酸二甲酯，经无规及嵌段共聚制得常压阳离子可染的阻燃聚酯切片，虽然制得的共聚酯切片具有较高的熔点，但阻燃性较差，如实施例中含磷阻燃剂添加量为4%时，其极限氧指数（LOI）为27.0%，当含磷阻燃剂添加量达12%时，其极限氧指数（LOI）仅28.9%，说明含磷阻燃剂用量的大幅增加并没有明显改善阻燃聚酯切片的阻燃性；公开号为CN101864612A、名称为“阳离子可染的无卤阻燃聚酯纤维的制备方法”涉及一种先将间苯二甲酸磺酸钠与阻燃剂反应制得阳离子可染阻燃复合物，再与对苯二甲酸和乙二醇反应制得阳离子可染阻燃聚酯切片的方法，步骤一将间苯二甲酸磺酸钠、2-羧乙基次磷酸和水在50～80℃反应，但该温度下间苯二甲酸磺酸钠和2-羧乙基次磷酸反应活性低，且反应产生的醚键使聚酯热稳定性较差，不利于后期加工和应用，实施例1和2中阳离子可染阻燃复合物烘干后与对苯二甲酸和乙二醇酯化后分别在-50和-80KPa真空条件下缩聚得到阳离子可染阻燃聚酯切片，该真空条件下阻燃剂与聚酯本体反应活性低，聚合困难。

现有技术虽然采用反应型含磷共聚阻燃剂制备阳离子染料可染阻燃聚酯树脂，但存在阻燃剂添加量高、熔点低、阻燃性差和聚合困难等缺点。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种阳离子染料可染阻燃聚酯树脂的制造方法。本发明提供一种常压阳离子染料可染的阻燃共聚聚酯树脂及其制造方法，不仅解决了共聚聚酯树脂阻燃剂添加量高而熔点低、阻燃性差的难题，而且通过添加含磺酸盐基的间苯二甲酸（或其衍生物），有效降低共聚聚酯分子结构的规整性，增加染座容量，实现阻燃聚酯纤维的阳离子染料常压可染。

本发明的内容是：一种阳离子染料可染阻燃聚酯树脂的制造方法，其特征是包括下列步骤：

a、制备磷系阻燃剂酯化液：

取无卤共聚型磷系阻燃剂10.8～41.5重量份、乙二醇100重量份和复合催化剂0.002～0.0033重量份，投入反应釜A中，搅拌均匀并升温至140～200℃、在压力30～80kPa下，酯化反应2～5小时后出料，即制得磷系阻燃剂酯化液；

所述无卤共聚型磷系阻燃剂为具有如下式（1）、式（2）或式（3）结构通式的化合物中的任一种：