[发明专利]一种阳离子可染性阻燃聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阳离子可染性阻燃聚酯及其制造方法。

背景技术

聚酯，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯因其突出的性能，广泛应用于纤维、薄膜等领域，倍受人们的青睐。

但是由于PET分子结构规整，易结晶，而且没有易染官能团，虽然在高温高压下能够用分散染料进行染色，但是生产条件苛刻，成本高。阻燃性方面，普通PET的极限氧指数是20～24，在通常条件下遇明火即易燃烧，阻燃性能差。

用于聚酯阻燃改性的阻燃剂主要是含卤素和含磷的阻燃剂，由于卤素属于气相阻燃机理，具有发烟大、易产生卤素气体而腐蚀加工设备的缺点，目前基本都采用含磷阻燃剂。但现有的含磷阻燃共聚酯普遍都存在着热性能和力学性能差、纺丝结晶困难等不足。另外，阻燃聚酯纤维织物大多用于汽车、窗帘等的装饰布，对其色彩风格、色牢度(尤其是日晒牢度)的要求极高，但由于聚酯分子链结构紧密、极性较小，只能采用分散染料进行染色，易褪色，从而限制了阻燃改性聚酯的应用。因此进一步研究开发高性能的阻燃聚酯是非常必要的。

在目前阻燃阳离子可染聚酯的研究中，主要有以下一些技术。中国专利CN1103185.9涉及一种阻燃阳离子染料易染涤纶短纤维制造方法，采用酯交换的方法在酯交换阶段加入阳离子可染成分、在酯交换反应之后或聚合阶段加入反应型阻燃剂。中国专利200410084108.X涉及一种阻燃阳离子染料易染聚酯的制造方法，采用直接酯化方法制备聚酯，在酯化反应之后或聚合阶段添加反应型阻燃剂。中国专利200510043752.7涉及一种常压阳离子可染的阻燃聚酯切片，聚合物中包括反应型阻燃剂。中国专利200810211851.5涉及一种常压阳离子可染的阻燃聚酯共聚物，共聚物中包括反应型阻燃剂。上述方法得到的聚合物存在聚合物的色调差、耐光性差等缺点，而且在阻燃剂添加过多时会导致聚合反应性能低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应性好、色调优异、耐光性能及耐热性能良好、对环境友好、纺丝性能好的阳离子可染性阻燃聚酯及其制备方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种阳离子可染性阻燃聚酯，由芳香族二元羧酸酯、亚烷基二醇和含金属磺酸盐的间苯二甲酸或其衍生物在磷系阻燃剂、催化剂和助剂条件下反应而得到，其中磷系阻燃剂为如式1所示的反应型磷系阻燃剂A，聚酯中磷元素含量相对于聚酯总量为2000ppm～20000ppm；酯交换过程中使用碱金属化合物为催化剂，且聚酯中所含碱金属元素与磷元素含量的摩尔比为0.001～0.449；所述助剂包含调色剂醋酸钴，聚酯中所含钴元素与磷元素的摩尔比为0.0005～0.05；

式1

式1中的R₁为碳原子数为6～9的芳基；R₂、R₄分别为氢原子或碳原子数为2～6的羟基亚烷基，但不能同时为氢原子；R₃为碳原子数为1～6的亚烷基。

所述反应型磷系阻燃剂A由式2所示的磷化合物B与亚烷基二元醇进行酯化反应而得；

式2

式2中的R₁为碳原子数为6～9的芳基；R₃为碳原子数为1～6的亚烷基。

所述磷化合物B与亚烷基二醇酯化反应的酯化率为85％以上。

本发明所述的式2所示的磷化合物B与亚烷基二元醇进行酯化反应，最后得到酯化率为85％以上、阻燃剂A浓度为40％～80％的亚烷基二醇溶液。上述酯化反应的酯化率达到85％以上，能制得DEG含量较低、耐热性较好的聚酯。如果将磷化合物B直接以固体形式添加，将导致聚酯的酯交换反应速率降低，聚合加工性能劣化，聚酯中DEG含量高。该聚酯中来自阻燃剂A的磷元素相对于聚酯总量为2000ppm～20000ppm，优选3000～10000ppm。当磷元素含量低于2000ppm即阻燃剂A的添加量过少时，最终聚酯难以获得阻燃性能；当磷含量高于20000ppm即阻燃剂A的添加量过多时，会降低聚合物熔点，不仅得不到更优异阻燃性能的聚酯，还会提高生产成本。

所述的含金属磺酸盐的间苯二甲酸或其衍生物的结构式如式3所示：

式3