[发明专利]一种磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃阳离子可染聚酯纤维的制造方法。

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，所以近代以来其产量跃居为全球最大，成为应用最广的纤维品种。但是由于普通PET的极限氧指数为20～24，可在通常条件下燃烧，而且在燃烧或者高温下还会熔融滴落，因而限制了其在航空、娱乐场所、家饰装潢材料及某些特殊行业场合的应用。

目前阻燃聚酯纤维主要通过以下几种方法制得，第一种是在纤维的表面用阻燃剂进行处理；第二种是在聚酯中添加阻燃剂进行共混改性；第三种是使用阻燃材料与聚酯进行共聚反应。第一种方法尽管在制造成本上有优势，但所得聚酯纤维存在不耐洗涤等耐久性差的缺点；第二种方法是添加了阻燃剂，由于阻燃剂是基于基础聚合物的改性，使得阻燃品种丰富，而且成本上有优势，但是所得聚酯存在黏度和颜色差异；第三种方法是通过共聚反应制造阻燃聚酯，其阻燃耐久性好，但是阻燃剂的引入使得聚酯结构规整性受影响，熔点降低，影响丝的成形和物性，纺丝成本增加。

在阻燃剂的选择方面，很多专利都涉及到了卤素系的阻燃剂。虽然此类阻燃剂在添加后，确实能起到较好的阻燃效果，但是也存在相当严重的缺点：聚合物的颜色变差，耐光性能降低，且在燃烧过程中产生有毒气体，严重污染大气环境。而磷系阻燃剂则克服了卤素阻燃剂的这些缺点，不但阻燃效率高，而且能有效降低腐蚀或有毒气体的释放。

从磷系阻燃剂结构方式分，一种是以磷原子直接与主链结合形成的主链型磷系阻燃剂，还有一种是以磷原子与侧链结合形成的侧链型磷系阻燃剂，阻燃效果以主链型为优，但是聚酯的耐染色性与耐水解性能以侧链型为优。

目前侧链型磷系阻燃剂主要是通过制备含磷的环氧树脂引入磷元素，其中以DOPO为优：

10-氧化-(9，10-2氢-9-氧-10-磷)杂菲(DOPO)

因为DOPO是刚硬环磷结构，所以具有较好的阻燃性能。DOPO结构中P-H的氢为活性原子，通过该氢原子可将DOPO直接导入环氧树脂的主体，专利CN200410084108.X中涉及一种侧链型磷系阻燃剂，

这种阻燃剂是采用DOPO与衣康酸(ITA)或其衍生物进行米歇尔加成合成，但是由于与磷原子相连亚甲基的存在，使得侧链变长，磷原子与主链距离较远，阻燃性能受到影响；同时长侧链磷阻燃剂的引入使得聚酯大分子结构疏松，结构规整性受影响，使其结晶困难，熔点降低，影响丝的成形和物性；并且衣康酸及其衍生物的合成成本较高。

另外由于PET分子结构规整，结晶度和取向度较高，无易染官能团，极性较小，缺乏亲水性，在聚酯长链分子间没有可适当容纳染料分子的间隙，因此染料粒子不易进入纤维，其染色性差，可使用染料的种类少，只能采用分散染料载体染色、高温染色及热熔染色等方法，但是生产条件苛刻，生产成本高，而且产品颜色不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好的阻燃效果的阳离子可染聚酯纤维的生产方法。

本发明的技术解决方案：

一种磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维的生产方法，由A组分磷系阻燃共聚酯母粒与B组分含硫共聚酯切片以1∶9～5∶5的质量比共混熔融纺丝制备磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维。

A组分磷系阻燃共聚酯母粒中，相对于阻燃共聚酯母粒，磷元素含量优选为500～50000ppm。当含量小于500ppm时，阻燃性能不明显；而当含量大于50000ppm时，阻燃性能优良，但制造成本大大增加，纤维的物理性能显著降低。当P含量处于500～50000ppm的范围内，纤维的阻燃性能优良且其物性与普通PET相当，特别优选磷元素含量相对于阻燃共聚酯母粒为12000～30000ppm，制得的聚酯纤维其磷元素含量为6000～15000ppm，其阻燃性能与物性都非常优异。

优选含有如下式1或式2所示的磷系阻燃成分的磷系阻燃共聚酯母粒，

其中R₁、R₂分别是氢原子或C1～C10的羟基亚烷基；

其中，R₃是C1～C6的烷基或C6～C9的芳基，R₄是C1～C6的亚烷基，R₅和R₆分别是氢原子或C2～C4的羟基亚烷基。