一种高阻燃性能的涤纶长丝及其制备方法与流程

本发明涉及涤纶丝领域，具体涉及一种高阻燃性能的涤纶长丝及其制备方法。

背景技术：

1、涤纶纤维最初以短纤维形式问世，继而出现长丝，并且随着长丝的仿短纤技术的发展，长丝织物的服用性能也得到了极大的改善，长丝得到了较快发展；加上长丝与短纤相比，不需纺纱、混纺等工序就可直接织造，工艺流程短，加工费用低，且规模化生产效率较短纤高很多；长丝品种开发较短纤维来说，更易实现，且成本也较低，在仿真和超仿真方面有一定发展可以作为技术支持，再加上生产技术的不断发展与成熟，投资成本也逐渐降低。

2、涤纶长丝作为一种重要的合成纤维，因其具有优异的物理机械性能、化学稳定性和加工性能，在纺织、服装、家居用品等领域得到了广泛应用。然而，传统的涤纶长丝在遇火时易燃，且燃烧速度快，这带来了很大的安全隐患。因此，提高涤纶长丝的阻燃性能，开发一种高阻燃性能的涤纶长丝及其制备方法，具有重要的现实意义。

3、目前，提高涤纶长丝阻燃性能的方法主要包括添加阻燃剂、共混改性等。然而，这些方法往往存在阻燃效果不佳、对纤维性能影响较大等问题。因此，开发一种既能有效提高阻燃性能，又能保持涤纶长丝优良力学性能的方法，具有重要的现实意义。基于此，本发明提供了一种高阻燃性能的涤纶长丝及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高阻燃性能的涤纶长丝及其制备方法，提高了涤纶长丝的阻燃性能，还能改善涤纶长丝的力学性能。

2、第一方面，本发明提供了一种高阻燃性能的涤纶长丝，包括以下重量份原料：聚酯切片105-120份，阻燃剂20-25份、抗氧剂1685-8份以及纳米填料2-10份；

3、其中，所述阻燃剂包括重量份比值为(3-5)：(1-2)：(1-2)的四溴双酚a、三氧化二锑和硅烷偶联剂改性聚磷酸铵；所述纳米填料包括重量份比值为(2-3)：1的改性纳米碳酸钙和纳米二氧化钛。

4、进一步地，所述硅烷偶联剂包括重量份比值为1：(2-3)的2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷。

5、进一步地，所述改性聚磷酸铵的制备方法包括：将聚磷酸铵加入到无水乙醇中，充分搅拌获得溶液a，将硅烷偶联剂加入到去离子水中，充分搅拌获得溶液b，将溶液a与溶液b混合后，在60-65℃下搅拌反应5-6h，反应完成后静置冷却至室温，将固体反应产物经过过滤、洗涤干燥后，得到改性聚磷酸铵。

6、进一步地，所述聚磷酸铵、无水乙醇、硅烷偶联剂和去离子水的重量份比值为(20-22)：(80-85)：(0.4-0.6)：(4-7)。

7、进一步地，所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括：在无水乙醇溶剂中加入钛酸酯偶联剂，超声分散25-35min，加入纳米碳酸钙后超声分散25-35min；65-75℃加热回流搅拌3-4小时，抽滤洗涤，90-100℃烘干10-15h后即得。

8、进一步地，所述无水乙醇和纳米碳酸钙的质量比为(9-12):1。

9、进一步地，所述钛酸酯偶联剂用量为纳米碳酸钙的2-5wt％。

10、第二方面，本发明提供了一种高阻燃性能的涤纶长丝的制备方法，步骤包括：

11、步骤包括：(1)将聚酯切片、阻燃剂、抗氧剂168和纳米填料进行混合；(2)干燥后采用螺杆挤出机挤压熔融纺丝；(3)经冷却、上油、拉伸、定型、卷绕，制得涤纶长丝。

12、进一步地，所述步骤(2)中干燥后的混合材料含水率＜100ppm。

13、本发明的有益效果在于：

14、(1)本发明采用了重量份比值为(1-2)：(1-2)：(3-5)的四溴双酚a、三氧化二锑和硅烷偶联剂改性聚磷酸铵作为阻燃剂，利用四溴双酚a作为主阻燃剂，配合三氧化二锑和硅烷偶联剂改性聚磷酸铵，并配合使用纳米填料，能够有效提高涤纶长丝的阻燃性能，降低燃烧速度；

15、(2)四溴双酚a作为卤系阻燃剂主要通过释放卤化氢等气体，稀释可燃性气体和氧气，同时捕捉燃烧过程中的自由基，从而抑制燃烧；改性聚磷酸铵作为磷系阻燃剂通过降低可燃性物质的温度和减少可燃性气体的产生来抑制燃烧；三氧化二锑属于无机阻燃剂，与四溴双酚a有良好的协同效应，阻燃效果非常好；本发明中发现利用四溴双酚a、三氧化二锑和硅烷偶联剂改性聚磷酸铵三者配合作为阻燃剂能够有效提升涤纶长丝的阻燃性；

16、(3)本发明通过使用钛酸酯偶联剂，对纳米碳酸钙进行表面改性处理，降低其表面张力，进而提升纳米碳酸钙与聚酯切片基体的相容性，以此来提高涤纶长丝的阻燃效果；

17、(4)本发明中将改性纳米碳酸钙和纳米二氧化钛作为复合纳米填料，由于二者粒径通常都在几十纳米到几百纳米之间，这种细小的颗粒可以填充在聚合物分子的空隙中，起到增强和增韧的作用；

18、(5)由于纳米填料本身也能够具有阻燃性，可以在增强涤纶长丝力学性能的同时与阻燃剂共同增强阻燃效果；此外，改性纳米碳酸钙和纳米二氧化钛作为复合填料二者间还能够起到协同增效作用；

19、(6)本发明制备方法简单易行，生产效率高，成本低。

技术特征：

1.一种高阻燃性能的涤纶长丝，其特征在于，包括以下重量份原料：聚酯切片105-120份，阻燃剂20-25份、抗氧剂1685-8份以及纳米填料2-10份；

2.根据权利要求1所述的一种高阻燃性能的涤纶长丝，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括重量份比值为1：(2-3)的2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷。

3.根据权利要求1所述的一种高阻燃性能的涤纶长丝，其特征在于，所述改性聚磷酸铵的制备方法包括：将聚磷酸铵加入到无水乙醇中，充分搅拌获得溶液a，将硅烷偶联剂加入到去离子水中，充分搅拌获得溶液b，将溶液a与溶液b混合后，在60-65℃下搅拌反应5-6h，反应完成后静置冷却至室温，将固体反应产物经过过滤、洗涤干燥后，得到改性聚磷酸铵。

4.根据权利要求3所述的一种高阻燃性能的涤纶长丝，其特征在于，所述聚磷酸铵、无水乙醇、硅烷偶联剂和去离子水的重量份比值为(20-22)：(80-85)：(0.4-0.6)：(4-7)。

5.根据权利要求1所述的一种高阻燃性能的涤纶长丝，其特征在于，所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括：在无水乙醇溶剂中加入钛酸酯偶联剂，超声分散25-35min，加入纳米碳酸钙后超声分散25-35min；65-75℃加热回流搅拌3-4小时，抽滤洗涤，90-100℃烘干10-15h后即得。

6.根据权利要求5所述的一种高阻燃性能的涤纶长丝，其特征在于，所述无水乙醇和纳米碳酸钙的质量比为(9-12):1。

7.根据权利要求5所述的一种高阻燃性能的涤纶长丝，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂用量为纳米碳酸钙的2-5wt％。

8.如权利要求1-7所述的一种高阻燃性能的涤纶长丝的制备方法，其特征在于，步骤包括：(1)将聚酯切片、阻燃剂、抗氧剂168和纳米填料进行混合；(2)干燥后采用螺杆挤出机挤压熔融纺丝；(3)经冷却、上油、拉伸、定型、卷绕，制得涤纶长丝。

9.根据权利要求8所述的一种高阻燃性能的涤纶长丝的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中干燥后的混合材料含水率＜100ppm。

技术总结本发明一种高阻燃性能的涤纶长丝，包括以下重量份原料：聚酯切片105‑120份，阻燃剂20‑25份、抗氧剂1685‑8份以及纳米填料0‑10份；其中，所述阻燃剂包括重量份比值为(1‑2)：(1‑2)：(3‑5)的四溴双酚A、三氧化二锑和硅烷偶联剂改性聚磷酸铵；所述纳米填料包括重量份比值为(2‑3)：1的改性纳米碳酸钙和纳米二氧化钛。本发明还提供一种高阻燃性能的涤纶长丝的制备方法，利用四溴双酚A作为主阻燃剂，配合三氧化二锑和硅烷偶联剂改性聚磷酸铵，并配合使用纳米填料，能够有效提高涤纶长丝的阻燃性能，降低燃烧速度；提高了涤纶长丝的阻燃性能，还能改善涤纶长丝的力学性能。技术研发人员：范云峰受保护的技术使用者：苏州亿迈化纤有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5