一种无卤含磷阻燃聚丙烯母粒、纤维及其制备方法与流程

本发明涉及一种无卤含磷阻燃聚丙烯母粒、纤维及其制备方法，属于纺织材料。

背景技术：

1、聚丙烯(pp)是一种广泛应用的高分子材料，由于其质轻、耐腐蚀、易加工等特点，被广泛应用于家电、汽车、建筑等领域。然而，聚丙烯材料在高温下易燃烧，阻燃性能差，为改善聚丙烯材料的燃烧性能，通常的会向聚丙烯材料中添加阻燃剂，而含磷阻燃剂是当前研究最为广泛的阻燃剂之一，含磷阻燃剂主要可分为无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂两类，其中，有机磷系阻燃剂主要是指含有磷元素的有机化合物，如磷酸酯、磷酰胺等。这些化合物在高温下通过磷元素与燃烧气体反应，生成具有阻燃性能的磷氧、磷酸盐等化合物，起到阻燃的作用。

2、但是，聚丙烯是一种非极性聚合物，而含磷阻燃剂通常含有极性官能团，具有一定的极性，由于极性差异，聚丙烯和含磷阻燃剂之间的相互吸引力较弱，相容性差；含磷阻燃剂添加到聚丙烯材料中之后，含磷阻燃剂在聚丙烯中分散性差，含磷阻燃剂容易团聚，难以在聚丙烯中均匀分散，并且单一的含磷阻燃剂所起到的阻燃效果有限，导致聚丙烯材料的阻燃性能有待进一步提高；此外，由于含磷阻燃剂与聚丙烯之间的相容性差，含磷阻燃剂的加入，容易在聚丙烯材料形成弱界面，导致聚丙烯材料的机械性能下降，含磷阻燃剂在聚丙烯中的应用所起到的积极效果差。

3、目前，常规含磷阻燃聚丙烯母粒通常是将含磷阻燃剂与聚丙烯树脂以及其他助剂混合，通过熔融共混、挤出造粒等工艺步骤制成；但是存在含磷阻燃剂与聚丙烯树脂之间的相容性差、耐老化性能不足、加工困难、阻燃剂用量大等问题。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、含磷阻燃剂在聚丙烯中分散性能差；

3、单一的含磷阻燃剂对聚丙烯的阻燃改善效果有限，聚丙烯材料的阻燃性能有待进一步提高；

4、含磷阻燃剂的加入会在聚丙烯材料中形成弱界面，导致聚丙烯材料的机械性能下降。

5、[技术方案]

6、为了解决上述问题，本发明将二维黑鳞、二氧化硅、陶土、蒙脱土、水混合研磨，得到混合粉体；之后将混合粉体、丁腈橡胶混合均匀，得到混合物；最后，将含有聚磷酸铵的聚丙烯熔体和混合物混合均匀，熔融挤出，干燥，得到无卤含磷阻燃聚丙烯母粒。本发明制备得到的无卤含磷阻燃聚丙烯母粒环保，阻燃性能优异，纺丝性能良好；制备得到的无卤含磷阻燃聚丙烯长丝耐水洗、耐摩擦、耐老化。

7、本发明的第一个目的是提供一种制备无卤含磷阻燃聚丙烯母粒的方法，包括如下步骤：

8、(1)将二维黑鳞、二氧化硅、陶土、蒙脱土、水按照质量比2-5：4-6：4-6：5-8：10采用球磨机进行湿法研磨2-4h，干燥，得到混合粉体；

9、(2)将混合粉体、丁腈橡胶粉末按照质量比5-15：5混合均匀，得到混合物；

10、(3)将聚丙烯、聚磷酸铵按照质量比50：3-10进行混合熔融，得到含有聚磷酸铵的聚丙烯熔体；

11、(4)将含有聚磷酸铵的聚丙烯熔体和混合物按照质量比100：5-10混合均匀，熔融挤出，干燥，得到无卤含磷阻燃聚丙烯母粒。

12、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中二氧化硅的粒径为2-5μm。

13、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中陶土的粒径为5-11μm。

14、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中研磨采用刚玉罐和刚玉球，公转转速为100-200rpm，自转转速为250-350rpm。

15、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中干燥是100-120℃下干燥2-10h。

16、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中混合均匀是在5000-10000rpm下高速混合5-15min。

17、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中丁腈橡胶粉末的粒径为80-100目。

18、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中聚磷酸铵的粒径为100-300目。

19、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中聚丙烯为聚丙烯树脂，熔点在160-200℃。

20、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中混合熔融的温度和聚丙烯的熔点进行选择。

21、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中混合均匀是在5000-10000rpm下高速混合3-5min。

22、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中熔融挤出的温度为160-200℃。

23、本发明的第二个目的是本发明所述的方法制备得到的无卤含磷阻燃聚丙烯母粒。

24、本发明的第三个目的是提供一种制备无卤含磷阻燃聚丙烯长丝的方法，包括如下步骤：

25、以无卤含磷阻燃聚丙烯母粒为皮层，聚丙烯为芯层，采用熔融复合纺丝设备，经熔融纺丝——牵伸——热定型，得到无卤含磷阻燃聚丙烯长丝；

26、其中，皮层和芯层的质量比为50-80：20-50；

27、熔融纺丝温度为180-250℃，速度为1000-5000m/min；

28、牵伸温度为65-125℃，牵伸倍数为1.5-10.0；

29、热定型温度为90-135℃。

30、本发明的第四个目的是本发明所述的方法制备得到的无卤含磷阻燃聚丙烯长丝。

31、本发明的第五个目的是提供一种无卤含磷阻燃聚丙烯织物，其采用本发明所述的无卤含磷阻燃聚丙烯母粒或无卤含磷阻燃聚丙烯长丝。

32、本发明的第六个目的是本发明所述的无卤含磷阻燃聚丙烯织物、无卤含磷阻燃聚丙烯母粒或无卤含磷阻燃聚丙烯长丝在家电、汽车、建筑等领域的应用。

33、本发明的第七个目的是提供一种提升聚丙烯纺织品阻燃、耐水洗、耐摩擦、耐老化性能的方法，其采用了本发明所述的无卤含磷阻燃聚丙烯织物、无卤含磷阻燃聚丙烯母粒或无卤含磷阻燃聚丙烯长丝。

34、[有益效果]

35、(1)本发明制备得到的无卤含磷阻燃聚丙烯母粒环保，阻燃性能优异，纺丝性能良好。

36、(2)本发明制备得到的无卤含磷阻燃聚丙烯长丝耐水洗、耐摩擦、耐高温。

技术特征：

1.一种制备无卤含磷阻燃聚丙烯母粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中研磨采用刚玉罐和刚玉球，公转转速为100-200rpm，自转转速为250-350rpm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中混合均匀是在5000-10000rpm下高速混合5-15min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中熔融挤出的温度为160-200℃。

5.权利要求1-4任一项所述的方法制备得到的无卤含磷阻燃聚丙烯母粒。

6.一种制备无卤含磷阻燃聚丙烯长丝的方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.权利要求6所述的方法制备得到的无卤含磷阻燃聚丙烯长丝。

8.一种无卤含磷阻燃聚丙烯织物，其特征在于，其采用权利要求5所述的无卤含磷阻燃聚丙烯母粒或权利要求7所述的无卤含磷阻燃聚丙烯长丝。

9.权利要求5所述的无卤含磷阻燃聚丙烯母粒、权利要求7所述的无卤含磷阻燃聚丙烯长丝或权利要求8所述的无卤含磷阻燃聚丙烯织物在家电、汽车、建筑等领域的应用。

10.一种提升聚丙烯纺织品阻燃、耐水洗、耐摩擦、耐老化性能的方法，其特征在于，采用了权利要求5所述的无卤含磷阻燃聚丙烯母粒、权利要求7所述的无卤含磷阻燃聚丙烯长丝或权利要求8所述的无卤含磷阻燃聚丙烯织物。

技术总结本发明公开了一种无卤含磷阻燃聚丙烯母粒、纤维及其制备方法，属于纺织材料技术领域。本发明将二维黑鳞、二氧化硅、陶土、蒙脱土、水混合研磨，得到混合粉体；之后将混合粉体、丁腈橡胶混合均匀，得到混合物；最后，将含有聚磷酸铵的聚丙烯熔体和混合物混合均匀，熔融挤出，干燥，得到无卤含磷阻燃聚丙烯母粒。本发明制备得到的无卤含磷阻燃聚丙烯母粒环保，阻燃性能优异，纺丝性能良好；制备得到的无卤含磷阻燃聚丙烯长丝耐水洗、耐摩擦、耐老化。技术研发人员：孙侠,张堂俊,丁利忠,杨妮丽受保护的技术使用者：浙江金彩新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12