[发明专利]一种用于制造工业用聚酯纤维的阻燃聚酯组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃聚酯组合物，特别涉及用于制造工业用聚酯纤维的、含有磷系有机反应型阻燃剂的阻燃聚酯组合物。

背景技术

具有阻燃性能的聚酯近年来发展迅速，产品的应用领域涉及民用和工业，其中阻燃聚酯纤维的应用则最为广泛，尤其是耗用量正在持续增长的工业用聚酯纤维，具备良好的阻燃性已逐渐成为其基本的性能要求。阻燃聚酯采用的阻燃剂主要包括三种类型：添加型、共聚反应型和后整理型，相对而言，共聚反应型阻燃聚酯因阻燃剂最终存在于聚酯的大分子链上，故阻燃性能更为稳定和长效。磷系反应型阻燃剂的阻燃性能优异，且环境友好，被公认为是最理想的聚酯阻燃剂之一，使用此类阻燃剂的阻燃聚酯产品也已成为研究开发的主流。

采用磷系反应型阻燃剂的阻燃聚酯也可称为含磷共聚酯，阻燃剂的引入破坏了大分子结构的规整性，从而导致其热转变性能发生了明显的改变，这种热转变性能的改变对工业用聚酯纤维的制造加工所带来的不利影响尤为突出。为了获得更高的模量，用于制造工业用聚酯纤维的聚酯通常需要再通过固相聚合来增加其特性粘度，正由于热转变性能的改变，在进行干燥结晶和固相聚合过程中，含磷共聚酯会发生严重的粘连结块现象，使得干燥结晶和固相聚合过程难以顺利进行。现有技术中，人们不得不通过采取降低预结晶温度、干燥温度、放缓升温速率、延长干燥时间、使用落后的间歇式真空转鼓干燥设备，降低固相聚合温度和延长聚合时间等措施来加以克服，这就大大增加了生产成本和降低了生产效率。这种热转变性能的改变对纤维制造带来的不利影响还存在于纺丝牵伸工序，它将使得牵伸操作工艺不易稳定。

现有技术中，有不少旨在提高含磷共聚酯热性能的技术方案推出。如中国专利02133602.4、中国专利申请200510021959.4介绍通过向阻燃聚酯中加入无机的添加剂可提高其热性能，能明显减少阻燃聚酯熔融后熔体滴落的发生。但已有的这些方法加入无机添加剂的量较大，聚酯中添加剂含量达5wt％以上时才产生明显的效果，最高甚至达到10wt％或30wt％。这实际上已类似于向含磷共聚酯中加入无机填充剂来提高其热性能，聚合物熔体中掺入含量较高的无机颗粒物对于制造薄膜或其它模制品影响不大，但对纺丝加工显然是不利的，如纺丝时容易造成断头、纺丝组件使用周期缩短；牵伸时屈服应力降低而影响大分子的取向度等，后者将直接影响纤维产品的力学性能。

现有的技术方案均未明确地提出试图缩小含磷共聚酯与常规聚酯在热转变性能上存在的偏离，而对于聚酯纤维的制造厂家来说，缩小含磷共聚酯与常规聚酯在热转变性能上的偏离应该是最为期望的，因为这将大大降低纤维的制造加工难度，有效地降低生产成本。

发明内容

本发明提供了一种用于制造工业用聚酯纤维的阻燃聚酯组合物，它所要解决的技术问题是缩小阻燃聚酯与常规聚酯在热转变性能上产生的偏离，从而克服现有技术存在的缺陷。同时，要求解决上述技术问题的技术措施本身不会对阻燃聚酯纤维的制造或制得的产品的性能产生不利影响。

以下是本发明解决上述技术问题的技术方案：

一种用于制造工业用聚酯纤维的阻燃聚酯组合物，该组合物的组份包括：

a)含有反应型阻燃剂的聚酯，该聚酯由对苯二甲酸、乙二醇、季戊四醇和阻燃剂共缩聚而成，阻燃剂为具有下述结构式的化合物：

其中R₁为C1～C4的亚烷基，R₂和R₃各自为H或C2～C4的羟烷基，

季戊四醇在聚酯中的含量为0.01～0.10wt％，阻燃剂在聚酯中的含量为2～10wt％，聚酯的特性粘度为0.60～0.75dl/g；

b)成核剂，该成核剂为纳米高岭土颗粒，其平均粒径为200～600nm；

成核剂均匀地存在于聚酯组合物中，在聚酯组合物中的含量为0.06～1.0wt％。

上述成核剂纳米高岭土颗粒的平均粒径最好为200～500nm；成核剂在聚酯组合物中的含量最好为0.2～0.9wt％；聚酯的特性粘度最好为0.60～0.70dl/g。

已有的研究表明，相对常规的聚酯来说，含磷共聚酯的玻璃化温度T_g、熔点T_m降低，而冷结晶峰温度T_hc提高、熔融结晶峰温度T_cc降低，这预示着含磷共聚酯的结晶能力下降，即结晶速率下降，而这种结晶性能的改变，应该是导致含磷共聚酯在干燥结晶、固相聚合过程产生粘连结块、牵伸操作工艺不易稳定的主要的和直接的原因。发明人充分注意到了这一点，并据此完成了本发明的技术方案。