[发明专利]一种磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维及其生产方法

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及其制造方法。

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，所以近代以来跃居为全球产量最大，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；第二种是添加阻燃剂进行共混改性；第三种是使用阻燃材料进行共聚反应。第一种方法尽管在制造成本上有优势但存在不耐洗涤等耐久性差的缺点；第二种方法由于添加了阻燃剂，存在黏度和颜色差异，可能导致可纺性不良及物理性能降低等问题；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，可纺性好且具有较好的物理机械性能。

在阻燃剂方面，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一些缺点，不但阻燃效率高，而且能有效降低腐蚀或有毒气体的释放。

从磷系阻燃剂结合方式分，一种是以磷原子直接与主链结合形成主链磷还有一种是以磷原子与侧链结合形成侧链磷，阻燃效果以主链为优，但是侧链磷阻燃剂的加入使得聚酯的耐染色性与耐水解性能优于主链磷。

目前侧链含磷阻燃剂主要是通过制备含磷的环氧树脂将磷元素引入，其中以

10-氧化-(9，10-2氢-9-氧-10-磷)杂菲(DOPO)

为优，因为是刚硬环磷结构，是一个性质相当不错的阻燃剂。由于DOPO结构中P-H的氢为一活性原子，可将DOPO直接导入环氧树脂的主体，专利CN200410084108.X中涉及一种侧链磷阻燃剂，

这种阻燃剂是采用DOPO与衣康酸(ITA)或它的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和染色性的磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维及其生产方法。

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，其主体中含有化学式1或化学式2的磷系阻燃成分以及含金属磺酸盐的间苯二甲酸成分，其中其中相对于聚酯纤维重量，磷系阻燃剂的磷原子含量为500～15000ppm，含金属磺酸盐的间苯二甲酸成分的含量为0.5mol～5.0mol％；

化学式1

化学式1中的R₁、R₂是氢原子或C1～C10的羟基亚烷基；

化学式2：

化学式2中的R₃是C1～C6的烷基或C6～C9的芳基；R₄是C1～C6的亚烷基；R₅和R₆是氢原子或C2～C4的羟基亚烷基。

这种阻燃剂(化学式1)使得P原子直接与主链相连，改善了阻燃性能，而且不会影响聚酯大分子的结构规整性，丝的物性与普通PET相当，且在相同P原子含量的条件下，所需阻燃剂的量更少。

磷系阻燃剂磷原子的含量优选为2500～8000ppm。

所述的含金属磺酸盐的间苯二甲酸成分是具有如下通式结构的化合物：

R₁、R₂为C1～C15的开链或环状烷基，M是碱金属钠、锂或钾。

含金属磺酸盐的间苯二甲酸成分含量优选为1.0mol～3.0mol％。

所述的磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维，具有如下特性，

(1)0.5～15dtex的单丝纤度；