[发明专利]阳离子可染的无卤阻燃聚酯纤维的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一类阳离子可染的无卤阻燃聚酯纤维的制备方法。该聚酯纤维具有阳离子染料易染特性，可应用于航空、铁路和其它交通运输系统及消防等各种行业。

(二)背景技术

聚酯纤维具有很多优良性能，如断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型性优异，耐热和耐光性好，织物具有易洗快干特性等，故有广泛的服用和产业用途。但是涤纶结构紧密，结晶度高，内部大分子无亲水性基因，所以染色困难，并且聚酯纤维可以燃烧，这些都在一定程度上限制了聚酯纤维的实际生产和应用。所以开发出一种阳离子可染的阻燃聚酯纤维是非常有必要的。

在日本特公昭34-10497号公报中，提出了一种使用2～3摩尔％的含金属磺酸基的间苯二甲酸成分与聚酯共聚而得的阳离子染料可染聚酯。但由该专利文献所得聚酯纤维，只能在高温、高压下实施染色，在与天然纤维系、聚氨酯纤维等混编、混织后，不能进行染色。

申请号为200410084108.X提供了一种可用阳离子染料染色的阻燃聚酯聚合物及其制造方法。其利用含有金属磺酸盐的间苯二甲酸二甲酯在NaOH作为催化剂条件下，分别与乙二醇反应使得酯交换反应的程度为95％以上，从而合成含有金属磺酸盐的间苯二甲酸二羟乙酯(在此合成过程中会有大量甲醇产生，所以设备还配套有甲醇处理器)。加TPA(对苯二甲酸)继续酯化，完成后转移至缩聚釜，加入催化剂三氧化锑、羟乙基磷酸阻燃剂和乙酸锰制得阳离子可染阻燃聚酯。该方法通过分步加入阳离子可染剂、阻燃剂得到聚酯具有阳离子可染和阻燃性能，但是其生产工艺复杂，在生产过程中加入NaOH、乙酸锰等作为催化剂，由于添加剂种类多，在反应过程中会产生各种副反应，最终影响产物的性能；并且在缩聚时加入羟乙基磷酸会与磺酸盐发生反应生成亚硫酸，最终导致阳离子可染性能下降甚至消失。

国内外阳离子可染的阻燃聚酯的报道中，都存在着与申请号为200410084108.X同样的问题，生产工艺复杂，并且由于阻燃剂与阳离子可染添加剂都是分为酯化和缩聚两个阶段来添加，需要添加各类相应的催化剂，导致中间副产物会增加，所以反应不稳定，需要添加各种稳定剂以及复合催化剂，最终导致成本增加，而且随着副反应的加剧，一些副产物加多，产品性能并不会得到很好的改善。

(三)发明内容

本发明的目的在于克服传统复杂工艺、添加各类催化剂、羟乙基阻燃剂与阳离子可染助剂在高温下反应影响纤维染色等性能，提供了一种工艺简单，添加剂加入量少，并且利用羧乙基阻燃剂同阳离子可染助剂反应制得的反应物具有阻燃和可染特性，对聚酯纤维的其它性能影响很小，成本低的阳离子可染的无卤阻燃聚酯纤维的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：一种阳离子可染的无卤阻燃聚酯纤维的制备方法，是由2-羧乙基次磷酸(CEPPA)与间苯二甲酸磺酸钠反应生成阻燃阳离子可染型助剂，进而同对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)进行反应制得，具体步骤如下：

步骤一、阳离子可染与阻燃复合剂的合成

将间苯二甲酸磺酸钠、2-羧乙基次磷酸(CEPPA)与去离子水按摩尔比为1∶1.5～2.5∶10～30，加入反应容器中，水浴加热至50～80℃，反应1～5小时，待反应结束后，过滤出反应生成物，在110～150℃温度下烘干得到阳离子可染阻燃复合物。

步骤二、阳离子可染的无卤阻燃聚酯切片的合成

将对苯二甲酸(PTA)、步骤一产物与乙二醇(EG)按摩尔比为1∶0.02～0.08∶1.15～1.25，加入到酯化釜中，酯化釜搅拌升温到230～250℃，控制酯化釜内部压力达到200～400kPa，反应1～2小时，使酯化率达到90～99％以上结束酯化，解除压力，然后加入对苯二甲酸(PTA)质量0.01～0.1％的催化剂乙二醇锑，混合搅拌10～20分钟后，导入到缩聚釜中，启动真空泵使系统压力保持在-50～-105kPa，反应温度控制在260～280℃，反应1～4小时出料得到阳离子可染阻燃聚酯切片。

步骤三、阳离子可染的无卤阻燃聚酯纤维的制备

将步骤二制备的阳离子可染阻燃聚酯切片经真空转鼓干燥机干燥，干燥温度130～150℃，保温时间为4～12小时；干燥后的切片按照常规的聚酯纺丝工艺在纺丝机上进行纺丝，得到阳离子可染的无卤阻燃聚酯纤维。