[发明专利]无卤阻燃丙纶膨体长丝的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于地毯纱加工技术领域，具体涉及一种无卤阻燃丙纶膨体长丝的制备方法。

背景技术

丙纶膨体长丝可应用于生产地毯、汽车毯、装饰布、密封毛条等，但主要应用于地毯和汽车毯业。由于具有比重小、耐化学试剂性、抗污性和织造性优良的特点，同时又具有价格优势，一直是我国地毯业的第一大原料，年产约20万吨，目前占化纤地毯总量的85％以上。随着社会的发展和人们生活水平的提高，与锦纶地毯相比其相对比例有下降趋势，但随着我国经济建设的发展、及家用地毯和汽车毯需求的高速增长，其需求的绝对量还将会持续增加。

聚丙烯中仅含碳氢元素，氧指数低（约18），离火后能持续自燃，且发热量大，产生熔滴易使火灾蔓延，增加了火灾的发生几率、事故等级及救灾难度。在上述应用领域，近年来由于法律规定和用户要求，需要纤维具有较高的阻燃性。2008年以来，强制性国家标准GB 20286—2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》的推行实施，对铺地材料的燃烧性能作出了明确的限定，不低于GB 8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》规定的D_f1级，且产烟毒性等级不低于t1级，更加快了建筑物阻燃铺地材料的开发和应用进程。

针对丙纶，阻燃的有效方法主要是在熔纺过程中加入阻燃剂使纤维具有持久的阻燃性，卤/锑系是目前成熟有效的阻燃剂，主要通过以气相阻燃机理—抑制气相燃烧的自由基链反应达到阻燃目的，在较低浓度下即有良好的阻燃效果，但因在燃烧过程中存在着将产生大量腐蚀性的卤化氢气体及其它有毒卤化物的环保问题而受到国际社会的限制。

作为替代的方法，目前研究和使用较多是无卤膨胀阻燃体系，该方法主要是以含有磷—碳—氮的化合物构成酸源、炭源、气源，“三源”的协同作用，燃烧时在材料表面形成致密的多孔泡沫炭层，既可阻止内层高聚物的进一步降解及可燃物向表面的释放，又可阻止热源向高聚物的传递以及隔绝氧源，主要以凝聚相和中断热交换阻燃机理，阻止火焰的蔓延和传播。

在聚丙烯阻燃中，有混合型和单组份膨胀型阻燃剂，典型的混合型阻燃剂是聚磷酸铵（酸源）、季戊四醇（炭源）、三聚氰胺（气源）以约质量比为3/1/1构成阻燃体系，一般添加量需≥35%才能表现出良好的阻燃效果。单组份膨胀型阻燃剂是指在一个分子中含有碳源、酸源、气源作为阻燃剂使用的的化合物，阻燃时“三源”在分子范围相互作用，提高了协同性，同时具有更好的基体树脂相容性，使阻燃效率提高，但由于单组分膨胀型阻燃剂中的三源之间的比例常常不是阻燃最佳比，所以阻燃效率并没有得到充分发挥。如：实验表明，以单组份膨胀型阻燃剂为主的阻燃适宜的酸、碳、气源摩尔比为2．5：1：(1.3～1．7)。以早已商品化的美国Great Lake公司开发的单组份阻燃剂的CN一329（本发明中选用的膨胀型阻燃剂I）为例，其中“三源”摩尔比为2：1：2，由于其中的酸、碳源量均较小，气源量相对较大，在燃烧时成炭量低且产生较多的非燃性气体破坏了成炭过程中膨胀层的泡孔，使炭层阻隔热量和氧气等与底层聚合物接触能力下降，所以单独使用时测得的阻燃效果并不理想。通常引入聚磷酸铵或聚磷酸三聚氰胺盐等来调整酸、气源的比例，以提高阻燃效率，调整后的阻燃剂以20%～25%加入量可达到有效阻燃效果。这些方法在聚丙烯塑料的阻燃中行之有效，但对于丙纶纤维来讲，在纺丝温度下均是不熔性粉体的该种添加量，仍很难长时间顺利通过喷丝、拉伸、膨化工序。

近年来，发现N-取代烷氧基受阻胺阻燃剂与卤化物阻燃剂有相似的以气相阻燃为主的阻燃机理，例如瑞士汽巴精化公司的Flamestab NOR 116（本发明选用的受阻胺阻燃剂I），在聚烯烃薄膜中添加2%即有良好的阻燃性而得到广泛应用，并具有108°C～123°C的适宜的熔程范围，在应用性能上是一种适合于丙纶纺丝的良好的阻燃剂，但目前该产品售价780元/公斤，使丙纶纤维的原料成本增加1.56万元，这将会导致作为普通地毯面纱原料的阻燃丙纶膨体长丝很难被市场接受，因而不具备经济性。

因此，如何在保证阻燃性、提高经济性的前提下，有效降低在丙纶膨体长丝中无卤阻燃剂的不熔性粉体加入量，提高阻燃剂与聚丙烯基体的相溶性，增加阻燃聚丙烯的韧性，是目前提高丙纶可纺性的关键。

发明内容