[发明专利]基于聚对苯二甲酸丙二醇酯的阻燃组合物

说明书

技术领域

本发明涉及基于聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的阻燃组合物，特别涉及含有聚芳基膦酸酯阻燃剂和无机纳米粒子的基于PTT的阻燃组合物。本发明还涉及包含上述阻燃组合物或由上述阻燃组合物制得的制品，尤其是纤维制品。

背景技术

聚对苯二甲酸丙二醇酯(通常简称为“PTT”，“PPT”或“3GT”)一般通过1,3-丙二醇与对苯二甲酸或对苯二甲酸酯缩聚制得，是继聚对苯二甲酸乙二醇酯(通常简称“PET”)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(通常简称“PBT”)之后一种新型聚酯。PTT树脂在机械特性、耐气候性、耐热老化性和抗水解性方面比PET和PBT更优异。

PTT纤维综合了尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性和涤纶的抗污性于一身，同时比尼龙有更好的色牢度，避免了腈纶易磨损起球的缺点，又有比较好的手感，本身固有的弹性很好并且能常温染色。

由于PTT的优异性能，它可以广泛用于衣料、装饰和工程塑料等各个领域，特别是在地毯领域。但是，在某些环境下，PTT自身阻燃性能不够，从而限制了PTT在这些领域中的应用。

为了改善PTT的阻燃性，尝试了加入各种阻燃添加剂。例如，添加含卤素型阻燃剂的研究非常广泛，但是，含卤素型阻燃剂在制造、回收或废弃时都造成比较大的环境污染，而且在燃烧时产生有毒有害气体，因此，其逐渐被非卤素型阻燃剂所替代，非卤素型阻燃剂是现在阻燃剂的主要发展方向。

作为改进PTT的阻燃性的方式，目前主要有三种：一种是后处理方式，使用阻燃剂浸渍PTT纤维或织物而制得阻燃性PTT纤维或织物，该方法的缺点是阻燃性不能持久，而且有可能影响纤维或织物的外观；另一种是将阻燃剂与PTT共混，获得阻燃性组合物，再进行后续模制或纺丝以制得阻燃纤维或织物；再一种是将阻燃剂作为共聚成分引入PTT的大分子链中，共聚制得阻燃聚酯，该方法得到的阻燃聚酯的阻燃性持久，但是其缺点是改变了PTT聚酯的其它固有性能。

在聚酯尤其是聚酯纤维中广泛使用的是含磷阻燃剂，其包括反应型含磷阻燃剂和添加型含磷阻燃剂。反应型含磷阻燃剂由于被加入到聚酯的分子链中因此往往会改变聚酯的热性质从而给纺丝带来困难；而且，这往往无法在现有的生产平台上进行生产，需要调整设备或工艺条件，从而增加了生产成本。

专利申请CN101532189A公开了一种阻燃PTT聚酯纤维及其生产方法，其中采用共聚合的方法将含磷阻燃剂单体(例如2-羧乙基烷基膦酸、2-羧乙基苯基次膦酸等)加入PTT聚酯分子链中，同时，在共聚反应物中加入选自二氧化硅、碳酸钙、碳酸镁和硫酸钡的无机纳米粒子，通过共聚得到阻燃PTT聚酯。该专利申请涉及前述的反应型阻燃剂。

专利申请CN101709137A公开了一种含磷聚对苯二甲酸丙二醇酯阻燃共聚酯/纳米复合材料及其制备方法，其中采用共聚合的方法将含磷阻燃剂单体(例如BHET、BHPPO、CEMPP等)加入PTT聚酯分子链中，同时，在共聚反应物中加入选自硫酸钡、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌等的无机纳米粒子，通过共聚得到阻燃PTT聚酯。该专利申请也涉及前述的反应型阻燃剂。

现有技术中也有将阻燃剂与PTT共混(即前述添加型阻燃剂)获得阻燃性能改善的组合物，例如，在中国专利申请公布号为CN101802075A的申请中公开了一种阻燃剂聚对苯二甲酸丙二醇酯组合物，其中，通过在聚对苯二甲酸丙二醇酯中加入作为阻燃剂的氰尿酸三聚氰胺，再将它们熔融共混获得阻燃PTT组合物。在中国专利申请公布号为CN101802076A的申请中公开了一种阻燃剂聚对苯二甲酸丙二醇酯组合物，其中，通过在聚对苯二甲酸丙二醇酯中加入作为阻燃剂的全氟化磺酸盐，再将它们熔融共混获得阻燃PTT组合物。这两个专利文献中公开的阻燃PTT组合物中仅仅通过加入阻燃剂来提高PTT聚酯的阻燃性，没有提到或涉及无机纳米粒子的使用。

目前，仍需要提供阻燃性能提高并且环保的基于PTT的组合物。

发明内容

本发明的发明人经研究发现，通过将PTT与聚芳基膦酸酯阻燃剂以及氧化铝纳米粒子和/或高岭土纳米粒子共混，可以获得阻燃性提高且机械性能良好的基于PTT的阻燃组合物。特别是，发明人发现通过在PTT与聚芳基膦酸酯阻燃剂的混合物中加入少量的氧化铝和/或高岭土纳米粒子，可以协同地提高聚芳基膦酸酯阻燃剂的阻燃效果。

基于上述发现，本发明提出了一种阻燃组合物，基于所述阻燃组合物的总重量，所述阻燃组合物包含：

(a)约74重量%-约99.4重量%的聚对苯二甲酸丙二醇酯；

(b)约0.5重量%-约10重量%的聚芳基膦酸酯；