[发明专利]一种无卤阻燃聚乳酸纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃纤维材料的制备领域，特别涉及一种无卤阻燃聚乳酸纤维的制备方法。

背景技术

石油资源短缺及环境污染严重促进了非石油基绿色可降解高聚物的发展与应用。聚乳酸是一种集生物降解性、生物相容性和生物可吸收性于一体的绿色热塑性聚酯，具有较好的力学强度、弹性模量和热成型性，降解产物能渗入人体代谢，广泛应用于医疗、药学、农业、包装业、服装业等领域，被认为是迄今为止最有市场潜力的可生物降解聚合物。然而，与其它高分子材料相同，易于燃烧的特性限制了聚乳酸在航空、电子、汽车等领域的应用，因此开发具有阻燃功能的绿色环保聚乳酸材料显得尤为迫切。

专利CN101831156B通过添加增韧剂和阻燃剂制备了兼具阻燃性和韧性的聚乳酸材料；专利CN102382433B采用具有高效催化作用的石墨层间化合物与膨胀阻燃剂制备出具有良好综合性能的阻燃聚乳酸材料；专利CN102329487B将带有磷系阻燃基团DOPO的功能化碳纳米管和聚乳酸树脂共混，得到含有功能化碳纳米管的聚乳酸母粒。目前有关阻燃聚乳酸材料的研究较多，尚存在无机粒子添加量高，加工过程复杂，所选溶剂不符合绿色环保主题等缺点。但阻燃聚乳酸纤维相关的专利尚无报导。针对以上情况，本专利提供了一种适合工业化生产，绿色环保无卤阻燃聚乳酸纤维的制备方法。该方法具有安全无毒、无机粒子添加量少、纤维成型性好等优点，具有重要的实际应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无卤阻燃聚乳酸纤维的制备方法，该发明提供的聚乳酸复合纤维材料纺丝成型好，纤维品质优良；该发明中阻燃聚乳酸纤维所用阻燃剂为无卤阻燃剂，使用和燃烧过程中安全无毒，属绿色环保纤维；可用于服装、内饰、家纺等对阻燃性能有较高要求的领域，市场前景广阔。

本发明的一种无卤阻燃聚乳酸纤维的制备方法，包括：

（1）将聚乳酸切片和阻燃剂混合，在180～220℃条件下，熔融共混，冷却造粒，得到阻燃聚乳酸母粒；其中阻燃剂加入量为聚乳酸切片质量的20～50%；

（2）将聚乳酸切片和协同剂混合，在190～220℃条件下，熔融共混，冷却造粒，得到协同聚乳酸母粒；其中协同剂的加入量为聚乳酸切片质量的5～25%；

（3）将聚乳酸切片、阻燃聚乳酸母粒、协同聚乳酸母粒、分散剂，混合，进行纺丝，得初生纤维，然后将初生纤维再经过牵伸后加工，即得无卤阻燃聚乳酸纤维。其中，阻燃剂含量为总质量的2～10%，协同剂含量为总质量的0.5%～3%，分散剂含量为总质量的0.1～2%。

所述步骤（1）中阻燃剂为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸三苯酯、聚磷酸铵中的一种或几种。

所述步骤（1）中阻燃剂粒径为0.2～1.0微米。

所述步骤（1）中阻燃剂在90～150℃下真空干燥5～48小时，聚乳酸切片在50～110℃下真空干燥6～24小时。

所述步骤（2）中协同剂为钠基蒙脱土、氨基硅烷改性蒙脱土、季磷盐插层蒙脱土、硅铝纳米管、膨胀石墨中的一种或几种。

所述步骤（2）中协同剂粒径为0.2～1.0微米。

所述步骤（2）中协同剂在90～150℃下真空干燥5～48小时，聚乳酸切片在50～110℃下真空干燥6～24小时。

所述步骤（1）和（2）中熔融共混在双螺杆挤出机挤中进行。

所述步骤（3）中分散剂为季戊四醇硬脂酸脂、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或两种。

所述步骤（3）中聚乳酸切片、阻燃聚乳酸母粒、协同聚乳酸母粒，分别在50～110℃条件下干燥6～24小时。

所述步骤（3）中纺丝参数为：纺丝温度为190～250℃，卷绕速度为500～4000m/min。

所述步骤（3）中纺丝所用仪器为熔融纺丝机。

所述步骤（3）中牵伸后加工的工艺参数为：牵伸倍率为1～3.5倍，热盘温度60～90℃，热板温度110～140℃。

有益效果

（1）本发明提供的聚乳酸复合纤维材料纺丝成型好，纤维品质优良；

（2）本发明中阻燃聚乳酸纤维所用阻燃剂为无卤阻燃剂，使用和燃烧过程中安全无毒，属绿色环保纤维；

（3）本发明采用了无机纳米粒子作为阻燃协同剂，其与阻燃剂产生协同作用的同时能促进聚乳酸的热解成炭，因此可减少阻燃剂的用量，降低成本，并能起到增韧效果，有效提高纤维性能；