[发明专利]一种阻燃锦纶纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锦纶技术领域，尤其涉及一种阻燃锦纶纤维及其制备方法。

背景技术

聚酰胺纤维俗称尼龙(Nylon)，英文名称Polyamide(简称PA)，锦纶是聚酰胺纤维的商品名称，密度1.15g/cm³，是分子主链上含有重复酰胺基团(－NHCO－)的热塑性树脂总称。尼龙因具有良好的力学性能、电性能、耐热性、韧性、耐油性、耐磨性、自润滑性、耐化学药品性等优良性能，广泛的应用于各个领域。

未经改性的尼龙其阻燃性能较差，其垂直燃烧只能达到UL94V-2级，氧指数为24左右，并且在燃烧过程中产生滴落，属于易燃材料，在使用过程中极易引发火灾。尤其是在电子产品领域，因尼龙而引发的火灾不计其数，造成损失较大，因此，对尼龙的阻燃改性成为当今学术界与工业界共同关注与攻关的课题。

现有技术中有关PA的阻燃产品绝大多数是以含卤化合物为基础的，阻燃时产生的浓烟、毒性、腐蚀性气体给生产、应用和环境带来的二次性灾害以及国际上对二恶英问题争论等原因，使得这类阻燃剂尽管目前在阻燃舞台上具有举足轻重的地位，但人们曾经和正在致力寻找这类阻燃剂的替代品，即无卤阻燃剂。红磷虽属其中之一，但由于其颜色问题，使得其在浅色制品中的应用受到限制，同时其可释放出具有毒性的磷化氢。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种阻燃锦纶纤维，该阻燃锦纶纤维阻燃性能好。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种阻燃锦纶纤维，按重量份计，包括以下原料：锦纶切片50～80份，膨胀型阻燃剂30～50份，抗氧剂0.5～2份，纳米级无机刚性粒子2～10份。

所述锦纶切片为锦纶6切片、锦纶66切片、锦纶610切片、锦纶1010切片中的一种或至少两种。

所述锦纶切片为粘度为3～4dl/g的纺丝级锦纶切片。

膨胀型阻燃剂(IFR)是一种环保的绿色阻燃剂，不含卤素，也不采用氧化锑为协同剂，其体系自身具有协同作用。含膨胀型阻燃剂的塑料在燃烧时表面会生成炭质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效，具有优良的阻燃性能，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。

膨胀型阻燃剂的阻燃作用主要是依靠在材料表面形成多孔泡沫焦炭层，它是一个多相系统，含有固体和液体和气态产物。炭层阻燃性质主要体现在：使热难于穿透凝聚相，阻止氧气进入燃烧区域，阻止降解生成的气态或液态产物溢出材料表面。焦碳层形成过程为：在150℃左右，酸源产生能酯化多元醇和可作为脱水剂的酸；在稍高的温度下，酸与碳源进行酯化反应，而体系中的胺基则作为酯化反应的催化剂，加速反应；体系在酯化反应前和酯化过程中熔融，反应过程中产生的不燃性气体使已处于熔融状态的体系膨胀发泡，与此同时，多元醇和酯脱水碳化，形成无机物及碳残余物，体系进一步发泡；反应接近完成时，体系胶化和固化，最后形成多孔泡沫炭层。优选地，本发明的所述膨胀型阻燃剂为聚磷酸铵和/或三聚氰胺多聚磷酸盐。

所述抗氧剂为本领域常用的抗氧剂的种类，优选地，本发明的抗氧剂为抗氧剂1098、抗氧剂1076、抗氧剂SEED中的一种或至少两种。

所述纳米级无机刚性粒子为纳米级SiC、Si₃N₄和CaCO₃中的一种或至少两种。

所述纳米级无机刚性粒子的平均粒径为20～100nm。

本发明的目的之二在于提供一种阻燃锦纶纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份计，将50～80份锦纶切片、30～50份膨胀型阻燃剂、0.5～2份抗氧剂、2～10份纳米级无机刚性粒子在双螺杆挤出机中共混造粒，得到阻燃锦纶母粒；

(2)按重量份计，将70～85份所述阻燃锦纶母粒、15～30份锦纶切片熔融纺丝制备成阻燃锦纶纤维。

步骤(2)中，所述锦纶切片为粘度为3～4dl/g的纺丝级锦纶切片。

所述熔融纺丝的温度为220～260℃，所述熔融纺丝的速度为1000～1500m/min，牵伸倍数为2.8～3.5倍，牵伸速度为300m/min。