[发明专利]一种含磷离聚物共聚阻燃聚乳酸纤维及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含磷离聚物共聚阻燃聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，包括：第一步：制备含磷离聚物共聚单体(FR)；第二步：在真空或惰性气氛下，以Sn(Oct)₂为催化剂，将含磷离聚物共聚单体与丙交酯(LA)在130℃～170℃经开环共聚反应得到含磷离聚物共聚阻燃聚乳酸(FR‑PLA)；第三步：将含磷离聚物共聚阻燃聚乳酸进行真空干燥，使其含水率≤80ppm，在200℃～240℃下熔纺成型得到含磷离聚物共聚阻燃聚乳酸纤维。本发明中提供的含磷离聚物共聚阻燃PLA可直接进行熔纺成型，无需共混改性，制备流程简短，便于工业化推广。本发明制备的FR‑PLA纤维兼具优异的阻燃性能和机械性能，可用于汽车内饰、装饰材料、服装家纺等对阻燃性能要求较高的领域，市场前景广阔。

技术领域

本发明属于阻燃聚乳酸(PLA)及其纤维领域，特别涉及一种含磷离聚物共聚阻燃PLA纤维及其制备方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种以植物淀粉为原料的线性脂肪族聚酯，因其具有良好的生物相容性、优异的生物可降解性、突出的熔融加工性等优势，被认为是最具前景的生物基可降解材料之一。但是PLA与通用高分子材料一样存在着易燃烧、熔滴严重的问题，限制了PLA在汽车内饰、电子包装等对阻燃要求较高的领域的应用。目前PLA阻燃改性主要采用物理共混改性，国家发明专利CN10831156A公开了一种无卤增韧阻燃PLA共混材料，其中阻燃剂的添加量高达到5～30wt％；国家发明专利CN103694657公开了一种三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料及其制备方法，其中阻燃剂添加量高达4～22wt％，这些共混阻燃改性的方法存在着阻燃剂添加量过高导致PLA难以熔纺成型、所得纤维强度低、阻燃剂迁移、持久性差等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服当前聚乳酸共混阻燃改性存在的缺陷，提供一种含磷离聚物共聚阻燃PLA纤维及其制备方法，该制备方法简单，一方面解决了现有阻燃剂与PLA相容性差导致纤维力学性能差、难以成纤的问题；另一方面缓解了PLA易燃烧、熔滴现象严重的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含磷离聚物共聚阻燃聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，包括：

第一步：制备含磷离聚物共聚阻燃单体(FR)；

第二步：在真空或惰性气氛下，以Sn(Oct)₂为催化剂，将含磷离聚物共聚阻燃单体与丙交酯(LA)在130℃～170℃经开环共聚反应得到含磷离聚物共聚阻燃聚乳酸(FR-PLA)；

第三步：将含磷离聚物共聚阻燃聚乳酸进行真空干燥，使其含水率≤80ppm，在200℃～240℃下熔纺成型得到含磷离聚物共聚阻燃聚乳酸纤维。

优选地，所述的含磷离聚物共聚阻燃单体为10氢-苯乙二酸氢化磷-2，8-二羧基-2，8-二羟乙基酯-10-氧化物钠盐(DHPPO-Na)、10氢-乙二酸氢化磷-2，8-二羧基-2，8-二羟乙基酯-10-氧化物钾盐(DHPPO-K)及其衍生物中的一种或者几种。

优选地，所述的第一步的具体步骤包括：将10氢-苯乙二酸氢化磷-2，8-二羧基-10-羟基-10-氧化物(DCPPO)和甲醇置于浓硫酸中，DCPPO、甲醇和浓硫酸的投料比为50～100g∶600～1000ml∶15～30ml，加热至60℃～90℃回流8h～12h，反应结束后得到中间体；取中间体、乙二醇和K₂CO₃加到反应容器中，中间体、乙二醇和K₂CO₃的投料比为50～100g∶150～200ml∶6～10g，升温至60℃～90℃反应6～10h，直至CO₂释放完全，反应结束后得到含磷离聚物共聚阻燃单体DHPPO-K。

优选地，所述的丙交酯为L型，光学纯度≥99％，熔点97～99℃。