[发明专利]一种微观分散均匀的磷酸锆协效阻燃氨纶的制备方法

说明书

本发明涉及一种微观分散均匀的磷酸锆(ZrP)协效阻燃氨纶的制备方法，该方法包括如下几个步骤：1)制备预聚物溶液；2)制备混合胺溶液；3)制备聚氨酯脲溶液；4)制备聚氨酯纺丝原液；5)将上述聚氨酯纺丝原液，借助干法纺丝系统，进行喷吐、拉伸成丝，得到一种微观分散均匀的磷酸锆协效阻燃氨纶。本发明的目的在于解决协效阻燃剂ZrP在氨纶中分散不均匀的问题，其制备的氨纶不仅所含ZrP具有微观分散均匀性，纺丝原液可纺性好，而且协效阻燃氨纶达到国家难燃材料的标准(极限氧指数LOI＞28)，力学性能优异。

技术领域

本发明涉及一种微观分散均匀的磷酸锆(ZrP)协效阻燃氨纶及其制备方法，属于聚氨酯弹性纤维材料制造的技术领域。

背景技术

聚氨酯弹性纤维俗称氨纶，是主链上含有重复氨基甲酸酯(-NH-C(＝O)-O-)链段的嵌段共聚物。它具有类似橡胶的高弹性、高伸长率等性质，加入至非弹性纤维中，可以大大改善织物穿着的舒适性，使得氨纶纤维应用从内衣到外衣、从针织到机织、从运动服到时尚装、从女士服装到男士服装、从普通面料到功能化面料、从服装产业到其他产业，得到全面地提升。

氨纶纤维可通过与涤纶、尼龙、黏胶纤维、棉、麻等混纺，例如以氨纶丝为芯纱，棉纤维或其它纤维外包纺制的包芯纱，既能发挥氨纶的高弹特性，又保持了外包纤维的优点，是生产各种弹性织物的理想原料，氨纶面料广泛地应用于高档家居、高铁、航空等领域。采用氨纶与阻燃纤维混纺，既提高了纺织品的阻燃性能，同时氨纶赋予了纺织品优异的弹性，但是氨纶在燃烧过程易形成“烛芯效应”，使得热量形成循环，火势随即扩大。

在阻燃改性研究中，研究人员发现，将磷酸锆(ZrP)加入到含有机阻燃剂的材料中，极限氧指数(LOI)显著提高，垂直燃烧测试等级(UL-94)提升，目前使用有机无机复配阻燃剂已经是工业化的阻燃改性方法。但是在CN102964815A中，发现纳米粒子由于比表面积小，团聚现象严重，因此磷酸锆在材料中难以均匀分散，其作为刚性粒子，使材料产生脆性，同时，团聚的磷酸锆容易堵塞过滤器和喷丝孔，影响可纺性，造成生产不稳定。

在CN103013187A中介绍了通常的无机纳米粒子改性方法，有硅烷偶联剂改性法、硬脂酸盐改性法、包覆法。其中包覆法主要应用于二氧化钛(TiO₂)。

CN1296917A中介绍了用金属醇盐水解法制备复合纳米TiO₂均匀单分散球型颗粒，二氧化硅(SiO₂)作为内核，包覆上一层所需厚度的TiO₂，使原SiO₂颗粒具有二氧化钛的性质，这种包覆法有局限性，通常ZrP粒径比TiO₂更大，制备完成的包覆粒子粒径过大，并且ZrP极性比TiO₂小，造成包覆力过小，ZrP容易脱落。

在CN102964815A中，通过先对硅酸盐进行酸处理，然后加入硅烷偶联剂进行表面处理，由于硅烷偶联剂的硅原子与ZrP的结合不强，因此硅烷偶联剂的接枝率低，ZrP的分散性未能得到根本改善。

在CN103013187A中，介绍了十二胺、十八胺、硬脂酸、硅油和铝钛复合偶联剂五种不同的改性剂对高岭土进行表面改性，发现十八胺的改性效果最佳。在研究中发现，采用甲胺预插层，然后用十八烷基三甲基氯化铵进行有机改性，所得到的材料耐降解性增加，阻燃性能增强。

在CN103590138A，通过共聚和共混的方法加入多种阻燃剂，但是随着添加量的增大，纤维的力学性能出现显著下降，这是由于在聚合阶段加入阻燃剂，对原料的反应活性影响很大。