[发明专利]一种高强阻燃涤纶工业丝及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强阻燃涤纶工业丝及其制备方法，具体是通过利用低温真空增黏，高温真空增黏和高温固相增黏工艺，制备得到含磷增黏聚酯切片，利用阻燃增黏聚酯切片熔融纺丝工艺制备得到高强阻燃涤纶工业丝。其中阻燃增黏聚酯切片其特性粘度为1.05～1.25 dL/g，端羧基含量为12～22mmol/kg，平均分子量为35000～45000，分子量分布系数PDI为1.05～1.08，磷含量为0.3～4.0 wt%，极限氧指数为28～36%；其中高强阻燃涤纶工业丝的线密度为200～5000D，单丝纤度为1.5～20 dpf，断裂强度为6.5～7.6 cN/dtex，纤维中磷含量为0.3～1.0%，极限氧指数为28～34%，平纹织物0.1mol/L的氢氧化钠80℃条件水洗处理15min后极限氧指数不小于28%。该高强阻燃涤纶工业丝具有强度高，阻燃性能优异，耐水洗性好，用于广告布、消防软管、军用箱包油囊等领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于产业用纤维生产技术领域，具体涉及一种高强阻燃涤纶工业丝及其制备方法。

背景技术

聚酯工业丝作为高性能纤维的一种具有高强高模、耐冲击、耐疲劳等性能，被广泛应用于车用轨道交通、航空航天、消防等领域；而阻燃聚酯工业丝作为骨架材料，在军用缆绳、军用帐篷、军用箱包背带、柔性炮衣、军用柔性油囊等军用领域具有广阔的应用前景。但现有的聚酯阻燃改性严重的影响工业丝的机械性能，且阻燃改性方法带来更为严重的熔滴和烟气含量，严重影响了国防装备和使用官兵的安全性，限制了聚酯材料在高防火等级的领域应用；难以满足目前国防装备向高性能、轻质化、柔性化的发展需求。

根据聚酯材料燃烧过程高燃烧热的特性，结合含磷阻燃剂高燃烧热特征加速聚酯的熔融滴落，研究者开发了以CEPPA、DDP、DOPO、HMPPA等单体共聚的含磷阻燃共聚酯，并在民用聚酯纤维领域得到广泛应用。但是普遍存在着，含磷共聚酯本身的分子量较低（＜0.45dL/g），磷含量偏少（＜2.0 wt%），用于阻燃母粒添加量大，导致阻燃效果差和加工难度大等问题。并且受含磷共聚酯分子量低、粉体阻燃剂共混分散性差的影响，阻燃剂对阻燃纤维机械性能影响大，导致目前阻燃聚酯纤维强度普遍偏低，阻燃聚酯工业丝强度难以突破6.5cN/dtex的强度指标；而对应的军用缆绳、军用箱包背带、军用柔性油囊等领域，其要求纤维强度需大于7.0 cN/dtex，且热收缩率低。同时军用帐篷、柔性炮衣，不仅需要高强度，同时还需要高阻燃以及柔软等性能，而我军目前仍然采用的是高成本的尼龙工业丝、芳纶等纤维材料，性价比极差，且可伪装性差；同时与外军的装备相比，还存在质量偏重，价格高，严重制约我军军事装备的柔性化、轻量化、规模化发展。

远纺集团以CEPPA为共聚单体，通过共聚反应在主链上引入含磷阻燃剂，磷含量为5000ppm，且LOI＞30%的各种有色阻燃涤纶工业丝，强力损失大。

尤夫股份（ZL 200810301392.X，一种共混阻燃型涤纶工业长丝及其生产工艺）以无机阻燃剂（氢氧化铝、氢氧化镁以及硼酸锌）为阻燃改性剂，与常规低粘度聚酯共混后，再经固相增黏工艺得到特性粘度为0.99-1.07 dL/g切片，纺丝过程中引入耐高温有机磷油剂，从而实现工业丝高阻燃性能，LOI＞36%。

东华大学与江苏金泽新材料（ZL201510688938.1，一种高强阻燃涤纶长丝的制备方法）以阻燃剂（聚磷酸铵、五氧化二锑、聚氯乙烯）为阻燃改性剂，通过设计的螺杆共聚时引入阻燃剂，得到阻燃聚酯切片，纺丝后纤维强度可到9-12 cN/dtex，LOI＞35%。同时在此基础上，发明人（ZL201510688847.8，ZL201510688803.5）开发了以苯基二氯氧化磷、丙烯酸和乙二醇为改性单体的共聚型阻燃剂及其高强阻燃纤维。纤维强度＞6.9 cN/dtex，LOI＞33%。但是此方法难以进行工业化，且在阻燃剂的设计过程中，并未见热稳定性以及耐水解稳定性的分析。