[发明专利]一种低毒低烟聚酯纤维用阻燃母粒及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低毒低烟聚酯纤维用阻燃母粒及其制备方法，制备方法为：先将氮化硼和聚磷酸铵混合均匀进行高速机械剥离得到高导热阻燃剂，再将高导热阻燃剂和聚酯粉末进行共混挤出制备低毒低烟聚酯纤维用阻燃母粒；所述氮化硼为六方氮化硼，其具有片层结构，且层数为10～50层，片层面积为0.5～5μm²；所述高速机械剥离通过球磨机实现，所述高速为5000r/min以上。制得的低毒低烟聚酯纤维用阻燃母粒的熔点为228～243℃，磷含量6％，导热系数≥2.0W/(m·K)，极限氧指数为40～47％，TOC含量≤36.4％.s。本发明可以有效减少有毒烟气的释放，降低聚酯燃烧释放的有毒烟气对人健康的影响。

技术领域

本发明属于纤维生产技术领域，涉及一种低毒低烟聚酯纤维用阻燃母粒及其制备方法。

背景技术

聚酯纤维是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯，经熔融纺丝或溶液纺丝所得的合成纤维。通常聚酯纤维指的是聚对苯二甲酸乙二醇酯纺制的纤维，中国商品名为涤纶，目前是合成纤维的第一大品种。聚酯以其良好的热稳定性和化学稳定性、高的机械强度、低的透气性和优异的可纺性被广泛应用于车用轨道交通、航空航天、消防等领域。自1953年作为一种低成本、高性能的商用纺织纤维推出以来，PET已成为使用范围最广、产量最大的纤维形成聚合物，约占所有合成纤维的90％。聚酯高度易燃，在燃烧过程中表现出严重的熔滴现象，熔滴可点燃织物使得火焰可以迅速蔓延，并产生大量的热量和有毒气体。聚酯的这种高火灾风险会严重威胁人类生命，造成财产损失，极大地限制了其在许多领域的应用。因此进行了阻燃改性，但现有的聚酯阻燃改性同质化严重，且阻燃改性方法对聚酯的熔滴和烟气改善较小，限制了聚酯材料在高防火等级的领域应用；因此，无论是从火灾方面还是对人体的伤害上来说，对聚酯进行阻燃低毒低烟处理，都具有重大的意义，现已成为科研机构和生产企业的重点研究。

磷系阻燃剂是目前聚酯应用最为广泛的阻燃改性剂，其不仅能克服卤素阻燃剂污染环境和有害健康的缺点，还能使纤维的色泽更好和易染色；其主要是利用磷元素本身的高燃烧热，加速聚酯降解，加快聚酯炭化形成炭层，但产生的高燃烧热不能及时传递，使得聚酯的阻燃大打折扣。同时现有的含磷阻燃共聚酯以及共混型含磷阻燃聚酯，普遍存在磷含量较低，阻燃剂磷含量低于10％，共混型含磷阻燃剂，受阻燃剂熔点较低的影响，其分解温度较低，并且由于含磷阻燃剂本身磷酸酯基团的影响，其烟气释放量较大且有毒；同时由于含磷阻燃剂与聚酯的熔点相差大，导致聚酯在加工过程中，添加型阻燃剂呈小分子析出，因此需要提高含磷阻燃剂熔点的同时增加导热率控制有毒烟气的释放量。

文献1(An operable platform towards functionalization of chemicallyinert boron nitride nanosheets for flame retardancy and toxic gas suppressionof thermoplastic polyurethane[J].Composites Part B,2019,178(2019)107462)采用六方氮化硼用路易斯酸碱理论使得六方氮化硼负载二氧化硅和植酸作为高性能阻燃剂，在制备高性能阻燃剂时利用路易斯酸碱理论，先对六方氮化硼用APTES进行预处理并进行剥离，再用TEOS调PH得到BN@SiO₂，调节PH是为了APTES、TEOS更好的溶胶凝胶化，最后再用BN@SiO₂负载PA，制备得到BN@SiO₂@PA阻燃剂，并将BN@SiO₂@PA作为阻燃添加剂与TPU树脂在DMF作用下制备TPU复合材料，得到的TPU复合材料在烟气的释放率上大幅度减小且阻燃性能良好。

文献2(聚苯基膦酸二苯砜PET凝聚相阻燃作用的研究[J].高分子学报,1996,1(4):439-446.)公开了使用聚对苯二甲酸乙二酯与聚苯基膦酸二苯砜酯阻燃剂(PSPPP)共混的方法来提高PET的阻燃性能，燃烧时通过炭化残余物形成一个阻碍生成的有机可燃物向火焰面扩散的惰性屏障，从而隔绝了热解区域，达到阻燃目的；但是由于PSPPP是以共混的形式添加进PET聚酯中，酯交换率低，不利于提高聚酯的阻燃性，尤其是聚酯的耐热性的提高。