[发明专利]一种含磷氮阻燃聚酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含磷氮阻燃聚酯及其制备方法，包括：1)制备对苯二甲酸与乙二醇的酯化反应产物；2)制备二(2‑羧乙基)异氰脲酸酯与乙二醇的酯化反应产物；3)将1)和2)酯化物以及含磷单体混合进行缩聚反应，得到含磷氮阻燃聚酯；所述含磷单体是由阻燃剂ODOPB、环氧丙烷反应制得的含磷酸酯的二元醇；本发明通过引入含氮单体和含磷单体作为第三、四单体，与对苯二甲酸、乙二醇进行共聚制备聚酯，聚酯在缩聚过程中粘度可控，产品的性能稳定，产物实现磷氮系阻燃元素的原位协同增效，在制备阻燃纺织品中具有潜在应用前景。

技术领域

本发明属于合成纤维领域，具体涉及一种含磷氮阻燃聚酯及其制备方法。

背景技术

阻燃聚酯纤维在服装、装饰品和产业用制品中有广阔的市场前景，如儿童服装、特种行业服装，宾馆和娱乐等公共场所用的纺织装饰品，交通运输用纺织品，包装用纺织品等。按阻燃元素种类，常用阻燃剂被分为卤系、氮系、有机磷系、无机磷系、硼系、硅系、钼系等。卤素基溴化阻燃剂具有良好的阻燃性能，但在燃烧过程中会释放有毒的气态卤化氢，造成环境污染，限制了其应用。相比之下，磷、氮系阻燃剂在燃烧过程中不易释放腐蚀性气体，且具有良好的抑烟性能，具有广阔的应用前景。

江南大学报道了一种以氯磷酸二乙酯、甲基丙烯酰胺为反应物，合成磷氮阻燃剂二乙基－甲基丙烯酰胺磷酸酯，通过浸渍方法整理到涤纶织物上的方法，该阻燃涤纶LOI提高至28.7％。(丁放,任学宏.磷氮阻燃剂对涤纶织物的阻燃整理[J].纺织学报,2020,41(03):100-105.)该方法通过织物整理的方式引入磷系阻燃剂，但此方法不可避免导致纺织品的外观性能明显变差。北京服装学院报道以一种阻燃涤纶，技术方案为以三(2-羟乙基)异氰脲酸酯(THEIC)和精对苯二甲酸(PTA)为原料合成三(2-羟乙基)异氰脲酸对苯二甲酸酯(T-ester)，将T-ester与聚磷酸铵复配后形成一种新型膨胀型阻燃剂，与聚对苯二甲酸乙二醇酯进行熔融共混纺丝得到阻燃涤纶。以上两种方式(表面整理和共混纺丝)缺陷在于不能获得持久的阻燃性。

发明内容

本发明目的在于提供一种含磷氮阻燃聚酯及其制备方法，通过引入含氮单体和含磷单体作为第三、四单体，与对苯二甲酸、乙二醇进行共聚制备聚酯，实现磷氮系阻燃元素的原位协同增效，获得具有持久阻燃性的聚酯。所述的含氮单体为二(2-羧乙基)异氰脲酸酯，含磷单体为阻燃剂ODOPB与环氧丙烷的反应产物。聚酯在缩聚过程中粘度可控，产品的性能稳定，在制备阻燃纺织品中具有潜在应用前景。

本发明的另一目在于是提供上述含磷氮阻燃聚酯的制备方法。

含磷氮阻燃聚酯的反应流程及制备方法如下：

1.第一酯化物的制备

按一定的比例将对苯二甲酸、乙二醇、醋酸锑投入反应釜中，通入N₂，控制反应压力在0.15～0.40MPa，在180～200℃下进行酯化反应1～3h，当酯化率达到90％时停止反应，得到第一酯化物。

所述的对苯二甲酸、乙二醇投料摩尔比为1:1.3～1.5，醋酸锑的用量为对苯二甲酸重量的0.03～0.1％。

所述第一酯化物，其结构式如下：

2.第二酯化物的制备

按一定的比例将含氮单体二(2-羧乙基)异氰脲酸酯、乙二醇、醋酸锑投入反应釜中，通入N₂，控制反应压力在0.15～0.40MPa，在180～200℃下进行酯化反应1～3h，当酯化率达到80％时停止反应，得到第二酯化物。

所述的对二(2-羧乙基)异氰脲酸酯、乙二醇投料摩尔比为1:1.5～2，醋酸锑的用量为对苯二甲酸重量的0.03～0.1％。

所述第二酯化物，其结构式如下：