一種阻燃尼龍66纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬新型阻燃材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種阻燃尼龍66纖維及其制備方法，特別 是涉及一種對(duì)羥甲基苯基次膦酸分別進(jìn)行鹵代反應(yīng)和氨化反應(yīng)制得阻燃劑氨甲基苯基次 膦酸，然后將氨甲基苯基次膦酸和尼龍66鹽以及水在反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行聚合反應(yīng)制得的阻燃 尼龍6,然后將阻燃尼龍66進(jìn)行充分真空干燥，然后進(jìn)行熔融紡絲制得阻燃尼龍66纖維及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 尼龍纖維織物具有吸汗、輕質(zhì)、韌性佳、回彈性好、抗酸堿等特點(diǎn)，是最適合人類穿 著的人造織物之一。在服裝上的應(yīng)用也是尼龍纖維的主要用途之一。然而，隨著人們生活 水平的提高，對(duì)于紡織品的要求也越來越高，非常需要能夠克服紡織品的一些現(xiàn)有缺陷。普 通尼龍纖維的極限氧指數(shù)只有24左右，并且在燃燒過程中產(chǎn)生滴落，屬于易燃材料，在使 用過程中極易引發(fā)火災(zāi)。尤其是在電子產(chǎn)品領(lǐng)域，因尼龍而引發(fā)的火災(zāi)不計(jì)其數(shù)，造成損失 較大，因此，對(duì)尼龍的阻燃改性成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界與工業(yè)界共同關(guān)注與攻關(guān)的課題。
[0003] 阻燃纖維是一種阻燃材料，其是目前世界各國(guó)都十分重視的一種纖維，因此在阻 燃纖維的制備中以各種方式制備出的阻燃纖維在市場(chǎng)上已經(jīng)經(jīng)銷多年，我國(guó)目前生產(chǎn)的阻 燃纖維大多以鹵素或含磷微粒為主，并且大多以纖維后處理制備阻燃纖維為主，這樣的制 備方法工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，且阻燃效果有限，若要達(dá)到所需的阻燃性能，往往需要增加 阻燃劑的添加量，這就造成了纖維的其他機(jī)械性能大幅下降。
[0004] 次膦酸鹽類阻燃產(chǎn)品密度較低，阻燃劑用量較小，在電子電器工業(yè)中具有很好的 應(yīng)用前景。德國(guó)Clariant公司、美國(guó)Pennwalt公司以及Ticona公司均對(duì)次磷酸鹽阻燃劑 的開發(fā)及應(yīng)用做了很多研宄。各種次膦酸金屬鹽阻燃劑的合成方法也陸續(xù)被研宄出來。如 Clariant公司的發(fā)明CN 98811621. 9中在堿性條件下，從黃磷、烷基鹵、金屬氫氧化物出發(fā) 制備次膦酸金屬鹽的方法；以及 CN 200410104692. 0、CN 102164934 A、CN 102164930 A、CN 1660858 A等專利中采用自由基反應(yīng)的方式從次膦酸源、烯烴或氧化烯烴、金屬源出發(fā)制備 次膦酸金屬鹽阻燃劑的方法。國(guó)內(nèi)不少學(xué)者與公司也對(duì)次膦酸鹽阻燃劑的開發(fā)傾注了很多 心血，并取得了很多成果。如CN 101747368 A提供了一種部分烷基化次膦酸非堿金屬鹽的 制備方法與應(yīng)用；CN 101830926 A提供了一種從烷基二氯磷出發(fā)采用自由基反應(yīng)制備的二 烷基次膦酸金屬鹽的合成工藝方法。
[0005] 目前次膦酸鹽類阻燃劑幾乎均以次膦酸金屬鹽類為主體，且多應(yīng)用于聚對(duì)苯二甲 酸丁二醇酯及尼龍6、尼龍66中，效果良好。關(guān)于次膦酸非金屬鹽阻燃劑的研宄，目前并不 多。公開號(hào)為CN 101570518A中提供了一種三聚氰胺次磷酸鹽阻燃劑的制備方法，該法從 三聚氰胺及次膦酸出發(fā)采用水相法制備。該法的局限為原料單一，且受到次膦酸強(qiáng)還原性 的影響，必須同時(shí)加入三聚氰胺及次膦酸，否則次膦酸在空氣環(huán)境中受熱會(huì)被氧化成磷酸。
[0006] 發(fā)明專利CN 103160949 A-種納米阻燃尼龍66及其制備方法，描述了一種將尼 龍66樹脂、納米二氧化硅、三聚氰胺、多聚磷酸銨和氧化鋅混合后經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)造粒， 制得的顆粒再與尼龍66樹脂按照一定比例混合后進(jìn)行紡絲。該發(fā)明在制備阻燃尼龍66纖 維過程中，尼龍66樹脂需經(jīng)過兩次塑化加工，這就使得尼龍66高分子鏈大幅被破壞，從而 引起尼龍66樹脂機(jī)械性能的大幅下降，另外，該發(fā)明使用的阻燃劑種類多，數(shù)量大，工藝復(fù) 雜，過多的阻燃劑還會(huì)造成尼龍66纖維的機(jī)械性能降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提出一種阻燃尼龍66纖維 及其制備方法，本發(fā)明先將羥甲基苯基次膦酸、氯化亞砜和醚按照一定摩爾比在反應(yīng)釜中 加熱反應(yīng)，完成后制得的氯甲基苯基次膦酸在氫氧化鈉溶液中通入氨氣進(jìn)行氨化反應(yīng)制得 氨甲基苯基次膦酸，再由尼龍66鹽、水和氨甲基苯基次膦酸聚合而成而成阻燃尼龍66,再 將阻燃尼龍66進(jìn)行充分真空干燥，然后進(jìn)行熔融紡絲制得阻燃尼龍66纖維。本發(fā)明將氨 甲基苯基次膦酸加入到阻燃尼龍66的聚合體系中，使得阻燃劑與尼龍66完美結(jié)合，不僅不 會(huì)對(duì)尼龍66的機(jī)械性能產(chǎn)生負(fù)面影響，還可以在阻燃劑添加很少的情況下使得尼龍66以 及尼龍66纖維具有很好的阻燃效果。
[0008] 本發(fā)明的一種阻燃尼龍66纖維，所述的阻燃尼龍66纖維含有0. 5~15%質(zhì)量 的阻燃劑氨甲基苯基次膦酸；所述阻燃尼龍66纖維的極限氧指數(shù)為30-35,單絲纖度為 0. 5~4. Odtex，斷裂強(qiáng)度為2. 5~5. OcN/tex，所述氨甲基苯基次膦酸的結(jié)構(gòu)式為：
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種阻燃尼龍66纖維，其特征是，所述的阻燃尼龍66纖維含有0. 5~15 %質(zhì)量的阻 燃劑氨甲基苯基次膦酸；所述阻燃尼龍66纖維的極限氧指數(shù)為30-35,單絲纖度為0. 5~ 4. Odtex，斷裂強(qiáng)度為2. 5~5. OcN/tex，所述氨甲基苯基次膦酸的結(jié)構(gòu)式為：
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃尼龍66纖維的制備方法，其特征是，將所述氨甲基苯基 次膦酸、尼龍66鹽以及水一定質(zhì)量比在反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)制得阻燃尼龍66,將 阻燃尼龍66進(jìn)行充分真空干燥，然后進(jìn)行熔融紡絲制得阻燃尼龍66纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻燃尼龍66纖維的制備方法，其特征是，所述阻燃尼龍66制 備方法如下： 1) 在溶解釜中將尼龍66鹽在40~80°C條件下用水溶解，加入氨甲基苯基次膦酸，在 氮?dú)獗Ｗo(hù)下通入反應(yīng)器中； 2) 在溫度220~240°C、壓力L 5~2. OMPa下反應(yīng)2~4小時(shí)，當(dāng)溫度升高至270°C 時(shí)逐漸卸壓1~2小時(shí)至0. 2~0. 4MPa，保持溫度270~280°C，壓力0. 2~0. 4MPa反應(yīng) 2~4小時(shí)，再保持溫度卸壓至-0. 01~-0. 05MPa ; 3) 在氮?dú)鈮毫ο滦读?，熔體水浴冷卻、切粒制得成品阻燃尼龍66。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻燃尼龍66纖維的制備方法，其特征是，所述的阻燃尼龍66 的原料質(zhì)量比為： 氨甲基苯基次膦酸 0.5~15 尼龍66鹽 100 水 100〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的阻燃尼龍66纖維的制備方法，其特征是，所述氨甲基苯 基次膦酸的合成步驟為： 將羥甲基苯基次膦酸、氯化亞砜與醚在反應(yīng)釜中加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后降溫冷卻進(jìn)行 過濾制得氯甲基苯基次膦酸晶體； 將氯甲基苯基次膦酸晶體加入到氫氧化鈉溶液中，通入氨氣，反應(yīng)一段時(shí)間后再次進(jìn) 行過濾，并用水反復(fù)清洗過濾物，再經(jīng)過干燥后制得氨甲基苯基次膦酸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻燃尼龍66纖維的制備方法，其特征是，所述的羥甲基苯基 次膦酸、氯化亞砜與醚的加入摩爾比為1:1:3~10 ;所述的氫氧化鈉與氯甲基苯基次膦酸 晶體的摩爾比為1~1. 2:1，氫氧化鈉溶液的濃度為2~50wt%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻燃尼龍66纖維的制備方法，其特征是，所述的醚是苯甲醚、 二苯醚、氯甲基甲基醚、氯甲基乙醚、乙基乙烯基醚、乙二醇甲醚或乙二醇二甲醚。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻燃尼龍66纖維的制備方法，其特征是，所述加熱反應(yīng)的溫 度為40~80°C，反應(yīng)時(shí)間為3~6小時(shí)，所述降溫冷卻至20~30°C進(jìn)行過濾；所述的氨氣 加入使反應(yīng)壓力為0. 1~0. 5MPa ;所述反應(yīng)一段時(shí)間是指1~8小時(shí)；所述反復(fù)清洗指清 洗次數(shù)為1~10次直至所述過濾物PH值達(dá)到6~8 ;所述干燥的溫度為50~100°C，干燥 時(shí)間為4~8小時(shí)；所述的過濾使用的濾紙為孔徑30~120微米的定性濾紙。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻燃尼龍66纖維的制備方法，其特征是，所述的真空干燥的 溫度為90~100°C，時(shí)間為10~48小時(shí)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是，所述的熔融紡絲過程中：阻燃尼龍66 恪體溫度為240~280°C，噴絲板的孔數(shù)為10~100,孔徑為0. 1~0. 8mm，噴絲板長(zhǎng)徑比為 2. 0~4. 0,熱牽引溫度為50~170°C，牽引倍數(shù)為I. 1~2. 0,卷繞速度為2000~5500m/ 分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種阻燃尼龍66纖維及其制備方法，本發(fā)明先將羥甲基苯基次膦酸、氯化亞砜和醚按照一定摩爾比在反應(yīng)釜中加熱反應(yīng)，完成后制得的氯甲基苯基次膦酸在氫氧化鈉溶液中通入氨氣進(jìn)行氨化反應(yīng)制得氨甲基苯基次膦酸，再由氨甲基苯基次膦酸、尼龍66鹽以及水在反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)制得阻燃尼龍66，將阻燃尼龍66進(jìn)行充分真空干燥，然后進(jìn)行熔融紡絲制得阻燃尼龍66纖維。本發(fā)明的阻燃尼龍66纖維含有0.5～15％質(zhì)量的阻燃劑氨甲基苯基次膦酸，阻燃尼龍66纖維的極限氧指數(shù)為30-35,單絲纖度為0.5～4.0dtex，斷裂強(qiáng)度為2.5～5.0cN/tex。本發(fā)明的阻燃尼龍66纖維阻燃性好，阻燃劑添加量少，不影響尼龍66纖維的機(jī)械強(qiáng)度，有效的擴(kuò)大了尼龍66纖維的使用領(lǐng)域。
【IPC分類】D01F1-07, D01D13-00, D01D5-08, C08K5-5313, C08L77-06, D01F6-90, C07F9-30
【公開號(hào)】CN104746168
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510164963
【發(fā)明人】陸炅, 毛惠敏, 石建華
【申請(qǐng)人】泰索新材料科技（杭州）有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日