用于制造工业用聚酯纤维的阻燃聚酯组合物制造技术

一种用于制造工业用聚酯纤维的阻燃聚酯组合物，组份包括：ａ）含有结构式如Ⅰ的反应型阻燃剂的聚酯，由对苯二甲酸、乙二醇、季戊四醇和阻燃剂共缩聚而成。式Ⅰ中Ｒ为Ｃ１～Ｃ４的羟烷基或羧烷基。季戊四醇在聚酯中的含量为０．０１～０．１０ｗｔ％，阻燃剂在聚酯中的含量为１～５ｗｔ％，聚酯的特性粘度为０．６０～０．７５ｄｌ／ｇ；ｂ）成核剂，为纳米高岭土颗粒，平均粒径为２００～６００ｎｍ。成核剂均匀地存在于聚酯组合物中，含量为０．０６～１．０ｗｔ％。本阻燃聚酯组合物与常规聚酯在热转变性能上存在的偏离明显缩小，可采用常规的聚酯纤维制造设备和工艺稳定地生产工业用阻燃聚酯纤维。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种阻燃聚酯组合物，特别涉及用于制造工业用聚酯纤维的、含有磷系有 机反应型阻燃剂的阻燃聚酯组合物。
技术介绍
具有阻燃性能的聚酯近年来发展迅速，产品的应用领域涉及民用和工业，其中阻燃聚 酯纤维的应用则最为广泛，尤其是耗用量正在持续增长的工业用聚酯纤维，具备良好的阻 燃性巳逐渐成为其基本的性能要求。阻燃聚酯采用的阻燃剂主要包括三种类型添加型、 共聚反应型和后整理型，相对而言，共聚反应型阻燃聚酯因阻燃剂最终存在于聚酯的大分 子链上，故阻燃性能更为稳定和长效。磷系反应型阻燃剂的阻燃性能优异，且环境友好， 被公认为是最理想的聚酯阻燃剂之一，使用此类阻燃剂的阻燃聚酯产品也已成为研究开发 的主流。采用磷系反应型阻燃剂的阻燃聚酯也可称为含磷共聚酯，阻燃剂的引入破坏了大分子 结构的规整性，从而导致其热转变性能发生了明显的改变，这种热转变性能的改变对工业 用聚酯纤维的制造加工所带来的不利影响尤为突出。为了获得更高的模量，用于制造工业 用聚酯纤维的聚酯通常需要再通过固相聚合来增加其特性粘度，正由于热转变性能的改 变，在进行干燥结晶和固相聚合过程中，含磷共聚酯会发生严重的粘连结块现象，使得干 燥结晶和固相聚合过程难以顺利进行。现有技术中，人们不得不通过采取降低预结晶温度、 干燥温度、放缓升温速率、延长干燥时间、使用落后的间歇式真空转鼓千燥设备，降低固 相聚合温度和延长聚合时间等措施来加以克服，这就大大增加了生产成本和降低了生产效 率。这种热转变性能的改变对纤维制造带来的不利影响还存在于纺丝牵伸工序，它将使得 牵伸操作工艺不易稳定。现有技术中，有不少旨在提高含磷共聚酯热性能的技术方案推出。如中国专利02133602.4、中国专利申请200510021959.4介绍通过向阻燃聚酯中加入无机的添加剂可提 高其热性能，能明显减少阻燃聚酯熔融后熔体滴落的发生。但己有的这些方法加入无机添 加剂的量较大，聚酯中添加剂含量达5wtX以上时才产生明显的效果，最高甚至达到 10 wt^或30 wt%。这实际上已类似于向含磷共聚酯中加入无机填充剂来提高其热性能， 聚合物熔体中掺入含量较高的无机颗粒物对于制造薄膜或其它模制品影响不大，但对纺丝加工显然是不利的，如纺丝时容易造成断头、纺丝组件使用周期縮短；牵伸时屈服应力降 低而影响大分子的取向度等，后者将直接影响纤维产品的力学性能。现有的技术方案均未明确地提出试图缩小含磷共聚酯与常规聚酯在热转变性能上存 在的偏离，而对于聚酯纤维的制造厂家来说，縮小含磷共聚酯与常规聚酯在热转变性能上 的偏离应该是最为期望的，因为这将大大降低纤维的制造加工难度，有效地降低生产成本。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于制造工业用聚酯纤维的阻燃聚酯组合物，它所要解决的技术问 题是縮小阻燃聚酯与常规聚酯在热转变性能上产生的偏离，从而克服现有技术存在的缺 陷，同时，要求解决上述技术问题的技术措施本身不会对阻燃聚酯纤维的制造或制得的产 品性能产生不利的影响。以下是本专利技术解决上述技术问题的技术方案-一种用于制造工业用聚酯纤维的阻燃聚酯组合物，该组合物的组份包括 a)含有反应型阻燃剂的聚酯，该聚酯由对苯二甲酸、乙二醇、季戊四醇和阻燃剂共 縮聚而成，阻燃剂为具有下述结构式的化合物其中R为C1 C4的羟垸基或羧烷基，季戊四醇在聚酯中的含量为0.01 0.10 wt%，阻燃剂在聚酯中的含量为1 5 wt%， 聚酯的特性粘度为0.60 0.75 dl/g;b)成核剂，该成核剂为纳米高岭土颗粒，其平均粒径为200 600nm;成核剂均匀地存在于聚酯组合物中，在聚酯组合物中的含量为0.06 1.0wt%。 上述成核剂纳米高岭土颗粒的平均粒径最好为200 500nm;成核剂在聚酯组合物中 的含量最好为0.2 1.0wt%;聚酯的特性粘度最好为0.60 0.70dl/g。己有的研究表明，相对常规的聚酯来说，含磷共聚酯的玻璃化温度tg、熔点t;降低， 而冷结晶峰温度Th。提高、熔融结晶峰温度T。。降低，这预示着含磷共聚酯的结晶能力下降， 即结晶速率下降，而这种结晶性能的改变，应该是导致含磷共聚酯在干燥结晶、固相聚合 过程产生粘连结块、牵伸操作工艺不易稳定的主要的和直接的原因。专利技术人充分注意到了<formula>formula see original document page 4</formula>这一点，并据此完成了本专利技术的技术方案。本专利技术的关键是通过向含磷共聚酯中引入一种合适的成核剂来调整其热转变性能的， 诚然，在高聚物中适量地引入成核剂可以促进晶体的产生和加快结晶速率是众所周知的， 然而，要针对性地找到一种适用的和理想的成核剂却也并非显而易见，这涉及成核剂在聚 酯中的可分散性、成核剂作为晶核对促进晶体生成的能力、成核剂的引入可能对纺丝和后 加工性能带来的负面影响、导致色相变差的可能性等诸多问题。专利技术人通过大量的实验对多种可能具备成核作用的物质进行了筛选，最终发现上述纳 米高岭土作为上述含磷共聚酯的成核剂最为理想，这也是本专利技术的另一关键之所在。这种 成核剂具有易分散，操作方便等特点，对促进上述含磷共聚酯的晶体生成、加快结晶速率 具有非常理想的效果。所需的加入量很小，从而可使由成核剂的引入所产生的各种负面影 响控制在最小的程度。由实验结果获知，当成核剂的加入量为0.3wtX以上时，含磷共聚 酯的玻璃化温度L、熔点L、结晶速率等表征热转变性能的关键性指标与常规聚酯己非常 接近。通过实际的生产应用也发现，采用一般的连续干燥设备和采用常规切片干燥工艺条 件进行切片的干燥结晶，以及采用常规的工艺条件进行固相聚合，粘连结块现象明显减少 甚至消失，纺丝过程和牵伸等后加工过程也非常稳定。成核剂的加入过程较为简便，可先将其与聚酯的单体之一的二元醇配制成桨料，加以 碾磨分散再稀释为成核剂添加液。添加液可于酯化反应进行前与其它原料一起加入系统， 也可在酯化反应结束后縮聚反应进行前加入系统。成核剂与聚酯采用反应过程的混合，可 保证成核剂高度分散地均匀分布于聚酯中。作为纺丝的原料，上述阻燃聚酯组合物中还可根据需要加入其它的各种添加剂，如消 光剂、用于防止聚酯产生热分解的稳定剂、调整色相的调色剂等，这与现有技术完全相同， 并为本领域的普通技术人员所熟知。与现有技术相比，本专利技术提供的阻燃聚酯组合物与常规聚酯在热转变性能上存在的偏 离明显縮小，完全能满足纤维制造厂家采用常规的聚酯纤维制造设备和工艺来稳定地生产 工业用阻燃聚酯纤维的要求。同时，正由于热转变性能偏离的缩小，使得纤维力学性能的 下降也得以改善。另一方面，由于成核剂的加入量非常低，其本身对聚酯在纺丝加工过程 产生的负面影响小到可完全忽略的程度。下面将通过具体的实施方案对本专利技术作进一步的描述，由于本专利技术的实质在于向含磷 共聚酯中引入了一种成核剂，其它部分与现有技术基本相同。且本领域的技术人员可以预 知，其它部分变化后本专利技术同样能获得相同的效果，因为其它部分可能的变化将仅仅是性 状相同的替换。聚酯中的单体之一季戊四醇为固相聚合的扩链剂，有利于特性粘度的增加，这在己有技术中也是公知的。故实施例将特别注重成核剂的列举和描述。具体实施方式实施例1 8用于制造工业用聚酯纤维的阻燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造工业用聚酯纤维的阻燃聚酯组合物，该组合物的组份包括：　ａ）含有反应型阻燃剂的聚酯，该聚酯由对苯二甲酸、乙二醇、季戊四醇和阻燃剂共缩聚而成，阻燃剂为具有下述结构式的化合物：　ＯＨ－＊－Ｒ　其中Ｒ为Ｃ１～Ｃ４的羟烷基或羧烷基，　季戊四醇在聚酯中的含量为０．０１～０．１０ｗｔ％，阻燃剂在聚酯中的含量为１～５ｗｔ％，聚酯的特性粘度为０．６０～０．７５ｄｌ／ｇ；　ｂ）成核剂，该成核剂为纳米高岭土颗粒，其平均粒径为２００～６００ｎｍ，　成核剂均匀地存在于聚酯组合物中，在聚酯组合物中的含量为０．０６～１．０ｗｔ％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林菘，王鸣义，郁培龄，吴以准，瞿中凯，郭永林，张晓静，
申请(专利权)人：中国石化上海石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]