一种功能母粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种功能母粒及其制备方法和应用，将含酯化产物与功能预聚物的混合物进行缩聚反应制得功能母粒；酯化产物由二元酸和二元醇经酯化反应制得，酯化产物的端基为羟基；功能预聚物的制备过程为：先将摩尔比为1:1.05~1.20的含磷阻燃剂和羟基封端聚硅氧烷进行酯化反应至酯化率为95~99%，再引入聚碳化二亚胺进一步反应制得功能预聚物，其中，含磷阻燃剂含有两个端羧基；制得的功能母粒的数均分子量较高；将功能母粒与聚酯共混后熔融纺丝制得聚酯纤维，聚酯纤维经过高温高压染色后力学强度保持率在95%以上；本发明专利技术的制备方法，方法简单；本发明专利技术的功能母粒，具有良好的结晶性能。具有良好的结晶性能。

【技术实现步骤摘要】
一种功能母粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚酯
，涉及一种功能母粒及其制备方法和应用，具体是涉及一种高强聚酯纤维用阻燃功能母粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酯纤维是纺织基础原材料，其中以PET聚酯纤维为代表的品种。但是常规聚酯纤维极限氧指数为20%，属于易燃材料，在燃烧过程还会释放出大量的热以及形成熔滴造成人类伤害。而且作为纺织品原料，对其力学性能也具有较高的要求，因此，聚酯纤维在纺织品诸多应用领域中，常常要兼顾到其力学性能和阻燃性能。
[0003]目前为了实现聚酯纤维及制品具有较好的力学性能和阻燃性能，主要形成了包括聚合改性（如专利申请CN110528109A、专利CN102199807B等）、共混改性（如专利申请CN 105177754A）以及混纺（如专利申请CN 110359152A）、涂覆后整理（如专利CN 105178011B）等技术手段。但是通过分析，混纺技术并未改变聚酯纤维原有易燃的属性，而涂覆后整理方法存在易发生脱落等问题，对于通过共聚或者共混的方法研制的聚酯纤维虽然具有较好的阻燃性，但是现有资料中并未对所研制的阻燃聚酯纤维及制品在后加工过程中尤其是在后道碱减量过程中性能变化进行说明。
[0004]本领域技术人员也相应开展了阻燃聚酯纤维在碱减量中的性能变化，在进行碱减量处理时，阻燃聚酯织物与普通聚酯织物进行比较可以看出，碱用量、处理时间、促进剂的用量对阻燃聚酯织物减量率的影响较普通聚酯织物大得多，织物强度显著下降。
[0005]针对量大面广的聚酯纤维，如果有效地实现在提升其阻燃性的同时避免因后加工过程造成的性能下降是目前研究迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是解决现有技术中通过共聚或者共混的方法制备的阻燃聚酯纤维在后加工（包括碱减量及染整）过程中力学下降明显的问题，提供一种功能母粒及其制备方法和应用。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种功能母粒的制备方法，将含酯化产物与功能预聚物的混合物进行缩聚反应制得功能母粒；酯化产物由二元酸和二元醇经酯化反应制得，酯化产物的端基为羟基；功能预聚物的制备过程为：先将摩尔比为1:1.05~1.20的含磷阻燃剂和羟基封端聚硅氧烷进行酯化反应至酯化率为95~99%，再引入聚碳化二亚胺进一步反应制得功能预聚物，其中，含磷阻燃剂含有两个端羧基，其中，羟基封端聚硅氧烷与含磷阻燃剂的摩尔比为1.05~1.20:1保证了二者反应形成的预聚物是以羟基封端的，该反应可以将含磷阻燃剂中的羧基基本反应掉，使羧基的含量极其低，含磷阻燃剂中残余的羧基与后续引入的聚碳化二亚胺进一步反应，由于含磷阻燃剂和羟基封端聚硅氧烷酯化反应的酯化率为95~99%，因
此聚碳化二亚胺相对于残余的羧基是过量的，未与羧基反应的聚碳化二亚胺可在后加工过程中与聚酯在水解过程中生成的羧基进行反应生成稳定的酰脲，从而抑制水解的进行，提供聚酯一定的耐水解性；由于功能预聚物是以羟基封端的，在其与二元醇封端的酯化产物混合后，两者可以进行酯交换反应（缩聚反应的本质上是酯交换反应，是两者物质端羟基部分发生酯交换反应，脱出小分子实现分子量增加），从而制得功能母粒。
[0008]作为优选的技术方案：如上所述的一种功能母粒的制备方法，含酯化产物与功能预聚物的混合物中还含有热稳定剂和抗氧化剂。
[0009]如上所述的一种功能母粒的制备方法，具体步骤如下：（1）酯化反应；将二元酸和二元醇按照一定的摩尔比进行酯化反应，至达到指定出水量得到酯化产物；（2）制备功能预聚物；将含磷阻燃剂和羟基封端聚硅氧烷在酯化催化剂作用下进行酯化反应，在酯化反应结束后引入聚碳化二亚胺进一步反应制得功能预聚物；（3）缩聚反应；将酯化产物、功能预聚物、热稳定剂和抗氧化剂按照一定的比例混合后进行缩聚反应得到功能母粒。
[0010]如上所述的一种功能母粒的制备方法，步骤（1）中，二元酸与二元醇的摩尔比为1:1.1~2.0；二元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸中一种以上；二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇和戊二醇中的一种以上；酯化反应的温度为200~260℃，压力为0.01~0.5MPa，指定出水量为理论出水量的94~98%；由于二元酸与二元醇发生酯化反应是可逆平衡反应，反应生成酯化物与水属于正反应，为了实现正反应不断进行，需要满足反应的温度、时间以及要将反应生成的水去除；这里的二元酸与二元醇进行酯化反应需要满足在二元醇沸点以上，其中乙二醇沸点近200℃，涉及到的其它种类的二元醇沸点都高于乙二醇；因此反应要控制在200℃以上，虽然反应温度的提升会加速酯化反应的进行，但是也会伴随着系列副反应的产生，在本专利技术中当酯化反应增加超过260℃后二元醇之间发生的自缩聚形成醚的副反应会增加，导致会以副反应为主的酯化；出水量反应的是酯化反应程度，当酯化反应到一定程度后通过继续延长反应时间酯化率提高极为有限，与此同时副反应变得越来越占据主导；因此当酯化反应也就是出水量到达一定程度后就停止进入缩聚反应阶段。
[0011]如上所述的一种功能母粒的制备方法，步骤（2）中，聚碳化二亚胺与羟基封端聚硅氧烷的质量比为0.05~0.20:1；酯化催化剂的添加量为羟基封端聚硅氧烷质量的100~400ppm；含磷阻燃剂为DDP（[(6
‑
氧代
‑
6H
‑
二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环
‑6‑
基)甲基]丁二酸）；羟基封端聚硅氧烷的数均分子量为1000~5000g/mol；聚碳化二亚胺的数均分子量为1000~5000g/mol；酯化催化剂为甲基苯磺酸；
酯化反应的温度为180~240℃；进一步反应的温度为220~260℃，时间为0.5~1.5h。
[0012]如上所述的一种功能母粒的制备方法，步骤（3）中，酯化产物与功能预聚物的质量比为5:5~2:8；热稳定剂的添加量为功能预聚物质量的50~500ppm；抗氧化剂的添加量为功能预聚物质量的50~500ppm；热稳定剂为磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯和三（壬苯基）亚磷酸酯中的一种以上；抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168和抗氧化剂616中的一种以上；缩聚反应分为预缩聚反应和终缩聚反应两个阶段；预缩聚反应的温度为240~270℃，压力为0.5~1.0KPa，时间为0.5~2.5h，搅拌速率为5~15rpm；终缩聚反应的温度为260~280℃，压力为20~200Pa，时间为1.0~5.0h；缩聚反应是分子量实现增加的一个过程，在该过程中的反应机理是可逆平衡反应，缩聚反应的进行需要一定的反应温度、催化剂及反应时间；本专利技术中缩聚反应物温度要在酯化产物的熔点之上才可以进行，所以必须要高于一定的温度，本专利技术中要高于240℃，但是缩聚温度不是越高缩聚反应就会一直处于增加的状态，必须要控制一定范围内才可以，否则聚酯会发生热分解；本专利技术中预缩聚阶段真空度要小于终缩聚阶段，里面可能残余的氧含量高于终缩聚，因此温度控制上要低于终缩聚反应。
[0013]本专利技术还提供一种功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能母粒的制备方法，其特征在于，将含酯化产物与功能预聚物的混合物进行缩聚反应制得功能母粒；酯化产物由二元酸和二元醇经酯化反应制得，酯化产物的端基为羟基；功能预聚物的制备过程为：先将摩尔比为1:1.05~1.20的含磷阻燃剂和羟基封端聚硅氧烷进行酯化反应至酯化率为95~99%，再引入聚碳化二亚胺进一步反应制得功能预聚物，其中，含磷阻燃剂含有两个端羧基。2.根据权利要求1所述的一种功能母粒的制备方法，其特征在于，含酯化产物与功能预聚物的混合物中还含有热稳定剂和抗氧化剂。3.根据权利要求2所述的一种功能母粒的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）酯化反应；将二元酸和二元醇按照一定的摩尔比进行酯化反应，至达到指定出水量得到酯化产物；（2）制备功能预聚物；将含磷阻燃剂和羟基封端聚硅氧烷在酯化催化剂作用下进行酯化反应，在酯化反应结束后引入聚碳化二亚胺进一步反应制得功能预聚物；（3）缩聚反应；将酯化产物、功能预聚物、热稳定剂和抗氧化剂按照一定的比例混合后进行缩聚反应得到功能母粒。4.根据权利要求3所述的一种功能母粒的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，二元酸与二元醇的摩尔比为1:1.1~2.0；二元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸中一种以上；二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇和戊二醇中的一种以上；酯化反应的温度为200~260℃，压力为0.01~0.5MPa，指定出水量为理论出水量的94~98%。5.根据权利要求3所述的一种功能母粒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，聚碳化二亚胺与羟基封端聚硅氧烷的质量比为0.05~0.20:1；酯化催化剂的添加量为羟基封端聚硅氧烷质量的100~400ppm；含磷阻燃剂为DDP；羟基封端聚硅氧烷的数均分子量为1000~5000...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉鹏，王华平，王朝生，徐毅明，徐虎明，谢伟，
申请(专利权)人：苏州宝丽迪材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：