【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涤纶纤维，具体为一种阻燃耐磨涤纶纤维及其制备方法。
技术介绍
1、聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet)纤维，俗称涤纶纤维，作为一种广泛应用的合成纤维，因其产量高、尺寸稳定性好、应用范围广泛，而被大量应用于防护服、特种工服、电影幕布以及各种生活材料中，然而涤纶纤维的极限氧指数（loi）较低，仅为20%左右，属于可燃纤维，同时其在受热分解时易产生大量的可燃性物质，容易着火引起火灾，且燃烧后产生的熔滴易引发二次燃烧，限制了其广泛应用；此外在石油化工、电力、消防等对耐磨性能有严格要求的场合，目前涤纶纤维的耐磨性能仍有待进一步提升，因此制备一种兼具阻燃和耐磨的涤纶纤维成为目前研究的热点。
2、涤纶纤维传统的添加型阻燃剂主要包括无机阻燃剂如氢氧化铝、氢氧化镁等，其阻燃效果良好，但添加量较大且易团聚，提高材料阻燃性能的同时损害了其力学性能；也有通过浸轧或浸渍工艺将阻燃剂涂层在织物表面或渗入到织物内部，以提高其阻燃性能，这种方法虽然操作简便，但阻燃剂易迁移析出，阻燃效果的持久性较差；新型阻燃剂主要有磷氮系阻燃剂、硅系阻燃剂等无卤环保阻燃剂，如专利号为cn109912799b的专利公开了一种含磷有机硅阻燃剂及其制备和应用，制备的含磷有机硅阻燃剂能够较好的发挥其硅/磷的协同阻燃作用，可以提高pet聚酯材料的阻燃性能和抑烟性能，但是并未明显改善pet材料的耐磨性能。
3、二氧化硅的硬度较高，其微粒子可以填充材料中的微小缺陷，防止微裂纹扩展，在材料表面形成一层坚硬的保护层，从而提高材料的耐磨性；然而常规的纳米二氧化硅易团
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种阻燃耐磨涤纶纤维及其制备方法，使得制备的涤纶纤维耐磨性能好高、遇高温不熔缩不易燃，避免纤维在摩擦过程中产生剥落或断裂现象。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法包括以下步骤：
4、步骤一、氮气氛围下，将对苯二甲酸二甲酯、二醇氮磷硅改性二氧化硅、乙二醇加入到反应釜中，加热至原料融化，升温至200-220℃，反应2-4h，然后加入三氧化二锑和磷酸三苯酯，升温至250-270℃，反应3-5h，冷却至室温，氮气加压出料，得到改性二氧化硅共聚酯。
5、步骤二、将pet聚酯切片、改性二氧化硅共聚酯、抗氧剂在双螺杆挤出机中共混挤出，双螺杆挤出机的各段温度为270-290℃，螺杆转速为70-90r/min，然后在纺丝机上熔融纺丝，经卷绕牵伸后，得到阻燃耐磨涤纶纤维。
6、进一步的，步骤一中对苯二甲酸二甲酯、二醇氮磷硅改性二氧化硅、乙二醇的比例关系为1mol:（0.05-0.25）mol:（1.75-1.95）mol。
7、进一步的，步骤二中pet聚酯切片、改性二氧化硅共聚酯、抗氧剂的比例关系为100g:（4-20）g:（0.4-0.8）g。
8、进一步的，步骤二中纺丝温度为265-280℃，纺丝速度为800-1000m/min。
9、进一步的，步骤一中氮磷硅改性二氧化硅的制备方法包括以下步骤：
10、步骤（1）、氮气氛围下，向搭载温度计、回流冷凝管和分馏装置的反应烧瓶中加入三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐和二甲苯，搅拌均匀后，加入3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，在135-150℃下回流5-12h，直至蒸出的甲醇达到理论量，冷却结晶、过滤，石油醚洗涤、干燥，得到异氰酸酯基甲胺笼状酯。制备反应式如下：
11、
12、步骤（2）、氮气氛围下，向搭载温度计和回流冷凝管的反应烧瓶中加入氯二(4-甲氧苯基)膦和n,n-二甲基甲酰胺，搅拌均匀后，加入异氰酸酯基甲胺笼状酯和三乙胺，搅拌反应，反应结束后，冷却至室温，过滤，乙醇洗涤，干燥后得到异氰酸酯基氮磷硅单体。制备反应式如下：
13、
14、步骤（3）、将纳米二氧化硅分散于甲苯中，超声分散20-40min，加入到装有温度计和回流冷凝管的反应烧瓶中，加入异氰酸酯基氮磷硅单体和二月桂酸二丁基锡，在70-90℃下反应3-8h，在3500-4500r/min下离心15-30min，甲苯、乙醇交替洗涤，接着加入20-35g三溴化硼和200ml二氯甲烷，在0-20℃下反应12-24h，真空干燥，得到二醇氮磷硅改性二氧化硅。
15、进一步的，步骤（1）中三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的比例关系为1mol:（1.05-1.2）mol。
16、进一步的，步骤（2）中氯二(4-甲氧苯基)膦、异氰酸酯基甲胺笼状酯、三乙胺的比例关系为1mol:（1.1-1.3）mol:（1.8-2.5）mol。
17、进一步的，步骤（2）中反应温度为90-110℃，反应时间为12-24h。
18、进一步的，步骤（3）中纳米二氧化硅、异氰酸酯基氮磷硅单体、二月桂酸二丁基锡、三溴化硼的比例关系为10g:（0.02-0.1）g:（0.005-0.01）g:（20-35）g。
19、相对于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
20、本专利技术以三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐、氯二(4-甲氧苯基)膦、二氧化硅等为原料，经过化学接枝反应，得到二醇氮磷硅改性二氧化硅，接着与对苯二甲酸二甲酯、乙二醇等发生酯化缩聚，得到改性二氧化硅共聚酯，最后与pet聚酯切片经熔融共聚、纺丝牵伸，得到阻燃耐磨涤纶纤维。
21、改性二氧化硅共聚酯含有氮磷硅协效阻燃元素，有机硅在燃烧过程中不断向燃烧表面迁移，并形成陶瓷化炭层，含磷衍生物覆盖在聚合物表面，隔绝可燃性气体，含氮物质可以稀释可燃气体，阻止热量向基体内部传递，起到凝聚态阻燃作用，各阻燃元素间协效作用，致密的炭层结构对可燃性气体、氧气与热量起到了较好的隔绝作用，形成有效的物理屏障，发挥良好的阻燃作用；纳米二氧化硅经改性后，可以稳定的存在于涤纶纤维基体中，由于二氧化硅具有高的表面积和孔隙率，可以有效地增加阻燃体系的交换界面，从而提高阻燃效果，同时形成的表面炭层可以包覆分解的聚合物，防止熔滴滴落，达到阻燃抗熔滴的效果。
22、二氧化硅的颗粒小、比表面积大、硬度较高，其微粒子可以填充涤纶纤维材料中的微小缺陷，防止微裂纹扩展，在材料表面形成一层坚硬的保护层，从而提高材料的耐磨性；异氰酸酯基氮磷硅单体的异氰酸酯基可以和二氧化硅表面的羟基产生化学键联，为二氧化硅提供了很好的空间稳定作用，使粒子间不易聚集和粘结，阻止了纳米二氧化硅的团聚，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤一中对苯二甲酸二甲酯、二醇氮磷硅改性二氧化硅、乙二醇的比例关系为1mol:（0.05-0.25）mol:（1.75-1.95）mol。
3.根据权利要求1所述的阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中PET聚酯切片、改性二氧化硅共聚酯、抗氧剂的比例关系为100g:（4-20）g:（0.4-0.8）g。
4.根据权利要求1所述的阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中纺丝温度为265-280℃，纺丝速度为800-1000m/min。
5.根据权利要求1所述的阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤一中氮磷硅改性二氧化硅的制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的比例关系为1mol:（1.05-1.2）mol。
7.
8.根据权利要求5所述的阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中反应温度为90-110℃，反应时间为12-24h。
9.根据权利要求5所述的阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中纳米二氧化硅、异氰酸酯基氮磷硅单体、二月桂酸二丁基锡、三溴化硼的比例关系为10g:（0.02-0.1）g:（0.005-0.01）g:（20-35）g。
10.一种阻燃耐磨涤纶纤维，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的制备方法得到。
...【技术特征摘要】
1.一种阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤一中对苯二甲酸二甲酯、二醇氮磷硅改性二氧化硅、乙二醇的比例关系为1mol:（0.05-0.25）mol:（1.75-1.95）mol。
3.根据权利要求1所述的阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中pet聚酯切片、改性二氧化硅共聚酯、抗氧剂的比例关系为100g:（4-20）g:（0.4-0.8）g。
4.根据权利要求1所述的阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中纺丝温度为265-280℃，纺丝速度为800-1000m/min。
5.根据权利要求1所述的阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤一中氮磷硅改性二氧化硅的制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的阻燃耐磨涤纶纤维的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：张金余，吕晶晶，邓春雨，于慧敏，李霞，田青，王蓉，邓勇军，顾彪，
申请(专利权)人：南通金余纺塑有限公司，
类型：发明
国别省市：
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