聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂的制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃剂领域，尤其涉及聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂的制备方法。
背景技术
阻燃聚酯早在上世纪80年代就已经工业化，90年代中期由塞拉尼斯开发的磷系阻燃单体，成功用于传统纺织品。杜邦、赫斯特、东洋纺等公司以有机、无机阻燃剂及复配阻燃体系，采用共聚、共混法相继实现阻燃聚酯纤维产业化。东丽纤维研究所(中国)有限公司以共聚共混相结合工艺制得了阳离子可染阻燃聚酯纤维。德国巴斯夫公司采用共聚合的方法获得的阻燃聚酯可用于生产纤维。意大利Ital Match Chemicals、荷兰帝斯曼及日本ADEKA公司均有阻燃聚酯纤维的相关专利报道。近年来我国阻燃聚酯纤维发展迅速，四川大学、青岛大学、北京服装学院及东华大学等科研院所均有阻燃聚酯纤维的研究报道或授权专利。比如江苏盛虹集团、上海石化、仪征石化、上海德福伦的阻燃聚酯长丝或短纤维均实现了规模化生产，并实现了出口创汇，其中上海石化生产的阻燃聚酯工业丝强度达到6.0cN/dtex。但是，目前阻燃聚酯纤维的抗熔滴、抑烟等性能仍有待进一步提高。
发明内容
发明的目的：为了提供一种效果更好的聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂的制备方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。
为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：
聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂的制备方法，其特征在于，该方法为：
先将氨丙基三乙氧基硅烷和苯基缩水甘油醚搅拌至分散均匀，氮气氛围中加热至60～110℃，反应12～24h，得到预聚物；再在搅拌状态下依次将无水氯化铝和甲基膦酸二甲酯添加至预聚物中，先在70～150℃条件下反应10～24h，后70～150℃条件下减压蒸馏5～10h，得聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂。
本发明进一步技术方案在于，所述的氨丙基三乙氧基硅烷与苯基缩水甘油醚质量比为1：1～1：9。
本发明进一步技术方案在于，所述的无水氯化铝添加量是预聚物总质量的0.2～5％。
本发明进一步技术方案在于，所述的甲基膦酸二甲酯是预聚物总质量的20～100％。
本发明进一步技术方案在于，所述的氨丙基三乙氧基硅烷和苯基缩水甘油醚在300～1000r/min转速下搅拌至分散均匀。
本发明进一步技术方案在于，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂的分子量为1000～14000，热分解温度270～340℃。
采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：①本发明聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂为粘稠液体，高温熔融，使聚对苯二甲酸乙二醇酯可纺性好，与颜料的适配性好，应用领域广泛，有很好的应用开发前景。
②本发明聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂，其分子量大、阻燃持久性较佳，且耐高温分解、耐水洗。
③本发明聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂制备中无废溶剂废气排放，不引入杂质元素，生产设备简单化，工艺设备简单，投资成本低，适合产业化生产。
附图说明
为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：
图1为表1；
图2为表2；
图3为表3。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。
为了同时解决聚酯纺丝、阻燃和抑烟问题，阻燃剂和抑烟剂开始被广泛应用。为达到较佳的阻燃抑烟效果，需要大量添加阻燃剂和抑烟剂，导致聚酯可纺性和纤维力学性能大幅度降低，使聚酯材料应用领域受限。因此，制备高效阻燃抑烟、且满足聚酯可纺性的阻燃剂已迫在眉睫。本发明阻燃效率高，可纺性优异，工艺简单，易于产业化生产，可解决现有技术的难点。
先将氨丙基三乙氧基硅烷和苯基缩水甘油醚在300～1000r/min转速下搅拌至分散均匀，加热至60～110℃，氮气氛围反应12～24h，得到预聚物；再依次将无水氯化铝和甲基膦酸二甲酯添加至预聚物中，先在70～150℃条件下反应10～24h，后70～150℃条件下减压蒸馏5～10h，得聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂。
如上所述的氨丙基三乙氧基硅烷与苯基缩水甘油醚质量比1/1～1/9。
如上所述的无水氯化铝添加量是预聚物总质量的0.2～5％。
如上所述的甲基膦酸二甲酯是预聚物总质量的20～100％。
如上所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂的分子量为1000～14000，热分解温度270～340℃。
实施例1在干燥的反应釜中装有搅拌器、温度计和冷凝管。先将100kg氨丙基三乙氧基硅烷和200kg苯基缩水甘油醚在500r/min转速下搅拌至分散均匀，加热至80℃，氮气氛围反应12h，再加入2％无水氯化铝，然后加入150kg甲基膦酸二甲酯，在150℃条件下反应15h，100℃条件下减压蒸馏5h，得阻燃剂，见图1所示。
实施例2在干燥的反应釜中装有搅拌器、温度计和冷凝管。先将100kg氨丙基三乙氧基硅烷和500kg苯基缩水甘油醚在600r/min转速下搅拌至分散均匀，加热至80℃，氮气氛围反应12h，再加入2％无水氯化铝，然后加入150kg甲基膦酸二甲酯，在150℃条件下反应15h，100℃条件下减压蒸馏5h，得阻燃剂。
实施例3在干燥的反应釜中装有搅拌器、温度计和冷凝管。先将100kg氨丙基三乙氧基硅烷和600kg苯基缩水甘油醚在800r/min转速下搅拌至分散均匀，加热至80℃，氮气氛围反应12h，再加入2％无水氯化铝，然后加入150kg甲基膦酸二甲酯，在150℃条件下反应15h，100℃条件下减压蒸馏5h，得阻燃剂。
实施例4在干燥的反应釜中装有搅拌器、温度计和冷凝管。先将100kg氨丙基三乙氧基硅烷和200kg苯基缩水甘油醚在300r/min转速下搅拌至分散均匀，加热至80℃，氮气氛围反应12h，再加入2％无水氯化铝，然后加入100kg甲基膦酸二甲酯，在150℃条件下反应15h，100℃条件下减压蒸馏5h，得阻燃剂。
实施例5在干燥的反应釜中装有搅拌器、温度计和冷凝管。先将100kg氨丙基三乙氧基硅烷和200kg苯基缩水甘油醚在500r/min转速下搅拌至分散均匀，加热至80℃，氮气氛围反应12h，再加入5％无水氯化铝，然后加入200kg甲基膦酸二甲酯，在150℃条件下反应15h，100℃条件下减压蒸馏5h，得阻燃剂。
实施例6在干燥的反应釜中装有搅拌器、温度计和冷凝管。先将100kg氨丙基三乙氧基硅烷和200kg苯基缩水甘油醚在500r/min转速下搅拌至分散均匀，加热至80℃，氮气氛围反应12h，再加入4％无水氯化铝，然后加入300kg甲基膦酸二甲酯，在150℃条件下反应15h，100℃条件下减压蒸馏5h，得阻燃剂。
本发明适用于聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝的阻燃剂。因此，本方案发明人采用上述制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂(实施例1-6)为例，将其应用于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂中。分别取上述阻燃剂、热稳定剂和PET树脂以不同比例混合均匀后，用螺杆挤出造粒，再将造好的粒子采用纺丝机拉丝，测试其阻燃性能，部分试验结果如表1、表2、表3所示；此外，取实施例6中的聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂做热重分析，得到该阻燃剂的热分解温度为270～340℃，见图2所示。
表1为实施例1-6(添加量5％)阻燃PET纤维的阻燃性能和抑烟性能数据
表2为实施例1-6(添加量8％)阻燃PET纤维的阻燃性能和抑烟性能数据
表3为实施例1-6(添加量10％)阻燃PET纤维的阻燃性能和抑烟性能数据
根据表1、表2、表3可以看出，本发明的聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝用阻燃剂对聚对苯二甲酸乙二醇酯具有优异的阻燃和抑烟性能以及较佳的防熔滴性能。同时，试验中还发现此类阻燃剂对聚对苯二甲酸乙二醇酯具有较佳的可纺性能，对力学性能损害小，优异的耐水洗和持久阻燃性能，即可用作绿色环保阻燃剂。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。
