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1、(10)申请公布号 CN 103451761 A(43)申请公布日 2013.12.18CN103451761A*CN103451761A*(21)申请号 201310356115.X(22)申请日 2013.08.15D01F 6/84(2006.01)C08G 63/692(2006.01)C08G 63/688(2006.01)D01D 5/08(2006.01)D01D 10/00(2006.01)D01D 5/22(2006.01)(71)申请人苏州龙杰特种纤维股份有限公司地址 215600 江苏省苏州市张家港经济技术开发区振兴路19号苏州龙杰特种纤维股份有限公司(72)发明人徐醒我。
2、 关乐 赵满才(54) 发明名称一种磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维及其生产方法(57) 摘要一种磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维的生产方法，其特征在于：在聚酯共聚过程中，加入磷系阻燃剂及含金属磺酸盐的间苯二甲酸成分，其中相对于聚酯纤维重量，磷系阻燃剂的磷原子含量为50015000ppm，含金属磺酸盐的间苯二甲酸成分的含量为0.5mol5.0mol，然后将形成的阻燃阳离子可染聚酯，进行熔融纺丝，纺丝温度为260295。(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书12页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书12页(10)申请公布号 CN 103451761 ACN 1。
3、03451761 A1/2页21.一种磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维，其特征在于：其主体中含有化学式1或化学式2的磷系阻燃成分以及含硫共聚酯切片,其中相对于聚酯纤维重量，磷系阻燃剂的磷原子含量为50015000ppm，相对于含硫共聚酯切片硫元素含量为0.051.50wt。化学式1化学式1中的R1、R2是氢原子或C1C10的羟基亚烷基；化学式2：化学式2中的R3是C1C6的烷基或C6C9的芳基；R4是C1C6的亚烷基；R5和R6是氢原子或C2C4的羟基亚烷基。2.根据权利要求1所述的磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维，其特征在于：相对于聚酯纤维重量，磷系阻燃剂磷原子的含量优选为25008000ppm。3.根。
4、据权利要求1所述的磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维，其特征在于：含硫共聚酯切片中，所述硫元素来自于如下式所示通式结构的含磺酸盐基的间苯二甲酸化合物R1、R2为C1C15的开链或环状烷基，M是碱金属钠、锂或钾。4.根据权利要求3所述的磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维，其特征在于：相对于聚酯纤维重量，含金属磺酸盐的间苯二甲酸成分含量优选为1.0mol3.0mol。5.根据权利要求1、2或3所述的磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维，其特征在于：纤维具有如下特性，(1)0.515dtex的单丝纤度；(2)1.8cN/dtex4.5cN/dtex的强度。6.一种权利要求1所述的磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维的生产方法，其特征在。
5、于：在聚酯共聚过程中，加入磷系阻燃剂及含金属磺酸盐的间苯二甲酸成分，其中相对于聚酯纤维重量，磷系阻燃剂的磷原子含量为50015000ppm，含金属磺酸盐的间苯二甲酸成分的含量为0.5mol5.0mol，然后将形成的阻燃阳离子可染聚酯，进行熔融纺丝，纺丝温度权 利 要 求 书CN 103451761 A2/2页3为260295。7.根据权利要求6所述的磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维的生产方法，其特征在于：熔融纺丝制成取向丝，再经过假捻热拉伸加工，制得阻燃阳离子可染聚酯纤维DTY假捻丝。8.根据权利要求6所述的磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维的生产方法，其特征在于：熔融纺出的丝束通过喷丝板喷出、冷却后，以8。
6、004000m/min的速度经过第一热辊，以30006000m/min的速度经过第二热辊后卷取，从而制得阻燃阳离子可染聚酯纤维FDY延伸丝。权 利 要 求 书CN 103451761 A1/12页4一种磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维及其生产方法技术领域0001 本发明涉及一种阻燃阳离子可染聚酯纤维及其制造方法。背景技术0002 聚酯纤维(即涤纶)具有强度高，弹性好，抗皱性强，尺寸稳定，耐磨性佳、化学性能稳定，易洗快干，耐热性和耐气候性优良等性能，所以近代以来跃居为全球产量最大，应用最广的纤维品种。但是由于普通PET的极限氧指数为2024，可在通常条件下燃烧，而且在燃烧或者高温下还会熔融滴落，因而限。
7、制了其在航空、娱乐场所、家饰装潢材料及某些特殊行业场合的应用。0003 目前阻燃聚酯纤维主要通过以下几种方法制得，第一种是在纤维的表面用阻燃剂进行处理；第二种是添加阻燃剂进行共混改性；第三种是使用阻燃材料进行共聚反应。第一种方法尽管在制造成本上有优势但存在不耐洗涤等耐久性差的缺点；第二种方法由于添加了阻燃剂，存在黏度和颜色差异，可能导致可纺性不良及物理性能降低等问题；第三种方法是通过共聚反应制造阻燃聚酯，其阻燃耐久性好，可纺性好且具有较好的物理机械性能。0004 在阻燃剂方面，很多专利都涉及到了卤素系的阻燃剂。虽然此类阻燃剂在添加后，确实能起到较好的阻燃效果，但是存在相当严重的缺点：聚合物的颜。
8、色变差，耐光性能降低，且在燃烧过程中产生有毒气体，严重污染大气环境。而磷系阻燃剂则克服了卤素阻燃剂的一些缺点，不但阻燃效率高，而且能有效降低腐蚀或有毒气体的释放。0005 从磷系阻燃剂结合方式分，一种是以磷原子直接与主链结合形成主链磷还有一种是以磷原子与侧链结合形成侧链磷，阻燃效果以主链为优，但是侧链磷阻燃剂的加入使得聚酯的耐染色性与耐水解性能优于主链磷。目前侧链含磷阻燃剂主要是通过制备含磷的环氧树脂将磷元素引入，其中以0006 0007 10-氧化-(9，10-2氢-9-氧-10-磷)杂菲(DOPO)为优，因为是刚硬环磷结构，是一个性质相当不错的阻燃剂。由于DOPO结构中P-H的氢为一活性原。
9、子，可将DOPO直接导入环氧树脂的主体，专利CN200410084108.X中涉及一种侧链磷阻燃剂，0008 说 明 书CN 103451761 A2/12页50009 这种阻燃剂是采用DOPO与衣康酸(ITA)或它的衍生物进行米歇尔加成合成，但是由于与磷原子相连亚甲基的存在，使得侧链变长，磷原子与主链距离较远，阻燃性能受到影响；同时长侧链磷阻燃剂的引入使得聚酯大分子结构疏松，结构规整性受影响，使其结晶困难，熔点降低，影响丝的成形和物性；并且衣康酸及其衍生物的合成成本较高。0010 另外由于PET分子结构规整，结晶度和取向度较高，无易染官能团，极性较小，缺乏亲水性，在聚酯长链分子间没有可适当容。
10、纳染料分子的间隙，因此染料粒子不易进入纤维，其染色性差，可使用染料的种类少，只能采用分散染料载体染色、高温染色及热熔染色等方法，但是生产条件苛刻，生产成本高，而且产品颜色不理想。发明内容0011 本发明的目的是提供一种具有良好的阻燃效果和染色性的磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维及其生产方法。0012 本发明的技术解决方案：0013 一种磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维，主体中含有化学式1或化学式2的磷系阻燃成分以及含硫共聚酯切片,其中相对于聚酯纤维重量，磷系阻燃剂的磷原子含量为50015000ppm，相对于含硫共聚酯切片硫元素含量为0.051.50wt。0014 化学式10015 0016 化学式1中的R。
11、1、R2是氢原子或C1C10的羟基亚烷基；0017 化学式2：0018 0019 化学式2中的R3是C1C6的烷基或C6C9的芳基；R4是C1C6的亚烷基；R5和R6是氢原子或C2C4的羟基亚烷基。说 明 书CN 103451761 A3/12页60020 这种阻燃剂(化学式1)使得P原子直接与主链相连，改善了阻燃性能，而且不会影响聚酯大分子的结构规整性，丝的物性与普通PET相当，且在相同P原子含量的条件下，所需阻燃剂的量更少。0021 磷系阻燃剂磷原子的含量优选为25008000ppm。0022 所述含硫共聚酯切片中，所述硫元素来自于如下式所示通式结构的含磺酸盐基的间苯二甲酸化合物含金属磺酸。
12、盐的间苯二甲酸成分是具有如下通式结构的化合物：0023 0024 R1、R2为C1C15的开链或环状烷基，M是碱金属钠、锂或钾。0025 含金属磺酸盐的间苯二甲酸成分含量优选为1.0mol3.0mol。0026 所述的磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维，具有如下特性，0027 (1)0.515dtex的单丝纤度；0028 (2)1.8cN/dtex4.5cN/dtex的强度。0029 一种磷系阻燃阳离子可染聚酯纤维的生产方法，在聚酯共聚过程中，加入磷系阻燃剂及含金属磺酸盐的间苯二甲酸成分，其中相对于聚酯纤维重量，磷系阻燃剂的磷原子含量为50015000ppm，含金属磺酸盐的间苯二甲酸成分的含量为0.5。
13、mol5.0mol，然后将形成的阻燃阳离子可染聚酯，进行熔融纺丝，纺丝温度为260295。0030 熔融纺出的丝束可以先制成预取向丝，再经过假捻热拉伸加工，从而制得阻燃阳离子可染聚酯纤维DTY假捻丝。0031 熔融纺出的丝束也可以通过喷丝板喷出、冷却后，以8004000m/min的速度经过第一热辊，以30006000m/min的速度经过第二热辊后卷取，从而制得阻燃阳离子可染聚酯纤维FDY延伸丝。0032 本发明所得纤维具有良好的阻燃效果和染色性。0033 这种改性聚酯纤维，其中含磺酸盐基的间苯二甲酸含量为0.55.0mol，其中优选为1.0mol3.0mol。含磺酸金属盐基的间苯二甲酸成分采用。
14、5-磺酸金属基-间苯二甲酸二甲酯(SIPM)或用5-磺酸金属基-间苯二甲酸乙二醇酯(SIPE)。其中优选SIPE，对于SIPE中的金属成分，可以使用钠、钾、锂等碱金属元素，但最优选是钠。5-磺酸金属基-间苯二甲酸乙二醇酯的含量对熔融纺丝稳定性有很大影响，如果SIPE大于5.0mol，会因SIPE的电荷作用而产生增粘、凝胶化，可纺性下降；如果SIPE小于0.5mol，共聚体就失去了碱液易溶特性。只有含量处于0.55.0mol范围内，才能够实现共聚体的易碱溶特性有能避免增粘和凝胶化的发生。0034 关于纤维中磷系阻燃剂中P的含量优选为50015000ppm，优选磷原子含量为25008000ppm，。
15、当含量小于500ppm时，阻燃性能不明显；而当含量大于15000ppm时，阻燃性能优良，但制造成本大大增大，纤维的物理性能显著降低。只有当P含量处于50015000ppm范围内，纤维的阻燃性能优且纤维的物性与普通PET相当。说 明 书CN 103451761 A4/12页70035 染色性能分析0036 染色处方：0037 染料：阳离子蓝CB546，染料对纤维的重量百分比1，浴比：130。0038 染色流程：0039 0040 上染百分率的测定：0041 取上述染色流程前染液，测定其吸光度A0，再取样布染色后染液，测定其吸光度A1，根据(A0-A1)/A0100，即为上染百分率。0042 阻燃。
16、性能测定0043 所述的阻燃评价方法可以采用JIS标准A-4法，D法0044 燃烧A-4法：0045 样品尺寸：筒编物或织物(8.9*25.4cm)0046 实验条件：炎高：38mm0047 着火时间：3S0048 评价燃烧长度及残炎时间。0049 燃烧D法(接炎法)0050 样品尺寸：筒编物或织物(幅长10cm，重量为1g)0051 评价标准：接炎次数大于3次的为难燃产品。0052 本专利涉及的纤维接炎次数达到3次以上。0053 本发明所述阻燃阳离子可染聚酯纤维具有良好的可纺性能，物理性能与一般聚酯纤维相近。制得的纤维纤度细、强力大，并具有阻燃性能及良好的可染性。另外该方法生产成本低，易于操。
17、作。0054 下面结合实施例对本发明作进一步说明：具体实施方式 ：0055 实施例1：0056 以对苯二甲酸及乙二醇为聚合单体，在共聚过程中加入磷系阻燃剂及含磺酸盐基的间苯二甲酸成分，其中磷系阻燃剂的结构为0057 说 明 书CN 103451761 A5/12页80058 添加量为6000ppm。其中含磺酸金属盐基的间苯二甲酸成分采用5-磺酸钠-间苯二甲酸乙二醇酯，添加量为2.0mol。制成切片进行熔融纺丝，制得纤维原丝，并进一步经卷绕拉伸、网络等得到阻燃阳离子可染聚酯长丝，即阻燃阳离子可染聚酯纤维；纺丝温度290，纺丝速度为2700m/min，后道DTY倍率为1.88倍，加热器温度在170。
18、，强度3.6cN/dtex，断裂伸长率26。将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行筒编加工，染色，评价其上染率；将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行织物加工，评价其阻燃性。0059 实施例2：0060 以对苯二甲酸及乙二醇为聚合单体，在共聚过程中加入磷系阻燃剂及含磺酸盐基的间苯二甲酸成分，其中磷系阻燃剂的结构为0061 0062 添加量为6000ppm。其中含磺酸金属盐基的间苯二甲酸成分采用5-磺酸钠-间苯二甲酸乙二醇酯，添加量为2.0mol。制成切片进行熔融纺丝，制得纤维原丝，并进一步经卷绕拉伸、网络等得到阻燃阳离子可染聚酯长丝，即阻燃阳离子可染聚酯纤维；纺丝温度285，纺丝速度为2700m/mi。
19、n，后道DTY倍率为1.86倍，加热器温度在170，强度3.6cN/dtex，断裂伸长率27。将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行筒编加工，染色，评价其上染率；将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行织物加工，评价其阻燃性。0063 实施例3：0064 以对苯二甲酸及乙二醇为聚合单体，在共聚过程中加入磷系阻燃剂及含磺酸盐基的间苯二甲酸成分，其中磷系阻燃剂的结构为0065 0066 添加量为6000ppm。其中含磺酸金属盐基的间苯二甲酸成分采用5-磺酸钠-间说 明 书CN 103451761 A6/12页9苯二甲酸乙二醇酯，添加量为2.0mol。制成切片进行熔融纺丝，制得纤维原丝，并进一步经卷绕拉伸、网。
20、络等得到阻燃阳离子可染聚酯长丝，即阻燃阳离子可染聚酯纤维；纺丝温度290，纺丝速度为2700m/min，后道DTY倍率为1.88倍，加热器温度在170，强度3.8cN/dtex，断裂伸长率24。将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行筒编加工，染色，评价其上染率；将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行织物加工，评价其阻燃性。0067 实施例4：0068 以对苯二甲酸及乙二醇为聚合单体，在共聚过程中加入磷系阻燃剂及含磺酸盐基的间苯二甲酸成分，其中磷系阻燃剂的结构为0069 0070 添加量为500ppm。其中含磺酸金属盐基的间苯二甲酸成分采用5-磺酸钠-间苯二甲酸乙二醇酯，添加量为2.0mol。制成切片进。
21、行熔融纺丝，制得纤维原丝，并进一步经卷绕拉伸、网络等得到阻燃阳离子可染聚酯长丝，即阻燃阳离子可染聚酯纤维；纺丝温度290，纺丝速度为2700m/min，后道DTY倍率为1.87倍，加热器温度在170，强度3.8cN/dtex，断裂伸长率27。将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行筒编加工，染色，评价其上染率；将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行织物加工，评价其阻燃性。0071 实施例5：0072 以对苯二甲酸及乙二醇为聚合单体，在共聚过程中加入磷系阻燃剂及含磺酸盐基的间苯二甲酸成分，其中磷系阻燃剂的结构为0073 0074 添加量为3000ppm。其中含磺酸金属盐基的间苯二甲酸成分采用5-磺酸钠-间。
22、苯二甲酸乙二醇酯，添加量为2.0mol。制成切片进行熔融纺丝，制得纤维原丝，并进一步经卷绕拉伸、网络等得到阻燃阳离子可染聚酯长丝，即阻燃阳离子可染聚酯纤维；纺丝温度290，纺丝速度为2700m/min，后道DTY倍率为1.88倍，加热器温度在170，强度3.8cN/dtex，断裂伸长率26。将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行筒编加工，染色，评价其上染率；将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行织物加工，评价其阻燃性。0075 实施例6：0076 以对苯二甲酸及乙二醇为聚合单体，在共聚过程中加入磷系阻燃剂及含磺酸盐基说 明 书CN 103451761 A7/12页10的间苯二甲酸成分，其中磷系阻燃剂的。
23、结构为0077 0078 添加量为8000ppm。其中含磺酸金属盐基的间苯二甲酸成分采用5-磺酸钠-间苯二甲酸乙二醇酯，添加量为2.0mol。制成切片进行熔融纺丝，制得纤维原丝，并进一步经卷绕拉伸、网络等得到阻燃阳离子可染聚酯长丝，即阻燃阳离子可染聚酯纤维；纺丝温度290，纺丝速度为2700m/min，后道DTY倍率为1.88倍，加热器温度在170，强度3.6cN/dtex，断裂伸长率25。将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行筒编加工，染色，评价其上染率；将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行织物加工，评价其阻燃性。0079 实施例7：0080 以对苯二甲酸及乙二醇为聚合单体，在共聚过程中加入磷系阻。
24、燃剂及含磺酸盐基的间苯二甲酸成分，其中磷系阻燃剂的结构为0081 0082 添加量为15000ppm。其中含磺酸金属盐基的间苯二甲酸成分采用5-磺酸钠-间苯二甲酸乙二醇酯，添加量为2.0mol。制成切片进行熔融纺丝，制得纤维原丝，并进一步经卷绕拉伸、网络等得到阻燃阳离子可染聚酯长丝，即阻燃阳离子可染聚酯纤维；纺丝温度280，纺丝速度为2700m/min，后道DTY倍率为1.88倍，加热器温度在160，强度3.3cN/dtex，断裂伸长率24。将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行筒编加工，染色，评价其上染率；将制得的阻燃阳离子可染聚酯纤维进行织物加工，评价其阻燃性。0083 实施例8：0084 以对苯二甲酸及乙二醇为聚合单体，在共聚过程中加入磷系阻燃剂及含磺酸盐基的间苯二甲酸成分，其中磷系阻燃剂的结构为0085 说 明 书CN 103451761 A10。