一种阻燃聚酰胺66复合纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于阻燃聚酰胺纤维合成技术领域，涉及一种阻燃聚酰胺66复合纤维及 其制备方法，特别是涉及一种含磷反应型阻燃剂预聚体嵌段阻燃聚酰胺66复合纤维及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚酰胺纤维是世界上最早投入工业化生产的合成纤维之一，在我国又称为锦纶。 作为合成纤维最早工业化的品种，聚酰胺66纤维以其良好的耐磨性、吸湿性、回弹性、染色 性等优点，在民用和工业用领域都发挥了举足轻重的作用。但是聚酰胺66纤维的极限氧指 数只有21~23%，阻燃性能较差，严重限制了它的应用，因此阻燃聚酰胺66纤维的研究已 成为目前的热点问题。
[0003] 聚酰胺纤维及纺织品的阻燃方法大致分为原丝阻燃改性和阻燃后整理两大类。阻 燃后整理方法适用范围广，工艺简单，但存在阻燃持久性差和织物耐洗性差的缺点。原丝阻 燃改性又分为共混改性和共聚改性，共混改性是使用添加型阻燃剂使其具有阻燃功能的方 法，具有操作方便，适用面广的特点，但是对纤维的力学性能有较大影响；共聚改性是在聚 酰胺单体聚合时加入具有阻燃性的共聚单体，从而使阻燃共聚单体聚合到聚酰胺大分子中 起到阻燃的作用，但是共聚改性面临着阻燃剂种类少、聚合过程复杂、成本高等缺点，因此 大多处于研究阶段。
[0004] 对聚酰胺纤维来讲，共聚阻燃改性是其阻燃改性的重要方式，通过使用反应型阻 燃剂对聚酰胺进行阻燃改性不仅可以使聚酰胺获得优异的阻燃性能，而且反应型阻燃剂以 化学键的形式键合到聚酰胺的分子主链上，这样就能克服其它阻燃改性方式所带来的阻燃 剂易析出、阻燃效果不持久、对力学性能影响大等缺点。中国专利（公开号CN1266445A)采 用反应型阻燃剂2-羧乙基苯基次膦酸（CEPPA)与66盐共聚制成阻燃聚酰胺66聚合物，将 阻燃剂分子结合到聚酰胺66分子链上提高了产品阻燃持久性，进而制得阻燃聚酰胺66纤 维。但是共聚阻燃也存在缺点，共聚阻燃的阻燃剂通常无规分布在高聚物基体中，对于无规 共聚物来说，随着非结晶共聚单体（阻燃剂）含量的增加，熔点单调下降，也就是说随阻燃 剂含量的增多，高聚物基体熔点逐渐降低，这样就限制了聚酰胺66的使用。
[0005] 复合纺丝是将两种或两种以上成纤高聚物的熔体或浓溶液，利用组分、配比、粘度 或品种的不同，同时通过一个具有特殊分配系统的喷丝头，在同一纺丝孔中喷出而成为一 根纤维，并相互汇集成预先设定的纤维截面形状。复合纺丝已成为日益重要而又普遍采用 的纤维物理改性技术，复合纤维具有三维立体卷曲、高蓬松性和覆盖性的特点，利用复合纺 丝可以制成具有阻燃改性的特殊功能纤维，主要用于毛织物、保暖絮绒填充料、非织造布、 医疗卫生用品和特殊工作服等。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种阻燃聚酰胺66复合纤维及其制备方法，特别是提供一 种含磷阻燃剂预聚体嵌段阻燃聚酰胺66复合纤维及其制备方法。本发明将阻燃剂先处理 成阻燃剂预聚体，再将阻燃剂预聚体与聚酰胺66预聚体共聚得到嵌段阻燃聚酰胺66共聚 物，将阻燃聚酰胺66共聚物铸带、切粒、干燥后，与其它成纤聚合物切片按一定的比例经复 合纺丝装置熔融复合纺丝，制备阻燃聚酰胺66复合纤维。该阻燃聚酰胺66复合纤维既具 有良好的阻燃性能，又保持了其耐高温的使用性能，这是因为对于嵌段共聚物，当共聚单体 (阻燃剂）含量增至很大时，熔点仍然保持不变。同时，嵌段共聚物克服了无规共聚对材料 晶体结构破坏大的缺点，与普通聚酰胺66复合纤维相比，阻燃聚酰胺66复合纤维的熔点和 结晶性能均无明显变化，其加工和力学性能也没有大的变化。将本发明的阻燃聚酰胺66复 合纤维沸水处理48小时，其力学性能和阻燃性能与未处理前相比几乎没有变化。因此，本 发明得到的阻燃聚酰胺66复合纤维可以用于毛织物、保暖絮绒填充料、非织造布、医疗卫 生用品和特殊工作服等。
[0007] 本发明的一种阻燃聚酰胺66复合纤维，其由阻燃聚酰胺66和成纤聚合物熔融复 合纺丝而成，阻燃聚酰胺66分子结构式为： 1V4
[0012] 所述&、R3为直链、支化或环状的CC15的亚烷基；R2、R4为直链、支化或环状的 (；~C15的烷基或芳基；R5、&为直链的C广C15的亚烷基。
[0013] 作为优选的技术方案：
[0014] 如上所述的一种阻燃聚酰胺66复合纤维，其极限氧指数在30%以上；断裂强度为 5. 0~6.OcN/dtex，断裂伸长率30~40%，杨氏模量为30~40cN/dtex;所述成纤聚合物 为聚酰胺、聚酯或聚丙烯。
[0015] 本发明还提供了一种阻燃聚酰胺66复合纤维的制备方法，首先将阻燃剂与二元 胺或二元醇缩聚得到阻燃剂预聚体，然后将阻燃剂预聚体与聚酰胺66预聚体发生共聚反 应，得到嵌段阻燃聚酰胺66共聚物，阻燃聚酰胺66共聚物经铸带、切粒得到阻燃聚酰胺66 切片，将阻燃聚酰胺66切片与成纤聚合物切片干燥一段时间后，按一定的比例经复合纺丝 装置熔融复合纺丝、牵伸制得阻燃聚酰胺66复合纤维；所述阻燃剂预聚体为粘稠状液体或 者半固体，数均分子量Mn为103~10 4,并且在分子两端为带有羧基、胺基或羟基的活性官 能团；
[0016] 所述阻燃剂的结构为：
[0018] 其中：所述&、R3为直链、支化或环状的C广C15的亚烷基；R2、R4为直链、支化或 环状的(；~C15的烷基或芳基；
[0019] 如上所述的一种阻燃聚酰胺66复合纤维的制备方法，所述二元胺的通式为 H2N-R5-NH2，二元醇的通式为H0-R6-0H;R5、&为直链的C广C15的亚烷基。
[0020] 如上所述的一种阻燃聚酰胺66复合纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
[0021] (1)将阻燃剂、二元胺或二元醇与水混合均匀，在90~130°C下搅拌反应，再升温 至150~180°C进一步聚合，最后减压抽真空，反应结束生成阻燃剂预聚体；所述阻燃剂、二 元胺或二元醇与水的摩尔比为1:0. 8~1. 5:2~2. 5,所得阻燃剂预聚体的两端为具有羧 基、胺基或羟基的活性官能团；
[0022] (2)将90~97质量份66盐、0? 1~1质量份己二酸配成60%~80%的水溶液， 混合均匀加入高压反应釜，升温至210~230°C，压力达1. 7~2.OMPa时，保温保压一段时 间得到聚酰胺66预聚体，聚酰胺66预聚体的数均分子量Mn在103~104,且在聚酰胺66预 聚体的两端分别为羧基和胺基的活性端基，这样聚酰胺66预聚体和阻燃剂预聚体间就有 了可以相互反应的活性端基。
[0023] (3)在1. 7~2.OMPa压力下将3~9质量份阻燃剂预聚体加入聚酰胺66预聚体 中，升温至240~260°C，并在一段时间内缓慢放出釜内气体至常压，此时阻燃剂预聚体与 聚酰胺66预聚体开始发生共聚反应，两预聚体之间的活性端基之间相互反应，分子链逐渐 增长，生成嵌段聚酰胺66共聚物；
[0024] (4)再次升温至260~275°C，抽真空到_0. 05~-0.IMPa，保持一段时间后停止搅 拌，静置出料，反应产物即为阻燃聚酰胺66共聚物，由于反应过程中会产生少量水，抑制反 应的进行，抑制分子链的增长，此时抽真空除去多余水分，使得聚合物分子量进一步提高。
[0025] (5)将阻燃聚酰胺66切片与成纤聚合物切片干燥一段时间后，按一定的比例加入 到复合纺丝装置进行熔融复合纺丝、牵伸，得到阻燃聚酰胺66复合纤维。
[0026] 如上所述的一种阻燃聚酰胺66复合纤维的制备方法，所述步骤（1)中，混合均匀 2~3小时，搅拌反应2~3小时，进一步聚合2~3小时；所述步骤⑵中升温前先通入 队排出空气，密闭升温；所述步骤（2)中保温保压一段时间是指保持1~3小时；所述步骤 (3)中放气一段时间是指2~4小时。
[0027] 如上所述的一种阻燃聚酰胺66复合纤维的制备方法，所述步骤（4)中抽真空保持 一段时间是指保持〇. 5~1小时。