一种mca阻燃聚酰胺6纤维及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种MCA阻燃聚酰胺6纤维及其制备方法，按重量份数，纤维的原料组分为：己内酰胺72.32-85.66份，二羧酸的三聚氰胺盐5.44-10.88份，有机二胺的氰尿酸盐4.9～9.8份；水4～7份。制备为：按重量份数，将原料混合，搅拌并加热至250-270℃，压力达到0.5-0.8MPa，保温保压2-3h，然后卸压后继续反应3-4h，减压抽真空，得到MCA阻燃剂聚酰胺6切片；将上述MCA阻燃剂聚酰胺6切片进行固相缩聚、熔融纺丝，即得MCA阻燃聚酰胺6纤维。本发明的MCA阻燃材料绿色环保，MCA原位聚合简化了制备工艺，成本低。
【专利说明】—种MCA阻燃聚酰胺6纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于阻燃纤维及其制备领域，特别涉及一种MCA阻燃聚酰胺6纤维及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚酰胺6纤维又称锦纶6是一种应用广泛，性能优良的合成纤维，具有耐磨性好、耐多次变形性、回弹性高、耐低温性、耐碱化学稳定性和易染色性，这些性能都是其它一般的化纤所不能比拟的。聚酰胺6纤维主要用来做地毯、装饰布、货物覆盖布、运输带，军队中的背包、被服及帐篷等。随着经济的发展，人民生活水平的提高，中档次的锦纶地毯在中国也会越来越普及。同其它化学纤维一样，聚酰胺6纤维也存在易燃的缺点。这也限制了锦纶6的应用。阻燃锦纶6的研究、生产及应用已成为一个非常迫切需要解决的问题。
[0003]阻燃锦纶6的研究及工业化产品都少有报道，中国专利(201220122279.7)报道了一种制备阻燃锦纶6地毯丝的方法，该法将所述地毯纱是由三束颜色不同的第一锦纶6膨体纤维、第二锦纶6膨体纤维和阻燃纤维构成的单纱，这种方法虽然提高了阻燃性能，但却并非锦纶6的自身阻燃导致的，没有纺制出阻燃锦纶6单丝，因此需要一种新的方法和技术来研究出阻燃锦纶6单丝。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种MCA阻燃聚酰胺6纤维及其制备方法，该发明的MCA阻燃材料绿色环保，MCA原位聚合简化了制备工艺，成本低；MCA原位聚合使得阻燃成分以纳米尺寸均匀分布于聚酰胺6纤维中，阻燃效率提高。
[0005]本发明的一种MCA阻燃聚酰胺6纤维，按重量份数，所述MCA阻燃聚酰胺6纤维的原料组分为:己内酰胺72.32-85.66份，二羧酸的三聚氰胺盐5.44-10.88份，有机二胺的氰尿酸盐4.9?9.8份；水4?7份。
[0006]所述二羧酸的三聚氰胺盐的制备方法为:将等摩尔二羧酸和三聚氰胺，在80-95°C条件下，搅拌反应l_5h离心过滤、干燥得到二羧酸的三聚氰胺盐。
[0007]所述有机二胺的氰尿酸盐的制备方法为:将等摩尔有机二胺和氰尿酸，在50-80°C下条件下，搅拌反应l_5h离心过滤、干燥得到有机二胺的氰尿酸盐。
[0008]所述二羧酸的三聚氰胺盐为己二酸三聚氰胺盐、间苯二甲酸三聚氰胺盐中的一种；有机二胺的氰尿酸盐为氰尿酸己二胺盐、氰尿酸间苯二胺盐中的一种。
[0009]本发明的一种MCA阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，包括:
[0010](I)按重量份数，将己内酰胺72.32-85.66份，二羧酸的三聚氰胺盐5.44-10.88份，有机二胺的氰尿酸盐4.9-9.8份；水4-7份混合，搅拌并加热至250-270°C，压力达到0.5-0.8MPa，保温保压2_3h，然后卸压后继续反应3_4h，减压抽真空除去小分子，得到MCA阻燃剂聚酰胺6切片；
[0011](2)将上述MCA阻燃剂聚酰胺6切片进行固相缩聚增粘、熔融纺丝，即得MCA阻燃聚酰胺6纤维。
[0012]所述步骤(I)中二羧酸的三聚氰胺盐和有机二胺的氰尿酸盐的摩尔比为1:1，以保证官能团数量相等，不影响后续聚合分子量。
[0013]所述步骤(I)中搅拌速率为100?400r/min。
[0014]所述步骤(I)的反应在反应釜中进行。
[0015]所述步骤⑵中固相缩聚反应温度为170_200°C，缩聚反应时间为12_36h。
[0016]通过固相缩聚提高阻燃聚酰胺6分子量。
[0017]所述步骤(2)中熔融纺丝的温度为260-265°C，纺速为800-1000m/min，牵伸倍数3.0_4.0 ο
[0018]本发明中在己内酰胺中加入二羧酸的三聚氰胺盐、有机二胺的氰尿酸盐，并以水为介质，进行分散混合，原位聚合得到阻燃聚酰胺6切片，这样可以使部分阻燃成分接到聚酰胺6链上，而原位形成的MCA可以均匀分散在聚酰胺6基体中，再通过固相缩聚法增加聚合物分子量，制得阻燃性能优良、力学性能良好的聚酰胺6切片，最后通过熔融纺丝制备阻燃聚酰胺6纤维，纤维阻燃性能良好。
_9] 有益.效果
[0020](I)本发明的MCA阻燃材料绿色环保，MCA原位聚合简化了制备工艺，成本低；[0021 ] (2)本发明的MCA原位聚合使得阻燃成分以纳米尺寸均匀分布于聚酰胺6纤维中，阻燃效率提高；
[0022](3)本发明制备的聚酰胺6纤维的阻燃性能和力学性能优良，有一定的应用前景。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0024]实施例1
[0025]取等摩尔己二酸和三聚氰胺，在80°C下搅拌反应4h离心过滤、干燥得到己二酸三聚氰胺盐。取等摩尔己二胺和氰尿酸在60°C下搅拌反应3h离心过滤、干燥得到氰尿酸己二胺盐。按重量份计，在聚合釜中，投入72.32份己内酰胺、10.88份己二酸三聚氰胺盐、9.8份氰尿酸己二胺盐、7份的水，升温熔融搅拌，在温度为250°C、压力0.5MPa时反应3h，后期卸压至常压后反应4小时，最后减压抽真空除去小分子，出料切粒、萃取得到MCA阻燃聚酰胺6切片，将干燥后的阻燃PA6切片在170°C固相缩聚36h以增加分子量，极限氧指数可达27以上。采用温度为260°C、纺速800m/min时熔融纺丝并牵伸冷却制备阻燃PA6纤维。
[0026]实施例2
[0027]取等摩尔己二酸和三聚氰胺，在90°C下搅拌反应2h，过滤、干燥得到己二酸三聚氰胺盐。取等摩尔己二胺和氰尿酸在70°C下搅拌反应2.5h离心过滤、干燥得到氰尿酸己二胺盐。按重量份计，在聚合釜中，投入5.44份己二酸三聚氰胺盐、4.9份氰尿酸己二胺盐、并85.66份己内酰胺置于釜中，升温熔融搅拌，通入N2排除空气，密闭升温至270°C、压力为0.80Mpa时反应3小时后卸压至常压继续反应4小时，最后抽真空至-0.05MPa后缩聚1.5h后挤出、切料、萃取、干燥，再在200°C时固相缩聚12h，获得阻燃聚酰胺6切片，极限氧指数可达27以上。采用温度为265°C、纺速1000m/min时熔融纺丝并牵伸冷却制备阻燃PA6纤维。
[0028]实施例3
[0029]取等摩尔间苯二甲酸和三聚氰胺，在90°C下搅拌反应2.5h，过滤、干燥得到间苯二甲酸三聚氰胺盐。取等摩尔间苯二胺和氰尿酸在60°C下搅拌反应3h离心过滤、干燥得到氰尿酸间苯二胺盐。按重量份计，在聚合釜中，投入77.47份己内酰胺、10.23份间苯二甲酸三聚氰胺盐、8.30份氰尿酸间苯二胺盐、4份水，升温熔融搅拌，在250°C、压力为0.8MPa时反应3h，通过卸压至常压后继续反应4h，最后减压抽真空去除水分子，出料切粒、萃取获得MCA阻燃聚酰胺6切片。将干燥后的阻燃PA6切片在200°C固相缩聚36h以增加分子量，其极限氧指数可达27以上。采用温度为265°C、纺速800m/min时熔融纺丝并牵伸冷却制备阻燃PA6纤维。
[0030]实施例4
[0031]取等摩尔间苯二甲酸和三聚氰胺，在90°C下搅拌反应2.5h，过滤、干燥得到间苯二甲酸三聚氰胺盐。取等摩尔间苯二胺和氰尿酸在70°C下搅拌反应2.5h离心过滤、干燥得到氰尿酸间苯二胺盐。按重量份计，在聚合釜中，投入8.76份间苯二甲酸三聚氰胺盐、7.12份氰尿酸间苯二胺盐，及84.12份己内酰胺置于釜中，升温熔融搅拌均匀通入N2排除空气，密闭升温至260°C，压力为0.70Mpa时反应3h，然后缓慢降压至常压继续反应4h，最后抽真空至-0.06MPa时反应1.5h后挤出、切料、萃取、干燥，并在温度为190°C时固相缩聚12h，获得阻燃聚酰胺6切片，其极限氧指数可达27以上。采用温度为265°C、纺速800m/min时熔融纺丝并牵伸冷却制备阻燃PA6纤维。
【权利要求】
1.一种MCA阻燃聚酰胺6纤维，其特征在于:按重量份数，所述MCA阻燃聚酰胺6纤维的原料组分为:己内酰胺72.32-85.66份，二羧酸的三聚氰胺盐5.44-10.88份，有机二胺的氰尿酸盐4.9?9.8份；水4_7份。
2.根据权利要求1所述的一种MCA阻燃聚酰胺6纤维，其特征在于:所述二羧酸的三聚氰胺盐的制备方法为:将等摩尔二羧酸和三聚氰胺，在80-95°C条件下，搅拌反应l_5h离心过滤、干燥得到二羧酸的三聚氰胺盐。
3.根据权利要求1所述的一种MCA阻燃聚酰胺6纤维，其特征在于:所述有机二胺的氰尿酸盐的制备方法为:将等摩尔有机二胺和氰尿酸，在50-80°C下条件下，搅拌反应l_5h离心过滤、干燥得到有机二胺的氰尿酸盐。
4.根据权利要求1所述的一种MCA阻燃聚酰胺6纤维，其特征在于:所述二羧酸的三聚氰胺盐为己二酸三聚氰胺盐、间苯二甲酸三聚氰胺盐中的一种；有机二胺的氰尿酸盐为氰尿酸己二胺盐、氰尿酸间苯二胺盐中的一种。
5.一种如权利要求1-4任一所述的MCA阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，包括: (1)将己内酰胺，二羧酸的三聚氰胺盐，有机二胺的氰尿酸盐，水混合，搅拌并加热至250-270°C，压力达到0.5-0.8MPa，保温保压2_3h，然后卸压后继续反应3_4h，减压抽真空，得到MCA阻燃剂聚酰胺6切片； (2)将上述MCA阻燃剂聚酰胺6切片进行固相缩聚、熔融纺丝，即得MCA阻燃聚酰胺6纤维。
6.根据权利要求5所述的一种MCA阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中二羧酸的三聚氰胺盐和有机二胺的氰尿酸盐的摩尔比为1:1。
7.根据权利要求5所述的一种MCA阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中搅拌速率为100?400r/min。
8.根据权利要求5所述的一种MCA阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)的反应在反应釜中进行。
9.根据权利要求5所述的一种MCA阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中固相缩聚反应温度为170-200°C，缩聚反应时间为12-36h。
10.根据权利要求5所述的一种MCA阻燃聚酰胺6纤维的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中熔融纺丝的温度为260-265°C，纺速为800-1000m/min，牵伸倍数3.0-4.0。
【文档编号】C08G69/32GK104294392SQ201410545262
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】肖茹, 沙凯, 陈欣, 谌继宗, 顾莉琴, 王华平, 李细林, 郑晓婷, 黄建华, 曹小玉, 乔家鑫, 李跃, 汤友好, 林华纲 申请人:东华大学, 广东新会美达锦纶股份有限公司