专利名称：一种阻燃防熔滴纤维、其制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阻燃防熔滴纤维、其制备方法及其应用，尤其是一种具有皮芯 结构的阻燃防熔滴纤维。
背景技术：
涤纶(PET)是各种合成纤维中发展最快、产量最高、应用面最广的一种合成纤 维，其纤维纺织品大量用于衣料、窗帘、幕布、床上用品、室内装饰及各种特殊材 料。但是，由于涤纶的极限氧指数(LOI)在21左右，随着纤维织物的广泛应用， 其火灾的潜在危险也日益突出。丙纶(PP)最大的缺点是易燃,受热不但分解燃烧, 而且烙融滴落,熔滴的温度很高,用作服装时使人易受烫伤,同时也限制了其在装饰布 等领域的应用。筑、商业大厦、机场、礼堂、室内娱乐场所、交通运输领域。但是 涤纶属于易燃性纤维，其极限氧指数只有22%左右，不能满足一些领域对阻燃性能 的要求，对其进行阻燃就显得非常必要。尤其重要的是，涤纶燃烧时会产生严重的 熔滴现象，该熔滴虽然能从聚合物基材中带走一部分热量，有利于涤纶的阻燃；但 熔滴却能带来更严重的灾害。首先， 一些带有火焰的熔滴(甚至没有火焰的熔滴) 作为第二火源非常容易引燃周围的材料，从而加速了火焰传播及火灾规模的扩大； 其次，熔融后使得皮肤暴露在火焰和热的辐射下而受到伤害；熔融的物质如果粘在 皮肤上，可能使皮肤烫伤；熔融的聚合物重新凝固时放出的潜热也会使得皮肤受到 伤害，而且除掉粘在皮肤上已凝固的聚合物会增加灼伤的程度，由此可见，熔滴的 抑制在涤纶的阻燃中占有相当重要的地位。
目前对纤维进行阻燃改性的方法主要通过在聚合或熔融过程中加入阻燃剂，如 专利US20040072929， CN02113512.6， CN200710015390.X，发表在《河南化工》上 的文章《无卤阻燃、抗滴落丙纶试验研究》，这种共聚阻燃改性方法是在聚酯的合成
阶段将阻燃单体与聚酯组分进行縮聚而合成的阻燃聚酯，进而纺制成阻燃纤维。由 于阻燃单体固定在聚酯大分子链上，在使用过程中不会发生溶解或渗析现象，因而
这种阻燃涤纶具有相对的永久性，毒性较低。但是在生产过程中所添加的阻燃剂往 往影响纤维的的耐光牢度降低2 3级，引起纤维变黄，颜色恶化。同时一些含卤素 的阻燃材料在燃烧时易放出有刺激性和腐蚀性的卤化氢气体，产生有毒物质，对生命与财产安全构成严重威胁。同时为了赋予涤纶及其织物的高温抗熔滴性，还需使 用纳米级蒙脱土、纳米级分子筛、二氧化硅等添加剂，以及萘二酸、萘二醇和甘油 等反应性单体进一步改善炭化阻燃作用，成本较高。
另一种方法通过对织物进行阻燃后处理或进行接枝共聚以进行表面处理改 性，如专利CN200610013529.2,接枝阻燃改性是用紫外线、高能电子束辐射或化学 引发剂使乙烯基型的阻燃单体与聚酯发生接枝共聚，是获得有效而持久的阻燃改性 方法，但要求技术条件和生产成本都高，因而不易被普遍采用。织物阻燃后整理具 有工艺简单、成本低等优点，但缺乏阻燃持久性，且阻燃剂用量多，对织物的强度、 手感、色泽、透气性等影响较大，如编号为1009 — 5160(2007) —0029— 04的文章《新 型有机磷酸酯对涤纶织物的阻燃和抗熔滴研究》；后整理法的优点是工艺简单，成本 低廉，适用面广，能够满足不同程度的阻燃要求；缺点是阻燃剂用量大，持久性不 理想，对纤维与织物的强力、手感等物理机械性能影响比较大。
因此，仍然有开发新型阻燃且抗熔滴纤维的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃防熔滴纤维，该阻燃防熔滴纤维在遇到火焰时, 不产生熔滴现象，而且具有很好的阻燃性，同时也具有很强的工业实用性。 本发明的另一目的在于提供上述阻燃防熔滴纤维的制备方法。
简单的说，本发明提供了一种阻燃防熔滴纤维，为皮芯型复合纺丝纤维，皮层 为聚苯硫醚，芯层为阻燃聚酯。
其中所述的皮层与芯层的截面面积比例为15~50: 85~50，优选为15~25: 75: 85，最优选为15: 85。
所述的皮层与芯层为同心型结构。
所述的阻燃聚酯为经过阻燃改性处理的聚酯，其氧指数大于等于27，所述的阻 燃改性处理优选为通过阻燃单体共聚阻燃改性或共混阻燃改性。优选所述的阻燃聚 酯为经过阻燃改性处理的PET。
所述的阻燃防熔滴纤维强度为2.85 3.0 CN/dtex,伸长率16 18%，氧指数 30~32，熔点252-255'C，特性粘数为0.63-0.66，燃烧过程中不产生熔滴现象。
本发明还提供了上述的阻燃防熔滴纤维的制备方法，包括
将聚苯硫醚切片和阻燃聚酯分别干燥，然后将两种切片经过复合纺丝，得到皮 芯层的阻燃防熔滴纤维，其中皮层为聚苯硫醚，芯层为阻燃聚酯。其中，所述的聚苯硫醚切片干燥条件为在8(TC 90'C下真空干燥3~6小时， 然后在130 15(TC下真空干燥6 10小时，优选为在8(TC 85'C下真空干燥3~4小时， 然后在130 14(TC下真空干燥6~8小时，最优选在8(TC下真空干燥4小时，然后在 14(TC下真空干燥8小时；阻燃聚酯切片的干燥条件为在70 80'C下真空干燥3 6 小时，然后在100 125。C下真空干燥7~9小时，优选在在70 75。C下真空干燥3~4 小时，然后在100 110。C下真空干燥7~8小时；最优选在80。C下真空干燥4小时， 然后在12(TC下真空干燥8小时。
所述的复合纺丝的工艺条件为皮层组分的纺丝温度范围为280-30(TC，芯层组 分的纺丝温度范围:270-295。C，空气冷却,侧吹风速率为3-5m/min，即可得到阻燃防 熔滴聚酯纤维。
本发明还提供了上述的阻燃防熔滴纤维用于制备消防服、家用纺织品的用途。 以下是本发明的详细描述。
本发明提供的一种阻燃防熔滴纤维，为皮芯型复合纺丝纤维，皮层为聚苯硫醚， 芯层为阻燃聚酯或聚丙烯，皮层与芯层为同心型结构，皮层和芯层的截面比例为 15~50: 85~50，优选为15~25: 75: 85，最优选的截面比例为15: 85。
其中皮层聚苯硫醚PPS具有极高的熔点和优异的耐热性，此外耐化学药品性、 尺寸稳定性等也极为出众，是一种高性能纤维，并能抵抗许多酸、碱和氧化剂的化 学腐蚀。其本身具有很好的阻燃性，在遇到火焰时，成碳量高，不产生熔滴，因此 以之做皮层，不会产生熔滴现象，而且价格适中，适合用于工业化大规模生产。此 外，聚苯硫醚可以经过等离子体表面改性改变材料表面的物理结构或化学组分，使 材料的性能得以显著改善和提高，也属于本发明的保护保护范围内。
芯层为阻燃聚酯或聚丙烯。阻燃聚酯即经过阻燃改性处理的聚酯，本发明要求 其氧指数大于等于27。聚酯的阻燃改性为现有技术，按生产过程和阻燃剂的引入方 式，聚酯纤维的阻燃化方法包括以下几种按生产过程和阻燃剂的加入方式的不同，
聚酯纤维阻燃改性方法可归纳为以下五种(1)共聚阻燃改性，即在酯交换或縮聚阶 段加入反应型阻燃剂进行共縮聚；(2)共混阻燃改性，即在熔融纺丝前向熔体中加 入添加型阻燃剂即；(3)复合纺丝阻燃改性，即以普通聚酯与含有阻燃成分的聚酯进 行复合纺丝；(4)阻燃剂接枝阻燃改性，即反应型阻燃剂在涤纶或织物上进行接枝 共聚；(5)织物后整理阻燃改性，即织物进行阻燃后处理。本发明中的阻燃聚酯是 指经过共聚阻燃改性和共混阻燃改性的阻燃聚酯，优选的阻燃聚酯为阻燃PET。 PET即涤纶，为聚对苯二甲酸乙二醇酯。PET的阻燃改性己有大量研究，如张榕等"涤 纶阻燃技术研究进展"(《合成纤维，2006， No.S》对此做了详细描述，在此通过引 用并入本文。目前也有大量的阻燃聚酯在市场上可直接购得。如济南正昊阻燃科技 有限公司产的阻燃PET切片、南京鸿瑞工程塑料有限公司的阻燃PET，商品型号为 E簡等。
本发明还提供了上述阻燃防熔滴纤维的制备方法，具体采用下述工艺条件先 将聚苯硫醚切片和和阻燃聚酯或聚丙烯切片分别干燥，其中，聚苯硫醚切片干燥条
件在8(TC 9(TC下真空干燥3~6小时，然后在130 150。C下真空干燥6 10小时； 优选为在80。C 85r下真空干燥3 4小时，然后在130 14(TC下真空干燥6~8小时， 最优选在8(TC下真空干燥4小时，然后在14(TC下真空干燥8小时；阻燃聚酯切 片的干燥条件在70 8(TC下真空干燥3 6小时，然后在100 125'C下真空干燥7~9 小时，优选在在70 75'C下真空干燥3~4小时，然后在100 110'C下真空干燥7 8 小时；最优选在8(TC下真空干燥4小时，然后在12(TC下真空千燥8小时。再将两 种切片通过复合纺丝形成皮芯层复合纺丝纤维，其中皮层为聚苯硫醚，芯层为阻燃 聚酯或聚丙烯。复合纺丝的工艺条件为皮组分的纺丝温度范围:280-30(TC，芯组分的 纺丝温度范围:270-295'C，空气冷却,侧吹风速率为3-5m/min，最终得到纤维的规格 为75~150D/24f。
阻燃防熔滴聚酯纤维的性能参数为强度2.85 3.0 CN/dtex;伸长率16~18%; 氧指数:30 32;熔点252-255。C,特性粘数为:0.63-0.66,燃烧过程中不产生熔滴现象。
本发明的有益效果体现在虽然现有的阻燃聚酯可以实现阻燃,但燃烧时熔融流 动,产生熔滴现象，导致对人体和环境的特殊伤害。而具有阻燃作用的PPS燃烧时, 成炭量大，不熔滴，可以将要熔滴的聚酯包住，实现整体的阻燃防熔滴。
此外，PPS不仅可增强纤维的凝聚相过程，使之不产生熔滴，还可与阻燃聚酯 发生某种程度上的协同作用，显著增强阻燃聚酯的阻燃性能。以阻燃等级为V-2级 的的阻燃PET为例，和PPS —起制成本发明混合紡丝纤维后，其阻燃性能急剧增强， 可达到V-O级，这可能是PPS成炭后将将要熔滴的聚酯包住，阻止了低分子降解产 物外逸，减少了燃烧气体的供应量，因此燃烧试样可在较短时间内自熄。如果PET 采用加入复合型阻燃添加剂如三聚氰胺磷酸盐等来进行阻燃改性的话，也有可能达 到V-0级，但这种添加剂相当昂贵，其实现成本也远远较本发明方法为高，而且达 不到本发明的防熔滴效果。综上所述，本发明中的阻燃防熔滴纤维由于芯是阻燃聚酯，具有阻燃效果，而 皮采用了PPS纤维，防止了熔滴，起到了很好的阻燃防熔滴效果，可应用于消防服、 家用纺织品等的制作。
图1本发明阻燃防熔滴纤维截面图 1、皮层 2芯层
具体实施方式
实施例1
聚苯硫醚PPS切片在90'C下真空干燥3小时，然后在14(TC下真空干燥8小时； 阻燃聚酯切片在8(TC下真空干燥4小时后，在120'C下真空干燥8小时，将干燥后 的PPS切片(四川德阳公司的纺丝级PPS)和阻燃PET (济南正昊阻燃科技有限公 司产的阻燃PET切片)分别放在两个纺丝料筒中，皮组分PPS的纺丝区设定为280 °C、 285°C、 290°C、 295°C、 300°C，芯组分阻燃PET的纺丝温度为280°C 、 285°C、 285°C、 290°C、 295°C，巻绕速度为1000m/min，纤维的牵伸倍数为3，牵伸温度为 180°C，所得阻燃抗熔滴纤维的规格为150D/24f，强度为2.9 CN/dtex，断裂伸长率为 16%,氧指数为31，点燃时不产生熔滴现象。
实施例2
聚苯硫醚PPS切片在8(TC下真空干燥6小时，然后在13(TC下真空干燥10小 时；阻燃聚酯切片在70'C下真空干燥6小时后，然后在10(TC下真空干燥9小时， 将干燥后的PPS切片(四川德阳公司的纺丝级PPS)和阻燃PET (济南正昊阻燃科 技有限公司产的阻燃PET切片)分别放在两个纺丝料筒中，皮组分PPS的纺丝区设 定为280'C、 285°C、 290°C、 295°C、 300°C，芯组分阻燃PET的纺丝温度为270°C、 285 °C、 285 °C、 290°C 、 295 °C，空气冷却,侧吹风速率为3-5m/min，巻绕速度为 1000m/min，纤维的牵伸倍数为3，牵伸温度为180'C，所得阻燃抗熔滴纤维的规格 为75D/24f，皮层与芯层截面面积比为15: 85;强度为2.85 CN/dtex,断裂伸长率为 16%，氧指数为30，熔点252度，特性粘数为0.63点燃时不产生熔滴现象。
实施例3
聚苯硫醚PPS切片在卯r下真空干燥3小时，然后在15(TC下真空干燥6小时； 阻燃聚酯切片在8(TC下真空干燥3小时后，然后在125'C下真空干燥7小时，将干 燥后的PPS切片(四川德阳公司的纺丝级PPS)和阻燃PET (济南正昊阻燃科技有
8限公司产的阻燃PET切片)分别放在两个纺丝料筒中，皮组分PPS的纺丝区设定为 280°C、 285°C、 290°C、 295°C、 300°C，芯组分阻燃PET的纺丝温度为280°C、 285 °C、285°C、290°C、295°C，空气冷却,侧吹风速率为3-5m/min，巻绕速度为1000m/min， 纤维的牵伸倍数为3，牵伸温度为18(TC，所得阻燃抗熔滴纤维的规格为150D/24f， 皮层与芯层截面面积比为50: 50;强度为3.0CN/dtex，断裂伸长率为18%，氧指数 为31，熔点255度，特性粘数为0.66，点燃时不产生熔滴现象。 实施例4
聚苯硫醚PPS切片在85。C下真空干燥4小时，然后在140'C下真空干燥8小时； 阻燃聚酯切片在75。C下真空干燥4小时后，然后在ll(TC下真空干燥8小时，将干 燥后的PPS切片(四川德阳公司的纺丝级PPS)和阻燃PET (济南正昊阻燃科技有 限公司产的阻燃PET切片)分别放在两个纺丝料筒中，皮组分PPS的纺丝区设定为 280°C、 285°C、 290°C、 295°C、 300°C，芯组分阻燃PET的纺丝温度为280°C、 285 °C、285°C、290°C、295°C，空气冷却，侧吹风速率为3-5m/min，巻绕速度为1000m/min， 纤维的牵伸倍数为3，牵伸温度为18(TC，所得阻燃抗熔滴纤维的规格为150D/24f， 皮层与芯层截面面积比为25: 75;强度为3.0CN/dtex，断裂伸长率为18%，氧指数 为32，熔点251度，特性粘数为0.64，点燃时不产生熔滴现象。
权利要求
1、一种阻燃防熔滴纤维，其特征在于，所述的阻燃防熔滴纤维为皮芯型复合纺丝纤维，皮层为聚苯硫醚，芯层为阻燃聚酯。
2、 根据权利要求1所述的阻燃防熔滴纤维，其特征在于，所述的皮层与芯层的截面 面积比例为15~50: 85 50，优选为15 25: 75: 85，最优选为15: 85。
3、 根据权利要求1或2所述的阻燃防熔滴纤维，其特征在于，所述的皮层与芯层为 同心型结构。
4、 根据权利要求1所述的阻燃防熔滴纤维，其特征在于，所述的阻燃聚酯为经过阻 燃改性处理的聚酯，其氧指数大于等于27，所述的阻燃改性处理优选为通过阻燃单 体共聚阻燃改性或共混阻燃改性。
5、 根据权利要求4所述的阻燃防熔滴纤维，所述的阻燃聚酯为经过阻燃改性处理的 PET。
6、 根据权利要求l一5任意一项所述的阻燃防熔滴纤维，其特征在于，所述的阻燃 防熔滴纤维强度为2.85 ~3.0 CN/dtex，伸长率16~18%，氧指数:30 32，熔点252-255 'C，特性粘数为:0.63-0.66，燃烧过程中不产生熔滴现象。
7、 权利要求1一6所述的阻燃防熔滴纤维的制备方法，其特征在于，包括 将聚苯硫醚切片和阻燃聚酯分别干燥，然后将两种切片经过复合纺丝，得到皮芯层 的阻燃防熔滴纤维，其中皮层为聚苯硫醚，芯层为阻燃聚酯
8、 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的聚苯硫醚切片干燥条件为 在80'C 9(TC下真空干燥3~6小时，然后在130 150'C下真空干燥6~10小时，优选 为在80。C 85。C下真空干燥3 4小时，然后在130 140。C下真空干燥6~8小时，最 优选在8(TC下真空干燥4小时，然后在14(TC下真空干燥8小时；阻燃聚酯切片 的干燥条件为在70 80"C下真空干燥3 6小时，然后在100 125。C下真空干燥7~9 小时，优选在在70 75r下真空干燥3~4小时，然后在100 110。C下真空干燥7~8 小时；最优选在80'C下真空干燥4小时，然后在120'C下真空干燥8小时。
9、 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的复合纺丝的工艺条件为 皮层组分的纺丝温度范围为280-300°C，芯层组分的纺丝温度范围:270-295。C，空气 冷却,侧吹风速率为3-5m/min，即可得到阻燃防熔滴聚酯纤维。
10、权利要求1一6所述的阻燃防熔滴纤维用于制备消防服、家用纺织品的用途。
全文摘要
本发明提供了一种阻燃防熔滴纤维、其制备方法及其应用，采用皮芯复合纺丝的方法制备阻燃防熔滴聚酯纤维，其中，纤维的皮采用聚苯硫醚(PPS)纤维，芯采用阻燃聚酯，该复合纤维在遇到火焰时，不产生熔滴现象，而且具有很好的阻燃性同时也具有很强的工业实用性。
文档编号D01F8/04GK101580979SQ20081011177
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者刘伯林 申请人:中国纺织科学研究院