专利名称：一种磷氮系阻燃剂分散液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种阻燃剂分散液及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种磷氮系阻燃剂分散液及其制备方法，属于精细化工领域。
背景技术：
粘胶纤维具有吸湿性优异、易染色、抗静电、易于纺织加工等特性而具有广泛的用途。然而，粘胶纤维属易燃纤维，由其制成的纺织品极易燃烧而引发火灾，给人民生命财产造成巨大危害，从而限制了其广泛应用，随着人们消费水平的提高以及安全意识的增强，要求粘胶纤维阻燃的呼声益发强烈，有力的促进了国内外粘胶纤维的阻燃研究。目前用于生产阻燃粘胶纤维采用的阻燃剂主要为以下几种奥地利Lenzing公司和日本东洋纺采用的是氯化膦酸酯阻燃剂，该阻燃剂由于含有卤素，不符合环保要求，应用受到了限制；法国的罗纳普朗克TF-80纤维和美国的PER阻燃粘胶纤维采用有机酯类阻燃剂、芬兰的Kemiraoy公司用水玻璃阻燃剂生产Visil系列复合阻燃粘胶纤维、德国 Hoechest公司采用不含卤素的有机磷系阻燃剂生产的Danufi L阻燃粘胶纤维，以及瑞士 Sandoz公司采用Sandoflam-5060焦磷酸酯类阻燃剂以共混的方式生产阻燃粘胶纤维，这些阻燃粘胶纤维虽然不含卤素，但是由于所采用的阻燃剂中的有效阻燃成分单一，使得阻燃剂的添加量相对较大，不仅影响纤维的物理性能，而且也提高了生产成本。国内针对粘胶纤维的阻燃所采用的阻燃剂主要为程博闻等采用二硫代焦磷酸酯 (DDPS)，陈胜等采用烷氧基环三磷腈阻燃剂，田丽等采用硅胶-碳酸钾阻燃剂对粘胶纤维进行了阻燃研究。目前，国内最大的粘胶纤维生产厂家山东海龙股份有限公司生产的安纺阻燃纤维所使用的阻燃剂为硅系阻燃剂，由于其本身为溶液，可直接配置成溶液加入到粘胶液的制备过程中。其它的固体类阻燃剂则必须制成阻燃剂的分散液，才能顺利进行生产阻燃粘胶纤维；同时，由于国产的阻燃剂粒径大、粒径分布宽及阻燃剂分散液稳定性差等问题，而进口阻燃剂的价格过高，最终都没有实现大规模的工业化生产。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中粘胶纤维用阻燃剂制成的阻燃剂分散液稳定性差，难以实现大规模的工业生产的问题，提供了一种阻燃剂分散液及其制备方法，更确切的说是提供一种磷氮系阻燃剂的分散液以及该适用于粘胶纤维的磷氮系阻燃剂分散液的制备方法及其运用。为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下
一种磷氮系阻燃剂分散液，其特征在于，包括按重量份数计的以下组分 磷氮系阻燃剂25-30份、润湿剂1-2份、高分子分散剂3-5份、解絮凝剂分散剂1_2份、 消泡剂0. 5-1份、去离子水60-70份；
所述的磷氮系阻燃剂为N，N-二(5，5- 二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺；所述的润湿剂为醇类，如乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、异丙醇。所述的高分子分散剂为pH值7-8，活性成分在43-47%的聚羧酸钠盐分散剂或者聚丙烯酸铵。所述解絮凝分散剂是分子量为4000-6000的烷羟基氨基酰胺解絮凝分散剂 BI-109。所述消泡剂为硅系消泡剂，如二甲基硅油、SXP消泡剂、SG消泡剂、GXP消泡剂、 OS消泡剂、WH_1消泡剂或者PGA消泡剂。一种磷氮系阻燃剂分散液的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤
A、将60-70份去离子水，1-2份润湿剂加入拉缸中在转速为100-150r/min的搅拌下混合均勻；
B、将3-5份高分子分散剂，1-2份解絮凝剂放入拉缸中，在转速为300-400r/min下进行高速分散10-20 min ；
C、将搅拌转速降至150-200r/min，边搅拌边将0. 5-1份的消泡剂加入拉缸中；
D、待气泡消去，在转速为250-350r/min的搅拌下，同时将25-30份的磷氮系阻燃剂缓慢加入拉缸中，搅拌分散20-30 min；
Ε、将所得溶液利用球磨机研磨2-3 h，至粒径为100-500nm，即得到本发明所述一种适用于粘胶纤维的磷氮系阻燃剂分散液。本发明提供的一种磷氮系阻燃剂分散液可以很好地应用在阻燃粘胶纤维的生产中。本发明制得的阻燃剂分散液具有以下的优点
1、在粘胶纤维的生产过程中，粘胶液通过喷丝头进入到凝固浴中再生、成形；由于喷丝头的孔径仅为0. 6mm左右，对添加成分的粒径要求很高，需达到500nm以下，且要求分散液具有良好的分散性及稳定稳定性，不会发生絮凝，分层现象，否则会对粘胶纤维的生产造成影响，同时将严重影响成品纤维的物理机械性能和阻燃性能。本发明中的磷氮系阻燃剂 N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺为针状白色晶体， 同时含有磷氮阻燃成份，不溶于水，原始粒径30um左右，不能直接应用于阻燃材料，通过分散、研磨后，其粒径达到了应用要求，将其加入到材料中，基本不会影响材料本身的机械性能，同时将赋予材料优良的阻燃效果。通过加入各种助剂使其进行研磨后阻燃剂的粒径达到100-500nm的范围，从而解决了上述的问题。2、通过加入一定比例的润湿剂、高分子分散剂和解絮凝分散剂，使制得的分散液不仅分散均勻，同时在长时间的存放后不易沉淀、分层，同时能与粘胶原液混合均勻不发生团聚。3、加入适当的消泡剂，减少分散液中的气泡，使得与粘胶原液混合后产生的气泡影响纤维的成形效果，同时能够有力的减少后处理过程中泡沫，使生产顺利进行。4、在拉缸中进行高速的分散、搅拌等，减小阻燃剂的沉底沉淀问题，使得所有的阻燃剂都能经过基本相似的研磨和分散过程，保证最终分散液中的阻燃剂的粒径分布均勻， 减少纺丝过程中疵点的产生。5、本发明生产的磷氮系阻燃剂分散液分散均勻、稳定性良好，与粘胶液相容性好， 具有良好可纺性，是一种耐酸、耐碱的阻燃分散液，具有较广的应用领域；本发明制得的磷氮系阻燃剂分散液与粘胶液混合后，经纺丝成型及后处理制得的纤维，其极限氧指数达30 以上，同时纤维具有良好的物理机械性能。
具体实施例方式实施例1
一种磷氮系阻燃剂分散液，包括按重量份数计的以下组分
磷氮系阻燃剂25份、润湿剂1份、高分子分散剂3份、解絮凝剂分散剂1份、消泡剂0. 5 份、去离子水60份；
所述的磷氮系阻燃剂为N，N-二(5，5- 二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺；
所述的高分子分散剂为PH值7，活性成分在43%的聚羧酸钠盐分散剂； 所述解絮凝分散剂是分子量为4000的烷羟基氨基酰胺解絮凝分散剂Β (-109。实施例2
一种磷氮系阻燃剂分散液，包括按重量份数计的以下组分
磷氮系阻燃剂30份、润湿剂2份、高分子分散剂5份、解絮凝剂分散剂2份、消泡剂1 份、去离子水70份；
所述的磷氮系阻燃剂为N，N-二(5，5- 二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺；
所述的高分子分散剂为PH值8，活性成分在47%的聚羧酸钠盐分散剂； 所述解絮凝分散剂是分子量为6000的烷羟基氨基酰胺解絮凝分散剂Β (-109。实施例3
一种磷氮系阻燃剂分散液，包括按重量份数计的以下组分
磷氮系阻燃剂27. 5份、润湿剂1. 5份、高分子分散剂4份、解絮凝剂分散剂1. 5份、消泡剂0. 75份、去离子水65份；
所述的磷氮系阻燃剂为N，N-二(5，5- 二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺；
所述的高分子分散剂为PH值7. 5，活性成分在45%的聚丙烯酸铵； 所述解絮凝分散剂是分子量为5000的烷羟基氨基酰胺解絮凝分散剂Β (-109。实施例4
一种磷氮系阻燃剂分散液，包括按重量份数计的以下组分
磷氮系阻燃剂四份、润湿剂1. 1份、高分子分散剂4. 5份、解絮凝剂分散剂1. 7份、消泡剂0.6份、去离子水66份；
所述的磷氮系阻燃剂为N，N-二(5，5- 二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺；
所述的高分子分散剂为PH值7. 9，活性成分在44%的聚丙烯酸铵； 所述解絮凝分散剂是分子量为阳00的烷羟基氨基酰胺解絮凝分散剂Β (-109。实施例5
在实施例1-4的基础上，所述的润湿剂和消泡剂有以下优选方案 1、所述的润湿剂为乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇或者异丙醇。
2、所述的消泡剂为二甲基硅油、SXP消泡剂、SG消泡剂、GXP消泡剂、OS消泡剂、 WH_1消泡剂或者PGA消泡剂。实施例6
一种磷氮系阻燃剂分散液的制备方法，包括以下工艺步骤
A、将60份去离子水，1份润湿剂加入拉缸中搅拌，在100r/min下混合均勻；
B、将3份高分子分散剂，1份解絮凝剂放入拉缸中，在转速为300r/min下进行高速分散 10 min ；
C、将搅拌转速降至150r/min，边搅拌边将0. 5份的消泡剂加入拉缸中；
D、待气泡消去，在转速为250r/min的搅拌下，同时将25份的磷氮系阻燃剂缓慢加入拉缸中，搅拌分散20 min；
Ε、将所得溶液利用球磨机研磨池至粒径为lOOnm，即得到本发明所述一种适用于粘胶纤维的磷氮系阻燃剂分散液。实施例7
一种磷氮系阻燃剂分散液的制备方法，包括以下工艺步骤
A、将70份去离子水，2份润湿剂加入拉缸中搅拌，在150r/min下混合均勻；
B、将5份高分子分散剂，2份解絮凝剂放入拉缸中，在转速为400r/min下进行高速分散 20 min ；
C、将搅拌转速降至200r/min，边搅拌边将1份的消泡剂加入拉缸中；
D、待气泡消去，在转速为350r/min的搅拌下，同时将30份的磷氮系阻燃剂缓慢加入拉缸中，搅拌分散30 min；
Ε、将所得溶液利用球磨机研磨池至粒径为500nm，即得到本发明所述一种适用于粘胶纤维的磷氮系阻燃剂分散液。实施例8
一种磷氮系阻燃剂分散液的制备方法，包括以下工艺步骤
A、将65份去离子水，1.5份润湿剂加入拉缸中搅拌，在125 r/min下混合均勻；
B、将4份高分子分散剂，1.5份解絮凝剂放入拉缸中，在转速为350 r/min下进行高速分散15 min ；
C、将搅拌转速降至175r/min，边搅拌边将0. 75份的消泡剂加入拉缸中；
D、待气泡消去，在转速为300r/min的搅拌下，同时将27. 5份的磷氮系阻燃剂缓慢加入拉缸中，搅拌分散25 min；
Ε、将所得溶液利用球磨机研磨2. 5h至粒径为300nm，即得到本发明所述一种适用于粘胶纤维的磷氮系阻燃剂分散液。实施例9
一种磷氮系阻燃剂分散液的制备方法，包括以下工艺步骤
A、将68份去离子水，1.1份润湿剂加入拉缸中搅拌，在110 r/min下混合均勻；
B、将4.8份高分子分散剂，1. 7份解絮凝剂放入拉缸中，在转速为370 r/min下进行高速分散12 min ；
C、将搅拌转速降至180r/min，边搅拌边将0. 9份的消泡剂加入拉缸中；
D、待气泡消去，在转速为330r/min的搅拌下，同时将沈份的磷氮系阻燃剂缓慢加入拉缸中，搅拌分散21 min；
Ε、将所得溶液利用球磨机研磨2. 5h至粒径为200nm，即得到本发明所述一种适用于粘胶纤维的磷氮系阻燃剂分散液。实施例10
本发明磷氮系阻燃剂分散液在制备阻燃粘胶纤维中的应用实例 按下述重量份(以下简称份)称取各原料
去离子水65份，乙二醇1. 5份，聚羧酸钠盐分散剂4. 5份，高分子量烷羟基氨基酰胺
1.5份，消泡剂0. 7份，N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3- 二噁烷_2_基)乙二胺阻燃剂26. 8份
生产工艺
(1)将65份去离子水，1.5份乙二醇加入拉缸中在转速为120 r/min下混合均勻；
(2)将4.5份聚羧酸钠盐分散剂，高分子量烷羟基氨基酰胺分散剂1. 5份放入拉缸中， 在转速为350 r/min下进行高速分散15 min ；
(3)将0.7份有机聚硅氧烷消泡剂加入拉缸中，待气泡消去为止；
(4)将N，N’- 二(5，5- 二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基)乙二胺阻燃剂 26. 8份加入拉缸中在转速为300 r/min下进行搅拌分散25 min ；
(5)将所得溶液利用珠磨机研2.5 h，至粒径为250 nm，即得到本发明所述阻燃剂分散液。按此工艺生产的阻燃剂分散液粒径在250 nm,分散性良好，无絮凝分层现象，将分散液按α-纤维素含量的20%加入粘胶液中，粘胶液过滤值为165 ml，粘度为32 s，是一种具有良好可纺性能的粘胶纺丝液，其纺出的粘胶纤维指标为干断裂强度2. 15 cN/dtex; 湿断裂强度1. 03 cN/dtex ；干断裂伸长率19% ；线密度偏差_1. 0% ；白度73% ；含油率
2.5% ；回潮率13% ；残硫率8 mg/100 g ；极限氧指数(L0I) 31。实施例11
本发明磷氮系阻燃剂分散液在制备阻燃粘胶纤维中的应用实例 按下述重量(单位份)称取各原料
去离子水60份，乙二醇2份，聚羧酸钠盐分散剂5份，高分子量烷羟基氨基酰胺2份， 消泡剂1份，N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基)乙二胺阻燃剂30份。生产工艺
1、将60份去离子水，2份乙二醇加入拉缸中在转速为150r/min下混合均勻；
2、将5份聚羧酸钠盐分散剂，高分子量烷羟基氨基酰胺分散剂2份放入拉缸中，在转速为400 r/min下进行高速分散20min ；
3、将1份有机聚硅氧烷消泡剂加入拉缸中，待气泡消去为止；
4、将N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺阻燃剂30 份加入拉缸中在转速为350 r/min下进行搅拌分散30 min ；
5、将所得溶液利用珠磨机研3h，至粒径为200 nm。按此工艺生产的阻燃剂分散液粒径在200 nm，分散性良好，无絮凝分层现象，将分散液按α -纤维素含量的18%加入粘胶液中，粘胶液过滤值为170ml，粘度为30s，是一种具有良好可纺性能的粘胶纺丝液，其纺出的粘胶纤维指标为干断裂强度2. 05cN/dtex;湿断裂强度1. 13 cN/dtex ；干断裂伸长率19. 5% ；线密度偏差-2. 0% ；白度75% ；含油率 2. 3% ；回潮率11% ；残硫率10 mg/100 g ；极限氧指数(LOI) 33。实施例12
本发明磷氮系阻燃剂分散液在制备阻燃粘胶纤维中的应用实例 按下述重量(单位份)称取各原料
去离子水70份，乙二醇1份，聚羧酸钠盐分散剂4份，高分子量烷羟基氨基酰胺1份， 消泡剂0.5份，N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺阻燃剂23. 5份。生产工艺
1、将70份去离子水，2份乙二醇加入拉缸中在转速为100r/min下混合均勻；
2、将4份聚羧酸钠盐分散剂，高分子量烷羟基氨基酰胺分散剂1份放入拉缸中，在转速为370 r/min下进行高速分散18 min ；
3、将0.5份有机聚硅氧烷消泡剂加入拉缸中，待气泡消去为止；
4、将N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺阻燃剂 23. 5份加入拉缸中在转速为320 r/min下进行搅拌分散25 min ；
5、将所得溶液利用珠磨机研2h，至粒径为300 nm。按此工艺生产的阻燃剂分散液粒径在300 nm,分散性良好，无絮凝分层现象，将分散液按α-纤维素含量的2 加入粘胶液中，阻燃粘胶液过滤值为162. 5 ml，粘度为36 s, 是一种具有良好可纺性能的粘胶纺丝液，其纺出的粘胶纤维指标为干断裂强度2. 10 cN/ dtex;湿断裂强度1. 10 cN/dtex ；干断裂伸长率20. 5% ；线密度偏差:_1· 1% ；白度78% ； 含油率2. 2% ；回潮率12% ；残硫7 mg/100 g ；极限氧指数(L0I) 31. 5。
权利要求
1.一种磷氮系阻燃剂分散液，其特征在于，包括按重量份数计的以下组分磷氮系阻燃剂25-30份、润湿剂1-2份、高分子分散剂3-5份、解絮凝剂分散剂1_2份、 消泡剂0. 5-1份、去离子水60-70份；所述的磷氮系阻燃剂为N，N-二(5，5- 二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3- 二噁烷-2-基) 乙二胺；所述的高分子分散剂为PH值7-8，活性成分在43-47%的聚羧酸钠盐分散剂或者聚丙烯酸铵；所述解絮凝分散剂是分子量为4000-6000的烷羟基氨基酰胺解絮凝分散剂Β (-109。
2.根据权利要求1所述的一种磷氮系阻燃剂分散液，其特征在于所述的润湿剂为乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇或者异丙醇。
3.根据权利要求1所述的一种磷氮系阻燃剂分散液，其特征在于所述消泡剂为二甲基硅油、SXP消泡剂、SG消泡剂、GXP消泡剂、OS消泡剂、WH_1消泡剂或者PGA消泡剂。
4.根据权利要求1所述的一种磷氮系阻燃剂分散液的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤A、将60-70份去离子水，1-2份润湿剂加入拉缸中搅拌，混合均勻；B、将3-5份高分子分散剂，1-2份解絮凝剂放入拉缸中，在转速为300-400r/min下进行高速分散10-20 min ；C、将搅拌转速降至150-200r/min，边搅拌边将0. 5-1份的消泡剂加入拉缸中；D、待气泡消去，在转速为250-350r/min的搅拌下，同时将25-30份的磷氮系阻燃剂缓慢加入拉缸中，搅拌分散20-30 min；Ε、将所得溶液利用球磨机研磨至粒径为100-500nm，即得到本发明所述一种适用于粘胶纤维的磷氮系阻燃剂分散液。
5.根据权利要求4所述的一种磷氮系阻燃剂分散液的制备方法，其特征在于在步骤A 中所述的搅拌的转速为100-150 r/min。
6.根据权利要求4所述的一种磷氮系阻燃剂分散液的制备方法，其特征在于在步骤E 中所述的将所得溶液利用球磨机研磨的研磨时间为2-池。
7.根据权利要求1-3之一所述的一种磷氮系阻燃剂分散液在制备阻燃粘胶纤维中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种磷氮系阻燃剂分散液及其制备方法，属于精细化工领域。本发明旨在解决现有技术中粘胶纤维用阻燃剂制成的阻燃剂分散液稳定性差，难以实现大规模的工业生产的问题，提供了一种磷氮系阻燃剂分散液及其制备方法。本发明的方法通过加入一定比例的润湿剂、高分子分散剂和解絮凝分散剂，加入适当的消泡剂，在拉缸中进行高速的分散、搅拌等，使得该磷氮系阻燃剂分散液分散均匀、稳定性良好，与粘胶液相容性好，具有良好可纺性，是一种耐酸、耐碱的阻燃分散液，具有较广的应用领域；本发明制得的磷氮系阻燃剂分散液与粘胶液混合后，经纺丝成型及后处理制得的纤维，其极限氧指数达30以上，同时纤维具有良好的物理机械性能。
文档编号D01F2/10GK102383210SQ20111025227
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者任元林, 张勇, 涂大焱, 程博闻, 角俊, 辜庆玲, 龙国强 申请人:天津工业大学, 宜宾丝丽雅集团有限公司, 成都丽雅纤维股份有限公司