一种聚磷酰胺纤维及其熔融法制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚磷酰胺纤维及其熔融法制备方法，属于化学纤维成型加工技术 领域。
【背景技术】
[0002] 石油化工、天然气、公安、消防等多种行业均要求具备具有阻燃防火性能的布料。 阻燃混纺纤维制造加工方法主要有两种：一种是棉/涤纶/尼龙布料经过后整理制备阻燃 布料；另一种是使用芳纶纤维混纺制备阻燃织物。
[0003] 目前阻燃、防火布料的品种繁多。常用的一些具有阻燃性能的布料如氨纶纤维布、 腈氯纶纤维布、阻燃黏胶纤维布、阻燃涤纶布等，这类纤维均存在着熔融滴落，遇火时使皮 肤烫伤，不能达到安全防火的效果。纤维后处理时用的耐久性阻燃剂四羟甲基氯化磷，在长 期存在中存在析出的问题，难以达到持久阻燃的效果，且由于后整理中使用的多为小分子 阻燃剂，长期使用中经多次水洗存在降低阻燃性能难以持久阻燃的问题。
[0004] 美国杜邦公司是最早利用共聚法，通过在成纤高聚物的大分子链的密集度和内聚 力，从而提高其热稳定性，来成功研制了名为"Nomex"的芳香族聚酰胺纤维，它的耐热性非 常好，极限氧指数达29,具有永久性防护功能，不溶解不助燃，离开火源后，能自行熄灭且不 产生熔滴，具有一定的舒适性，透气性。"Kevlar"为杜邦公司的另一芳香族聚酰胺纤维研 究成果，它除具有良好的阻燃性能外，还具有高的极限氧指数以及极强的抗摩擦、抗断裂能 力。日本帝人公司也采用上述方法成功研制了商品名为"Apyil"的芳香族聚酰胺纤维，其 极限氧指数可达29 %~32% ;美国BP阿莫科公司于1999年公开了一项发明专利，该专利 提供一种聚酰胺组合物，该组合物可达到阻燃效果并且具有良好的抗滴性能而不凝结；索 罗蒂亚公司1998年公开了一项关于聚合物键合而非卤素的阻燃聚合物，所制备的纤维、织 物或制品都具有阻燃性或防火性。
[0005] 但是，上述纤维成本高，难以在短时间内得到大范围应用，即使应用较为广泛的芳 纶纤维，也存在价格偏高、透气性差、穿着舒适性低等问题。
[0006] 研制阻燃防火布料的关键在于阻燃、防火纤维的制备，研制一种阻燃效果好、穿着 舒适性高且成本低的阻燃、防火纤维，迫在眉睫。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是为了解决现有常用阻燃纤维存在的效率不高、流变温度低、熔融 滴落引起二次烧伤、染整困难、手感差、价格高等的问题，提供的一种聚磷酰胺纤维及其熔 融制备方法。
[0008] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0009] -种聚磷酰胺纤维，纤维组成为聚磷酰胺高分子，其结构式为：
[0010]
[0011] 其中，η为2~2000之间的整数。
[0012] -种聚磷酰胺纤维熔融法制备方法，具体步骤如下：
[0013] 步骤一、在氮气保护下，将甲基膦酸二甲酯和4,4' -二氨苯基氧化膦混合均匀，在 催化剂作用下加热反应后真空干燥，即得聚磷酰胺树脂；
[0014] 催化剂为三氯化铁、无水氯化镁、磷酸三苯酯、三乙胺、乙二胺中的一种或几种；
[0015] 步骤二、将步骤一所得聚磷酰胺树脂进行切片后，真空干燥，控制含水率小于 80ppm ;
[0016] 步骤三、将步骤二所得干燥聚磷酰胺树脂切片，在340°C -390°C进行熔融纺丝，初 拉伸，得到〇. 0243旦-2. 2旦聚磷酰胺纤维长丝；
[0017] 步骤四、步骤三所得聚磷酰胺纤维半成品，经过集束、拉伸、热定型、上油、卷曲、切 成70mm-160mm、烘干、打包，得到聚磷酰胺半成品短纤维。
[0018] 有益效果
[0019] 1、本发明的一种聚磷酰胺纤维，强度高，安全无毒，适合用于混纺布料等阻燃织 物，阻燃效果好，所用原料来源广，成本低；
[0020] 2、本发明的一种聚磷酰胺纤维熔融法制备方法，制备工艺简单，容易操作，生产效 率高，适应现有工业化生产设备条件，能够实现工业化生产，生产过程安全可靠。
[0021 ] 3、本发明在370°C发生卷曲，高温条件下可自行炭化，不引起熔融滴落。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合实施例对本发明的内容作进一步描述。
[0023] 实施例1
[0024] -种聚磷酰胺纤维，纤维组成为聚磷酰胺高分子，其结构式为：
[0026] 其中，η为2~2000之间的整数。
[0027] 实施例2
[0028] 将105mol甲基膦酸二甲酯、IOOmol 4,4' -二氨苯基苯基氧化膦、Imol三乙胺，投 入聚合釜中混合均匀，在378°C反应12h，反应结束后80°C真空抽提2. 5h，抽提结束后冷却 至室温，得到浅黄色固体，即为聚磷酰胺树脂聚合度为1865。将聚磷酰胺树脂进行切片后， 80°C转鼓真空干燥I. 5h后，150°C转鼓真空干燥6h，控制含水率小于40ppm ;将干燥聚磷酰 胺树脂切片，经螺杆挤出机、喷丝板进行纺丝，控制螺杆挤出机温度为360°C，纺丝速度为 1200m/min，得到0. 37旦聚磷酰胺纤维长丝半成品，继续经过集束、拉伸、热定型、上油、卷 曲、切成75mm半成品，烘干、打包后，得到37. 91千克聚磷酰胺短纤维；
[0029] 将制备的聚磷酰胺短纤维在HXF-I型往复式梳解机中疏解并经混同机中混合均 匀；经纺纱机种纺织成纱线，在WF-II型织布机上采用电脑控制制备的织物。制备的织物 垂直燃烧测试，测试结果如表1所示。
[0030] 表1耐火布的垂直燃烧测试结果
[0032] 实施例3
[0033] 将IOOmol甲基膦酸二甲酯、IOOmol 4,4' -二氨苯基氧化膦、I. 5mol磷酸三苯酯， 投入聚合釜中混合均匀，在380°C反应10h，反应结束后80°C真空抽提2h，抽提结束后冷 却至室温，得到浅黄色固体，即为聚磷酰胺树脂聚合度为1970。将聚磷酰胺树脂进行切片 后，85°C转鼓真空干燥Ih后，180°C转鼓真空干燥5h，控制含水率小于40ppm ;将干燥聚磷 酰胺树脂切片，经螺杆挤出机、喷丝板进行纺丝，控制螺杆挤出机温度为365°C，纺丝速度为 1500m/min，得到0. 82旦聚磷酰胺纤维长丝，继续经过集束、拉伸、热定型、上油、卷曲、切成 96_半成品，烘干、打包后，得到38. 13千克聚磷酰胺短纤维。
[0034] 将制备的聚磷酰胺短丝在HXF-I型往复式梳解机中疏解并经混同机中混合均匀； 经纺纱机种纺织成纱线，在WF-II型织布机上采用电脑控制制备的织物。制备的织物垂直 燃烧测试，测试结果如表2所示。
[0035] 表2耐火布的垂直燃烧测试结果
[0037] 实施例4
[0038] 将125mol甲基膦酸二甲酯、IOOmol 4,4' -二氨苯基苯基氧化膦、I. 5mol三氯化 铁，投入聚合釜中混合均匀，在386°C反应8h，反应结束后80°C真空抽提I. 5h，抽提结束后 冷却至室温，得到浅黄色固体，即为聚磷酰胺树脂聚合度为730。将聚磷酰胺树脂进行切 片后，70°C转鼓真空干燥2h后，220°C转鼓真空干燥5h，控制含水率小于40ppm ;将干燥聚 磷酰胺树脂切片，经螺杆挤出机、喷丝板进行纺丝，控制螺杆挤出机温度为360°C，纺丝速度 为1000m/min，得到1. 73旦聚磷酰胺纤维长丝半成品，继续经过集束、拉伸、热定型、上油、 卷曲、烘干、打包工序后，得到37. 99千克聚磷酰胺长丝纤维。
[0039] 将制备的聚磷酰胺长丝经纺纱机种纺织成纱线，在WF-II型织布机上采用电脑控 制制备的织物。制备的织物垂直燃烧测试，测试结果如表3所示。
[0040] 表3耐火布的垂直燃烧测试结果
[0042] 实施例5
[0043] 将150mol甲基膦酸二甲酯、IOOmol 4,4' -二氨苯基苯基氧化膦、0· 5mol三氯化 铁，投入聚合釜中混合均匀，在384°C反应8h，反应结束后80°C真空抽提I. 5h，抽提结束后 冷却至室温，得到浅黄色固体，即为聚磷酰胺树脂聚合度为1780。将聚磷酰胺树脂进行切 片后，70°C转鼓真空干燥2h后，220°C转鼓真空干燥5h，控制含水率小于40ppm ;将干燥聚 磷酰胺树脂切片，经螺杆挤出机、喷丝板进行纺丝，控制螺杆挤出机温度为360°C，纺丝速度 为1000m/min，得到1. 82旦聚磷酰胺纤维长丝半成品，继续经过集束、拉伸、热定型、上油、 卷曲、烘干、打包后，得到39. 22千克聚磷酰胺长丝纤维。
[0044] 实施例6
[0045] 将50mol甲基膦酸二甲酯、IOOmol 4,4'-二氨苯基苯基氧化膦、0· 8mol三氯化铁、 0. 3mol三乙胺，投入聚合釜中混合均匀，在367°C反应13h，反应结束后80°C真空抽提3. 5h， 抽提结束后冷却至室温，得到浅黄色固体，即为聚磷酰胺树脂聚合度为1688。将聚磷酰胺树 脂进行切片后，90°C转鼓真空干燥2h后，250°C转鼓真空干燥5h，控制含水率小于30ppm ; 将干燥聚磷酰胺树脂切片，经螺杆挤出机、喷丝板进行纺丝，控制螺杆挤出机温度为300°C， 纺丝速度为800m/min，得到2. 1旦聚磷酰胺纤维长丝半成品，继续经过集束、拉伸、热定型、 上油、卷曲、烘干、打包后，得到38. 67千克聚磷酰胺长丝纤维。
【主权项】
1. 一种聚磷酰胺纤维，其特征如下，纤维组成为聚磷酰胺高分子，其结构式为：其中，η为2~2000之间的整数。2. -种聚磷酰胺纤维熔融的制备方法，其特征如下，具体步骤如下： 步骤一、在氮气保护下，将甲基膦酸二甲酯和4,4' -二氨苯基氧化膦混合均匀，在催化 剂作用下加热反应后真空干燥，即得聚磷酰胺树脂； 步骤二、将步骤一所得聚磷酰胺树脂进行切片后，真空干燥，控制含水率小于SOppm ; 步骤三、将步骤二所得干燥聚磷酰胺树脂切片，在340°C -390°C进行熔融纺丝，初拉 伸，得到0. 0243旦-2. 2旦聚磷酰胺纤维长丝； 步骤四、步骤三所得聚磷酰胺纤维半成品，经过集束、拉伸、热定型、上油、卷曲、切成 70mm-160mm、烘干、打包，得到聚磷酰胺半成品短纤维。3. 根据权利要求2所述的一种聚磷酰胺纤维熔融的制备方法，其特征如下，步骤一中 所述的催化剂包括三氯化铁、无水氯化镁、磷酸三苯酯、三乙胺、乙二胺中的一种或几种。
【专利摘要】本发明涉及一种聚磷酰胺纤维及其熔融的制备方法，属于化学纤维成型加工技术领域。纤维组成为聚磷酰胺高分子，其结构式为：？其中，n为2～2000之间的整数。聚磷酰胺纤维熔融的制备方法是：首先在氮气保护下，将甲基膦酸二甲酯和4，4’-二氨苯基氧化膦混合均匀，在催化剂作用下进行反应得聚磷酰胺树脂；其次，将步骤一所得聚磷酰胺树脂进行切片后，真空干燥，控制含水率小于30～80ppm；再次，干燥聚磷酰胺树脂切片，通过熔融纺丝机进行熔融纺丝、初拉伸、集束、拉伸、热定型、上油、卷曲、切断、烘干、打包工序后，得到聚磷酰胺纤维。
【IPC分类】D01F6/76
【公开号】CN105350109
【申请号】CN201510770454
【发明人】庄银江, 庄津, 丁功胜, 何济琛, 李苑育
【申请人】深圳市名仕度服饰有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月13日