本發明屬于滌綸的改性紡絲方法領域，特別涉及一種高強阻燃滌綸的原位接枝改性紡絲方法。
背景技術：
隨著人民生活水平的不斷提高，對紡織品的的要求越來越高。由紡織品引發的火災，造成重大的人身傷亡事故和經濟上巨大損失事故屢有發生，所以提高紡織品的阻燃性，對確保財產生命安全，減少火災事故發生有著重要的作用。合格的阻燃紡織品在公告場所的應用，可以降低其火災荷載，減少火災隱患，提高消防安全水平，保障人民群眾人身財產安全。滌綸是合成纖維中的一個重要品種，是中國聚酯纖維的商品名稱。它是以精對苯二甲酸或對苯二甲酸酯和乙二醇為原料經酯化或酯交換好縮聚反應而制得的成纖高聚物-聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，經紡絲和后處理制成的纖維。但PET本身易于燃燒，燃燒時會釋放出大量的熱，并伴有大量的濃煙和有毒氣體，因此對PET進行阻燃改性特別是環保阻燃改性，降低其潛在的火災危險性，一直是PET應用領域急需解決的重大問題。聚酯的阻燃改性主要有共混改性和共聚改性，其中以含磷共聚酯纖維的研究和開發備受關注。將新型含磷反應型阻燃劑(基于阻燃劑中間體9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)為起始原料而合成的)結合到滌綸的側鏈上，在滌綸燃燒時能抑制熔滴的產生，因此能起到很好的阻燃效果。所采用的主反應器雙螺桿有利于體系散熱問題的解決，避免了聚合物分子量不均一的問題，將原料的混合、共聚、計量、紡絲工序一體化，生產效率大大提高，而且產品力學性能優異，具有更好的阻燃性能。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種高強阻燃滌綸的原位接枝改性紡絲方法，該發明提供便捷、綠色、經濟、原位接枝改性的方法來提高阻燃性，從而實現高強阻燃滌綸的紡絲。本發明的一種高強阻燃滌綸的原位接枝改性紡絲方法，包括：(1)將對苯二甲酸TPA、乙二醇EG和阻燃劑加入到反應釜中，150℃～230℃下反應100min～140min，得到預聚體阻燃滌綸；其中，TPA和EG的摩爾比為1.2～1.4：1；(2)將催化劑和助劑加入到步驟(1)中的預聚體中，輸出到雙螺桿反應器中；經高粘度熔體排氣、增壓和過濾，經噴絲孔擠出紡絲，經過空氣層間隙后進入冷卻浴，得到原絲；(3)將步驟(2)中的原絲經過水浴槽高倍加熱拉伸，并進一步加熱拉伸，最后熱定型后卷繞成高強阻燃滌綸。所述步驟(1)中阻燃劑為含磷反應型阻燃劑，加入量為TPA與EG總質量的2％～6％。所述含磷反應型阻燃劑為9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物DOPO。所述步驟(2)中催化劑的加入量為TPA與EG總質量的0.2％～0.6％，助劑的加入量為TPA與EG的總質量為0.1％～0.3％。所述催化劑為醋酸鋅與三氧化銻，質量比為1:1，助劑為酚類抗氧化劑。所述步驟(2)中雙螺桿長徑比為1:20～1:60，雙螺桿一區混合熔融區溫度為230℃～250℃，壓力0.6KPa～0.8KPa，二區反應區溫度為250℃～270℃，壓力0.4KPa～0.6KPa，三區反應區溫度為270℃～290℃，壓力0.2KPa～0.4KPa，四區反應區溫度為270℃～290℃，壓力0.1KPa～0.2KPa，五區真空脫泡區溫度為260℃～280℃，壓力0.01KPa～0.1KPa，螺桿轉速為50～200rpm。所述步驟(2)中增壓為通過自動變頻調控的增壓泵提高噴絲口壓力，壓力為3～8MPa；過濾為采用三層過濾網，使熔體依次經過200篩眼、500篩眼和800篩眼的過濾網，除去機械雜質和凝膠粒子。所述步驟(2)中噴絲孔孔徑為0.1mm～0.4mm，孔數為3000～10000孔；空氣層間隙為1～100cm；冷卻浴的溫度控制在0～20℃，冷卻液體是水或乙醇。所述步驟(3)中高倍加熱拉伸的一級牽伸溫度60～100℃，牽伸倍率1～3倍，二級牽伸溫度60～100℃，牽伸倍率1～5倍，三級牽伸溫度60～100℃，牽伸倍率1～5倍；進一步加熱拉伸采用熱輥或熱箱，一級牽伸溫度為60～100℃，牽伸倍數為1～3倍，二級牽伸溫度為140～190℃，牽伸倍數為1～5倍，三級牽伸溫度為140～190℃，牽伸倍數為1～5倍。所述步驟(3)中熱定型是熱板定型，定型張力為0.1～5kgf/cm，熱定型溫度為150～200℃。有益效果(1)本發明的方法便捷、綠色、經濟，采用原位接枝DOPO的PET有明顯的阻燃效果，極限氧指數(LOI)達到34％以上，且與其他阻燃劑相比較，經此阻燃劑接枝改性的滌綸燃燒時能抑制熔滴的產生；(2)本發明采用的主反應器雙螺桿有利于體系散熱問題的解決，避免了聚合物分子量不均一的問題，將原料的混合、共聚、計量、紡絲工序一體化，生產效率大大提高，而且產品力學性能優異，具有更好的阻燃性能。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1(1)將摩爾比為1.2：1的TPA與EG、占TPA與EG總質量為2％的DOPO加入到反應釜中，在150℃下反應100min，得預聚體阻燃滌綸。(2)將占TPA與EG總質量0.2％的催化劑醋酸鋅與三氧化銻(質量比為1:1)、占TPA與EG總質量0.1％的酚類抗氧化劑加入到所得預聚體，之后一同輸出到主反應器雙螺桿。(3)主反應器的雙螺桿長徑比為1:20，雙螺桿一區混合熔融區溫度為230℃，壓力0.8KPa，二區反應區溫度為250℃，壓力0.6KPa，三區反應區溫度為270℃，壓力0.4KPa，四區反應區溫度為270℃，壓力0.2KPa，五區真空脫泡區溫度260℃，壓力0.1KPa，螺桿轉速為200rpm。(4)通過自動變頻調控的增壓泵增壓以提高噴絲口壓力，壓力為3MPa；采用三層過濾網，使熔體依次經過200篩眼、500篩眼和800篩眼的過濾網，除去機械雜質和凝膠粒子。(5)紡絲液經噴絲孔孔徑為0.4mm，孔數為3000孔擠出，經過100cm的空氣間隙進入20℃的冷卻水浴得到原絲。(6)原絲經過水浴槽高倍加熱拉伸，所述高倍加熱拉伸的一級牽伸溫度60℃，牽伸倍率1.5倍，二級牽伸溫度75℃，牽伸倍率3倍，三級牽伸溫度80℃，牽伸倍率4倍；并進一步加熱拉伸，所述加熱拉伸采用熱輥，一級牽伸溫度為70℃，牽伸倍數為1.1倍，二級牽伸溫度為140℃，牽伸倍數為2倍，三級牽伸溫度為190℃，牽伸倍數為3倍；最后牽伸絲在張緊狀態下進行熱定型，定型張力控制在5kgf/cm，熱定型溫度為200℃；然后卷繞成高強阻燃滌綸復合絲，由此獲得強度5.32cN/dtex、模量118cN/dtex，斷裂伸長率為22.67％，極限氧指數為34.2％的高強阻燃滌綸。實施例2(1)將摩爾比為1.4：1的TPA與EG、占TPA與EG總質量為6％的DOPO加入到反應釜中，在230℃下反應140min，得預聚體阻燃滌綸。(2)將占TPA與EG總質量0.6％的催化劑醋酸鋅與三氧化銻(質量比為1:1)、占TPA與EG總質量0.3％的酚類抗氧化劑加入到所得預聚體，之后一同輸出到主反應器雙螺桿。(3)主反應器的雙螺桿長徑比為1:60，雙螺桿一區混合熔融區溫度為250℃，壓力0.6Kpa，二區反應區溫度為270℃，壓力0.4Kpa，三區反應區溫度為290℃，壓力0.2Kpa，四區反應區溫度為275℃，壓力0.1Kpa，五區真空脫泡區溫度260℃，壓力0.01Kpa，螺桿轉速為5rpm。(4)通過自動變頻調控的增壓泵增壓以提高噴絲口壓力，壓力為8MPa；采用三層過濾網，使熔體依次經過200篩眼、500篩眼和800篩眼的過濾網，除去機械雜質和凝膠粒子。(5)紡絲液經噴絲孔孔徑為0.1mm，孔數為10000孔擠出，經過80cm的空氣間隙進入10℃的冷卻水浴得到原絲。(6)原絲經過水浴槽高倍加熱拉伸，所述高倍加熱拉伸的一級牽伸溫度60℃，牽伸倍率1.5倍，二級牽伸溫度75℃，牽伸倍率2倍，三級牽伸溫度80℃，牽伸倍率5倍；并進一步加熱拉伸，所述加熱拉伸采用熱輥，一級牽伸溫度為90℃，牽伸倍數為2倍，二級牽伸溫度為150℃，牽伸倍數為3倍，三級牽伸溫度為190℃，牽伸倍數為3倍；最后牽伸絲在張緊狀態下進行熱定型，定型張力控制在5kgf/cm，熱定型溫度為200℃；然后卷繞成高強阻燃滌綸復合絲，由此獲得強度6.78cN/dtex、模量130cN/dtex，斷裂伸長率為14.12％，極限氧指數為39.5％的高強阻燃滌綸。實施例3(1)將摩爾比為1.3：1的TPA與EG、占TPA與EG總質量為5％的DOPO加入到反應釜中，在210℃下反應130min，得預聚體阻燃滌綸。(2)將占TPA與EG總質量0.5％的催化劑醋酸鋅與三氧化銻(質量比為1:1)、占TPA與EG總質量0.2％的酚類抗氧化劑加入到所得預聚體，之后一同輸出到主反應器雙螺桿。(3)主反應器的雙螺桿長徑比為1:50，雙螺桿一區混合熔融區溫度為240℃，壓力0.5Kpa，二區反應區溫度為260℃，壓力0.3Kpa，三區反應區溫度為280℃，壓力0.1Kpa，四區反應區溫度為270℃，壓力0.1Kpa,五區真空脫泡區溫度270℃，壓力0.05Kpa，螺桿轉速為100rpm。(4)通過自動變頻調控的增壓泵增壓以提高噴絲口壓力，壓力為5MPa；采用三層過濾網，使熔體依次經過200篩眼、500篩眼和800篩眼的過濾網，除去機械雜質和凝膠粒子。(5)紡絲液經噴絲孔孔徑為0.2mm，孔數為6000孔擠出，經過90cm的空氣間隙進入15℃的冷卻水浴得到原絲。(6)原絲經過水浴槽高倍加熱拉伸，所述高倍加熱拉伸的一級牽伸溫度64℃，牽伸倍率1.2倍，二級牽伸溫度76℃，牽伸倍率2.3倍，三級牽伸溫度80℃，牽伸倍率3倍；并進一步加熱拉伸，所述加熱拉伸采用熱輥，一級牽伸溫度為80℃，牽伸倍數為1.5倍，二級牽伸溫度為140℃，牽伸倍數為2倍，三級牽伸溫度為180℃，牽伸倍數為3倍；最后牽伸絲在張緊狀態下進行熱定型，定型張力控制在4kgf/cm，熱定型溫度為180℃；然后卷繞成高強阻燃滌綸復合絲，由此獲得強度6.27cN/dtex、模量122cN/dtex，斷裂伸長率為17.13％，極限氧指數為37.6％的高強阻燃滌綸。實施例4(1)將摩爾比為1.25：1的TPA與EG、占TPA與EG總質量為4％的DOPO加入到反應釜中，在200℃下反應125min，得預聚體阻燃滌綸。(2)將占TPA與EG總質量0.4％的催化劑醋酸鋅與三氧化銻(質量比為1:1)、占TPA與EG總質量0.15％的酚類抗氧化劑加入到所得預聚體，之后一同輸出到主反應器雙螺桿。(3)主反應器的雙螺桿長徑比為1:30，雙螺桿一區混合熔融區溫度為245℃，壓力0.7Kpa，二區反應區溫度為265℃，壓力0.5Kpa，三區反應區溫度為285℃，壓力0.2Kpa，四區反應區溫度為275℃，壓力0.1Kpa,五區真空脫泡區溫度270℃，壓力0.07Kpa，螺桿轉速為150rpm。(4)通過自動變頻調控的增壓泵增壓以提高噴絲口壓力，壓力為4MPa；采用三層過濾網，使熔體依次經過200篩眼、500篩眼和800篩眼的過濾網，除去機械雜質和凝膠粒子。(5)紡絲液經噴絲孔孔徑為0.3mm，孔數為7000孔擠出，經過100cm的空氣間隙進入10℃的冷卻水浴得到原絲。(6)原絲經過水浴槽高倍加熱拉伸，所述高倍加熱拉伸的一級牽伸溫度68℃，牽伸倍率1.3倍，二級牽伸溫度80℃，牽伸倍率2.5倍，三級牽伸溫度85℃，牽伸倍率4倍；并進一步加熱拉伸，所述加熱拉伸采用熱輥，一級牽伸溫度為85℃，牽伸倍數為1.2倍，二級牽伸溫度為145℃，牽伸倍數為2.3倍，三級牽伸溫度為185℃，牽伸倍數為5倍；最后牽伸絲在張緊狀態下進行熱定型，定型張力控制在3kgf/cm，熱定型溫度為190℃；然后卷繞成高強阻燃滌綸復合絲，由此獲得強度6.11cN/dtex、模量119cN/dtex，斷裂伸長率為16.63％，極限氧指數為36.8％的高強阻燃滌綸復合纖維。實施例5(1)將摩爾比為1.35：1的TPA與EG、占TPA與EG總質量為3％的DOPO加入到反應釜中，在190℃下反應135min，得預聚體阻燃滌綸。(2)將占TPA與EG總質量0.3％的催化劑醋酸鋅與三氧化銻(質量比為1:1)、占TPA與EG總質量0.25％的酚類抗氧化劑加入到所得預聚體，之后一同輸出到主反應器雙螺桿。(3)主反應器的雙螺桿長徑比為1:30，雙螺桿一區混合熔融區溫度為235℃，壓力0.65Kpa，二區反應區溫度為255℃，壓力0.45Kpa，三區反應區溫度為275℃，壓力0.15Kpa，四區反應區溫度為270℃，壓力0.18Kpa,五區真空脫泡區溫度265℃，壓力0.03Kpa，螺桿轉速為50rpm。(4)通過自動變頻調控的增壓泵增壓以提高噴絲口壓力，壓力為4MPa；采用三層過濾網，使熔體依次經過200篩眼、500篩眼和800篩眼的過濾網，除去機械雜質和凝膠粒子。(5)紡絲液經噴絲孔孔徑為0.2mm，孔數為6000孔擠出，經過70cm的空氣間隙進入10℃的冷卻水浴得到原絲。(6)原絲經過水浴槽高倍加熱拉伸，所述高倍加熱拉伸的一級牽伸溫度70℃，牽伸倍率1.4倍，二級牽伸溫度75℃，牽伸倍率2.3倍，三級牽伸溫度85℃，牽伸倍率3.5倍；并進一步加熱拉伸，所述加熱拉伸采用熱輥，一級牽伸溫度為86℃，牽伸倍數為1.4倍，二級牽伸溫度為150℃，牽伸倍數為2.6倍，三級牽伸溫度為180℃，牽伸倍數為4倍；最后牽伸絲在張緊狀態下進行熱定型，定型張力控制在2kgf/cm，熱定型溫度為195℃；然后卷繞成高強阻燃滌綸復合絲，由此獲得強度5.98cN/dtex、模量118cN/dtex，斷裂伸長率為17.98％，極限氧指數為35.5％的高強阻燃滌綸復合纖維。實施例6(1)將摩爾比為1.25：1的TPA與EG、占TPA與EG總質量為3.5％的DOPO加入到反應釜中，在180℃下反應125min，得預聚體阻燃滌綸。(2)將占TPA與EG總質量0.35％的催化劑醋酸鋅與三氧化銻(質量比為1:1)、占TPA與EG總質量0.15％的酚類抗氧化劑加入到所得預聚體，之后一同輸出到主反應器雙螺桿。(3)主反應器的雙螺桿長徑比為1:50，雙螺桿一區混合熔融區溫度為235℃，壓力0.55Kpa，二區反應區溫度為255℃，壓力0.45Kpa，三區反應區溫度為275℃，壓力0.25Kpa，四區反應區溫度為275℃，壓力0.15Kpa,五區真空脫泡區溫度265℃，壓力0.02Kpa，螺桿轉速為20rpm。(4)通過自動變頻調控的增壓泵增壓以提高噴絲口壓力，壓力為6MPa；采用三層過濾網，使熔體依次經過200篩眼、500篩眼和800篩眼的過濾網，除去機械雜質和凝膠粒子。(5)紡絲液經噴絲孔孔徑為0.15mm，孔數為4000孔擠出，經過90cm的空氣間隙進入20℃的冷卻水浴得到原絲。(6)原絲經過水浴槽高倍加熱拉伸，所述高倍加熱拉伸的一級牽伸溫度72℃，牽伸倍率1.5倍，二級牽伸溫度78℃，牽伸倍率2.5倍，三級牽伸溫度80℃，牽伸倍率4倍；并進一步加熱拉伸，所述加熱拉伸采用熱輥，一級牽伸溫度為90℃，牽伸倍數為1.5倍，二級牽伸溫度為155℃，牽伸倍數為2倍，三級牽伸溫度為190℃，牽伸倍數為4.5倍；最后牽伸絲在張緊狀態下進行熱定型，定型張力控制在5kgf/cm，熱定型溫度為185℃；然后卷繞成高強阻燃滌綸復合絲，由此獲得強度6.25cN/dtex、模量122cN/dtex，斷裂伸長率為15.75％，極限氧指數為35.0％的高強阻燃滌綸復合纖維。