一種聚磷酰胺纖維及其熔融法制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種聚磷酰胺纖維及其熔融法制備方法，屬于化學纖維成型加工技術 領域。
【背景技術】
[0002] 石油化工、天然氣、公安、消防等多種行業均要求具備具有阻燃防火性能的布料。 阻燃混紡纖維制造加工方法主要有兩種：一種是棉/滌綸/尼龍布料經過后整理制備阻燃 布料；另一種是使用芳綸纖維混紡制備阻燃織物。
[0003] 目前阻燃、防火布料的品種繁多。常用的一些具有阻燃性能的布料如氨綸纖維布、 腈氯綸纖維布、阻燃黏膠纖維布、阻燃滌綸布等，這類纖維均存在著熔融滴落，遇火時使皮 膚燙傷，不能達到安全防火的效果。纖維后處理時用的耐久性阻燃劑四羥甲基氯化磷，在長 期存在中存在析出的問題，難以達到持久阻燃的效果，且由于后整理中使用的多為小分子 阻燃劑，長期使用中經多次水洗存在降低阻燃性能難以持久阻燃的問題。
[0004] 美國杜邦公司是最早利用共聚法，通過在成纖高聚物的大分子鏈的密集度和內聚 力，從而提高其熱穩定性，來成功研制了名為"Nomex"的芳香族聚酰胺纖維，它的耐熱性非 常好，極限氧指數達29,具有永久性防護功能，不溶解不助燃，離開火源后，能自行熄滅且不 產生熔滴，具有一定的舒適性，透氣性。"Kevlar"為杜邦公司的另一芳香族聚酰胺纖維研 究成果，它除具有良好的阻燃性能外，還具有高的極限氧指數以及極強的抗摩擦、抗斷裂能 力。日本帝人公司也采用上述方法成功研制了商品名為"Apyil"的芳香族聚酰胺纖維，其 極限氧指數可達29 %~32% ;美國BP阿莫科公司于1999年公開了一項發明專利，該專利 提供一種聚酰胺組合物，該組合物可達到阻燃效果并且具有良好的抗滴性能而不凝結；索 羅蒂亞公司1998年公開了一項關于聚合物鍵合而非鹵素的阻燃聚合物，所制備的纖維、織 物或制品都具有阻燃性或防火性。
[0005] 但是，上述纖維成本高，難以在短時間內得到大范圍應用，即使應用較為廣泛的芳 綸纖維，也存在價格偏高、透氣性差、穿著舒適性低等問題。
[0006] 研制阻燃防火布料的關鍵在于阻燃、防火纖維的制備，研制一種阻燃效果好、穿著 舒適性高且成本低的阻燃、防火纖維，迫在眉睫。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是為了解決現有常用阻燃纖維存在的效率不高、流變溫度低、熔融 滴落引起二次燒傷、染整困難、手感差、價格高等的問題，提供的一種聚磷酰胺纖維及其熔 融制備方法。
[0008] 本發明的目的是通過下述技術方案實現的。
[0009] -種聚磷酰胺纖維，纖維組成為聚磷酰胺高分子，其結構式為：
[0010]
[0011] 其中，η為2~2000之間的整數。
[0012] -種聚磷酰胺纖維熔融法制備方法，具體步驟如下：
[0013] 步驟一、在氮氣保護下，將甲基膦酸二甲酯和4,4' -二氨苯基氧化膦混合均勻，在 催化劑作用下加熱反應后真空干燥，即得聚磷酰胺樹脂；
[0014] 催化劑為三氯化鐵、無水氯化鎂、磷酸三苯酯、三乙胺、乙二胺中的一種或幾種；
[0015] 步驟二、將步驟一所得聚磷酰胺樹脂進行切片后，真空干燥，控制含水率小于 80ppm ;
[0016] 步驟三、將步驟二所得干燥聚磷酰胺樹脂切片，在340°C -390°C進行熔融紡絲，初 拉伸，得到〇. 0243旦-2. 2旦聚磷酰胺纖維長絲；
[0017] 步驟四、步驟三所得聚磷酰胺纖維半成品，經過集束、拉伸、熱定型、上油、卷曲、切 成70mm-160mm、烘干、打包，得到聚磷酰胺半成品短纖維。
[0018] 有益效果
[0019] 1、本發明的一種聚磷酰胺纖維，強度高，安全無毒，適合用于混紡布料等阻燃織 物，阻燃效果好，所用原料來源廣，成本低；
[0020] 2、本發明的一種聚磷酰胺纖維熔融法制備方法，制備工藝簡單，容易操作，生產效 率高，適應現有工業化生產設備條件，能夠實現工業化生產，生產過程安全可靠。
[0021 ] 3、本發明在370°C發生卷曲，高溫條件下可自行炭化，不引起熔融滴落。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合實施例對本發明的內容作進一步描述。
[0023] 實施例1
[0024] -種聚磷酰胺纖維，纖維組成為聚磷酰胺高分子，其結構式為：
[0026] 其中，η為2~2000之間的整數。
[0027] 實施例2
[0028] 將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 入聚合釜中混合均勻，在378°C反應12h，反應結束后80°C真空抽提2. 5h，抽提結束后冷卻 至室溫，得到淺黃色固體，即為聚磷酰胺樹脂聚合度為1865。將聚磷酰胺樹脂進行切片后， 80°C轉鼓真空干燥I. 5h后，150°C轉鼓真空干燥6h，控制含水率小于40ppm ;將干燥聚磷酰 胺樹脂切片，經螺桿擠出機、噴絲板進行紡絲，控制螺桿擠出機溫度為360°C，紡絲速度為 1200m/min，得到0. 37旦聚磷酰胺纖維長絲半成品，繼續經過集束、拉伸、熱定型、上油、卷 曲、切成75mm半成品，烘干、打包后，得到37. 91千克聚磷酰胺短纖維；
[0029] 將制備的聚磷酰胺短纖維在HXF-I型往復式梳解機中疏解并經混同機中混合均 勻；經紡紗機種紡織成紗線，在WF-II型織布機上采用電腦控制制備的織物。制備的織物 垂直燃燒測試，測試結果如表1所示。
[0030] 表1耐火布的垂直燃燒測試結果
[0032] 實施例3
[0033] 將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勻，在380°C反應10h，反應結束后80°C真空抽提2h，抽提結束后冷 卻至室溫，得到淺黃色固體，即為聚磷酰胺樹脂聚合度為1970。將聚磷酰胺樹脂進行切片 后，85°C轉鼓真空干燥Ih后，180°C轉鼓真空干燥5h，控制含水率小于40ppm ;將干燥聚磷 酰胺樹脂切片，經螺桿擠出機、噴絲板進行紡絲，控制螺桿擠出機溫度為365°C，紡絲速度為 1500m/min，得到0. 82旦聚磷酰胺纖維長絲，繼續經過集束、拉伸、熱定型、上油、卷曲、切成 96_半成品，烘干、打包后，得到38. 13千克聚磷酰胺短纖維。
[0034] 將制備的聚磷酰胺短絲在HXF-I型往復式梳解機中疏解并經混同機中混合均勻； 經紡紗機種紡織成紗線，在WF-II型織布機上采用電腦控制制備的織物。制備的織物垂直 燃燒測試，測試結果如表2所示。
[0035] 表2耐火布的垂直燃燒測試結果
[0037] 實施例4
[0038] 將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 鐵，投入聚合釜中混合均勻，在386°C反應8h，反應結束后80°C真空抽提I. 5h，抽提結束后 冷卻至室溫，得到淺黃色固體，即為聚磷酰胺樹脂聚合度為730。將聚磷酰胺樹脂進行切 片后，70°C轉鼓真空干燥2h后，220°C轉鼓真空干燥5h，控制含水率小于40ppm ;將干燥聚 磷酰胺樹脂切片，經螺桿擠出機、噴絲板進行紡絲，控制螺桿擠出機溫度為360°C，紡絲速度 為1000m/min，得到1. 73旦聚磷酰胺纖維長絲半成品，繼續經過集束、拉伸、熱定型、上油、 卷曲、烘干、打包工序后，得到37. 99千克聚磷酰胺長絲纖維。
[0039] 將制備的聚磷酰胺長絲經紡紗機種紡織成紗線，在WF-II型織布機上采用電腦控 制制備的織物。制備的織物垂直燃燒測試，測試結果如表3所示。
[0040] 表3耐火布的垂直燃燒測試結果
[0042] 實施例5
[0043] 將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 鐵，投入聚合釜中混合均勻，在384°C反應8h，反應結束后80°C真空抽提I. 5h，抽提結束后 冷卻至室溫，得到淺黃色固體，即為聚磷酰胺樹脂聚合度為1780。將聚磷酰胺樹脂進行切 片后，70°C轉鼓真空干燥2h后，220°C轉鼓真空干燥5h，控制含水率小于40ppm ;將干燥聚 磷酰胺樹脂切片，經螺桿擠出機、噴絲板進行紡絲，控制螺桿擠出機溫度為360°C，紡絲速度 為1000m/min，得到1. 82旦聚磷酰胺纖維長絲半成品，繼續經過集束、拉伸、熱定型、上油、 卷曲、烘干、打包后，得到39. 22千克聚磷酰胺長絲纖維。
[0044] 實施例6
[0045] 將50mol甲基膦酸二甲酯、IOOmol 4,4'-二氨苯基苯基氧化膦、0· 8mol三氯化鐵、 0. 3mol三乙胺，投入聚合釜中混合均勻，在367°C反應13h，反應結束后80°C真空抽提3. 5h， 抽提結束后冷卻至室溫，得到淺黃色固體，即為聚磷酰胺樹脂聚合度為1688。將聚磷酰胺樹 脂進行切片后，90°C轉鼓真空干燥2h后，250°C轉鼓真空干燥5h，控制含水率小于30ppm ; 將干燥聚磷酰胺樹脂切片，經螺桿擠出機、噴絲板進行紡絲，控制螺桿擠出機溫度為300°C， 紡絲速度為800m/min，得到2. 1旦聚磷酰胺纖維長絲半成品，繼續經過集束、拉伸、熱定型、 上油、卷曲、烘干、打包后，得到38. 67千克聚磷酰胺長絲纖維。
【主權項】
1. 一種聚磷酰胺纖維，其特征如下，纖維組成為聚磷酰胺高分子，其結構式為：其中，η為2~2000之間的整數。2. -種聚磷酰胺纖維熔融的制備方法，其特征如下，具體步驟如下： 步驟一、在氮氣保護下，將甲基膦酸二甲酯和4,4' -二氨苯基氧化膦混合均勻，在催化 劑作用下加熱反應后真空干燥，即得聚磷酰胺樹脂； 步驟二、將步驟一所得聚磷酰胺樹脂進行切片后，真空干燥，控制含水率小于SOppm ; 步驟三、將步驟二所得干燥聚磷酰胺樹脂切片，在340°C -390°C進行熔融紡絲，初拉 伸，得到0. 0243旦-2. 2旦聚磷酰胺纖維長絲； 步驟四、步驟三所得聚磷酰胺纖維半成品，經過集束、拉伸、熱定型、上油、卷曲、切成 70mm-160mm、烘干、打包，得到聚磷酰胺半成品短纖維。3. 根據權利要求2所述的一種聚磷酰胺纖維熔融的制備方法，其特征如下，步驟一中 所述的催化劑包括三氯化鐵、無水氯化鎂、磷酸三苯酯、三乙胺、乙二胺中的一種或幾種。
【專利摘要】本發明涉及一種聚磷酰胺纖維及其熔融的制備方法，屬于化學纖維成型加工技術領域。纖維組成為聚磷酰胺高分子，其結構式為：？其中，n為2～2000之間的整數。聚磷酰胺纖維熔融的制備方法是：首先在氮氣保護下，將甲基膦酸二甲酯和4，4’-二氨苯基氧化膦混合均勻，在催化劑作用下進行反應得聚磷酰胺樹脂；其次，將步驟一所得聚磷酰胺樹脂進行切片后，真空干燥，控制含水率小于30～80ppm；再次，干燥聚磷酰胺樹脂切片，通過熔融紡絲機進行熔融紡絲、初拉伸、集束、拉伸、熱定型、上油、卷曲、切斷、烘干、打包工序后，得到聚磷酰胺纖維。
【IPC分類】D01F6/76
【公開號】CN105350109
【申請號】CN201510770454
【發明人】莊銀江, 莊津, 丁功勝, 何濟琛, 李苑育
【申請人】深圳市名仕度服飾有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月13日