一种聚磷酰胺纤维及其熔融法制备方法

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。

权利要求

1.一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80ppm；

步骤三、将步骤二所得干燥聚磷酰胺树脂切片，在340℃-390℃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。

2.根据权利要求1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。

说明书

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] 一种聚磷酰胺纤维，纤维组成为聚磷酰胺高分子，其结构式为：

[0010]

[0011] 其中，n为2～2000之间的整数。

[0012] 一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℃-390℃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；

[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℃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] 一种聚磷酰胺纤维，纤维组成为聚磷酰胺高分子，其结构式为：

[0025]

[0026] 其中，n为2～2000之间的整数。

[0027] 实施例2

[0028] 将105mol甲基膦酸二甲酯、100mol 4，4’-二氨苯基苯基氧化膦、1mol三乙胺，投入聚合釜中混合均匀，在378℃反应12h，反应结束后80℃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℃转鼓真空干燥1.5h后，150℃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℃，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-1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

[0031]

[0032] 实施例3

[0033] 将100mol甲基膦酸二甲酯、100mol 4，4’-二氨苯基氧化膦、1.5mol磷酸三苯酯，投入聚合釜中混合均匀，在380℃反应10h，反应结束后80℃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℃转鼓真空干燥1h后，180℃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℃，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96mm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-1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

[0036]

[0037] 实施例4

[0038] 将125mol甲基膦酸二甲酯、100mol 4，4’-二氨苯基苯基氧化膦、1.5mol三氯化铁，投入聚合釜中混合均匀，在386℃反应8h，反应结束后80℃真空抽提1.5h，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℃转鼓真空干燥2h后，220℃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℃，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

[0041]

[0042] 实施例5

[0043] 将150mol甲基膦酸二甲酯、100mol 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℃反应8h，反应结束后80℃真空抽提1.5h，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℃转鼓真空干燥2h后，220℃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℃，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、100mol 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℃反应13h，反应结束后80℃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℃转鼓真空干燥2h后，250℃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℃，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。