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分子內(nèi)PET樹脂阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-1-20 22:05:01 |
以反應性無鹵阻燃劑CEPPA為第3單體，制備分子內(nèi)PET樹脂阻燃劑，并經(jīng)熔融紡絲紡制阻燃PET纖維。利用元素分析和核磁共振分析了阻燃PET樹脂中的磷含量，結(jié)果表明，大部分CEPPA聚合到PET分子鏈中。
對PET纖維的結(jié)晶性能、染色行為、力學性能及燃燒性能進行了研究，結(jié)果表明，阻燃PET纖維的結(jié)晶度隨著磷含量的增加而降低，這使得纖維染色性能提高。應用分子內(nèi)PET樹脂阻燃劑的PET纖維采用分散染料在常壓沸染條件下上染率可達90％ 。此外纖維具有優(yōu)異的阻燃性能，極限氧指數(shù)(LOI)約為35％ ，并且抗熔滴性能得到了改善。
聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維具有優(yōu)良的物理和力學性能，廣泛應用于服裝、地毯、裝飾、床上用品等領域，成為應用范圍最廣、消耗量最大的化纖品種。但是PET纖維的極限氧指數(shù)僅為21％ ，屬于易燃纖維，大大限制了其應用。
阻燃PET纖維的制備方法主要包括共聚改性法和后整理法。后整理法是將PET纖維或織物在含有分子內(nèi)PET樹脂阻燃劑的整理液中浸漬，使阻燃劑附著在其表面，其缺點是使用過程中阻燃劑易脫落，導致阻燃性能明顯降低。共聚改性法是指阻燃劑參與PET聚合反應形成分子內(nèi)阻燃共聚酯，通過熔融紡絲得到阻燃纖維。由于阻燃劑進入PET大分子鏈中，在隨后的加工和使用過程中不容易遷移出來，是一種永久性阻燃纖維。
本文采用含磷阻燃劑2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)為第3單體，通過共縮聚反應制備不同磷含量的分子內(nèi)阻燃PET樹脂，然后通過熔融紡絲得到阻燃PET纖維；阻燃PET樹脂經(jīng)固相縮聚后紡制阻燃PET工業(yè)絲，對纖維的結(jié)構性能進行了研究。
實驗原料。對苯二甲酸(PTA)，儀征化纖股份有限公司提供；乙二醇(EG)，國藥集團化學試劑有限公司提供，分析純；2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)，四川富爾新紡織阻燃材料有限公司提供，純度99．9％。
阻燃PET樹脂的合成。在聚合釜中按一定比例加入對苯二甲酸、乙二醇、CEPPA以及催化劑等，在240～260℃ 進行酯化反應，待出水量達到理論值的80％ 以后，進入縮聚階段，溫度控制在270～280℃ ，真空度保持在10 Pa左右。當熔體黏度達到設定值時，縮聚反應完成，得到含磷阻燃PET樹脂。
阻燃PET樹脂的表征。采用Prodigy型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，EXCEL型微波消解儀，測定樣品中磷含量。阻燃PET樣品溶于氘代三氟乙酸，采用BrukerAvance 400核磁共振儀表征阻燃PET的組成。
磷酸三苯酯阻燃劑tpp質(zhì)量標準：
外觀：白色片狀結(jié)晶
含量：≥99%；
酸值(mgKOH/g)：≤0.1；
游離酚：≤0.1%；
凝固點：≥47.0℃
色度(APHA)：≤60；
水分：≤0.1%
密度(50℃，g/cm3)：1.185-1.202
阻燃PET纖維結(jié)構性能表征。差示掃描量熱(DSC)分析。采用美國Perkin—Elmer公司的DSC-2C型差示掃描量熱儀，以20℃／min的升溫速度對纖維樣品進行測試。根據(jù)下式計算聚合物的結(jié)晶度。
X= (△日f／△日 )×100％
式中：△ 為纖維的熔融熱，J／g；AH 為100％ 結(jié)晶試樣的熔融熱，本文采用純PET完全結(jié)晶熔融熱，為125．4 J／g 。
染色性能的測定。將纖維放入60℃ 的染液，保持40 min，再以1℃／rain的速度升溫至沸騰，保持浴比為1：100，常壓沸染1 h，采用722 N可見分光光度計測定纖維上染率。
采用Getag Macbeth Color—eye 7000A測色儀測定纖維樣品染色后的染色深度K／S值。
阻燃性能測定。將阻燃纖維制成織物，參照GB／T5454-1977《紡織品燃燒性能試驗氧指數(shù)法》測定織物的極限氧指數(shù)；按照GB／T 5455—1977《紡織品燃燒性能垂直法》測定織物的垂直燃燒性能。
阻燃PET樹脂的表征。采用阻燃劑CEPPA為第3單體，與PTA及EG通過縮聚反應制備不同磷含量的阻燃PET樹脂，控制阻燃PET樹脂的特性黏度為0．65。采用元素分析法測定樹脂中的磷含量。樹脂中實際磷含量與理論計算值比較接近，表明絕大部分的阻燃劑單體通過共縮聚反應進入了高分子鏈。
文章版權：張家港雅瑞化工有限公司
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