一種隔火的阻燃聚酯材料及其制備方法

本發(fā)明提供了一種隔火的阻燃聚酯材料及其制備方法；所述材料包含以下重量份數(shù)的各組分：熱塑性聚酯或聚酰胺33～53份，熱塑性特種工程塑料樹(shù)脂5～20份，阻燃劑13～20份，阻燃協(xié)效劑1 3～8份，阻燃協(xié)效劑2 0～5份，填料10～30份，抗氧劑0.1～0.8份，潤(rùn)滑劑0.2～1份。該發(fā)明制備聚酯材料的方法簡(jiǎn)單易行，利用聚酯/聚酰胺材料和特種工程塑料高熔點(diǎn)，玻璃纖維形成貫穿網(wǎng)絡(luò)支撐聚合物熔體的特性，支撐材料在燃燒過(guò)程中不會(huì)發(fā)生垮塌而形成穿孔被燒穿；并且由于特種工程塑料具有較高的成碳率，并且加入阻燃協(xié)效劑可進(jìn)一步提高成碳密度，當(dāng)該材料所制成的制件在持續(xù)燃燒過(guò)程中材料能夠及時(shí)成碳維持住原有制件形態(tài)，不被燒穿，從而起到隔火作用。

一種多羥基聚酯纖維的制備方法專利目的

《一種多羥基聚酯纖維的制備方法》的目的是提供一種多羥基聚酯纖維的制備方法，特別是提供一種第一酯化酸微過(guò)量且二酯化醇過(guò)量的多羥基聚酯纖維的制備方法。由于多元醇與酸反應(yīng)的活性并不一致，該發(fā)明的一種多羥基聚酯纖維的制備方法，將第一酯化階段酸過(guò)量，保證多元醇中參加酯化反應(yīng)能力較低的單體充分反應(yīng)，接入到聚酯分子鏈中，形成序列結(jié)構(gòu)均勻分布的共聚酯。第一酯化反應(yīng)階段羧基官能團(tuán)微過(guò)量，提供了反應(yīng)的活化點(diǎn)?？梢赃M(jìn)一步與聚酯改性單體進(jìn)行反應(yīng)，如兩端羥基或氨基官能團(tuán)聚乙二醇類或聚醚胺大分子；在第二酯化階段補(bǔ)充的二元醇可以對(duì)共聚酯的端羧基進(jìn)行調(diào)控，使共聚酯的端羧基含量控制在穩(wěn)定的范圍內(nèi)，再經(jīng)圓形或異形噴絲板熔融紡絲成型制備得到多羥基柔性聚酯纖維。

一種多羥基聚酯纖維的制備方法技術(shù)方案

《一種多羥基聚酯纖維的制備方法》依次包括第一酯化反應(yīng)、第二酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，具體步驟為：

（1）第一酯化反應(yīng)：將二元醇和多羥基醇按照摩爾比98~99.5:0.5~2配置成混合多元醇；二元醇部分在多元醇的總物質(zhì)量的90％以上保證制備出的產(chǎn)物中聚酯成分占到主要部分，保留聚酯本身優(yōu)異的力學(xué)性能、穩(wěn)定性能。將二元醇與多羥基醇酯化前進(jìn)行混合，可以保證多元醇中高粘度醇成分在二元醇中均勻分散。

按照二元酸羧基官能團(tuán)與所述混合多元醇的羥基官能團(tuán)摩爾比1.02~1.10:1添加二元酸；傳統(tǒng)多元醇聚酯的制備都是以醇過(guò)量，保證酸充分反應(yīng)。但是由于二元醇和其它多元醇與酸反應(yīng)活性并不一致，大多數(shù)醇與二元酸參加反應(yīng)的能力不如二元醇，體系中二元醇過(guò)量，酸反應(yīng)結(jié)束后，體系中存在著未完全反應(yīng)的多元醇。該發(fā)明在第一酯化反應(yīng)階段，利用二元酸羧基官能團(tuán)微過(guò)量，保證活性不一致的混合多元醇都能充分反應(yīng)。

將所述混合多元醇與所述二元酸加入酯化反應(yīng)釜進(jìn)行第一酯化反應(yīng)，所述第一酯化反應(yīng)的壓力為0.01~0.5兆帕，反應(yīng)的溫度為230~260攝氏度，反應(yīng)的時(shí)間為0.5~3小時(shí)；當(dāng)?shù)谝货セ磻?yīng)出水量達(dá)到理論出水量的90~95％，完成第一酯化反應(yīng)；第一酯化反應(yīng)控制在一定的壓力可以保證多元醇中沸點(diǎn)較低的成分在壓力下避免一直在反應(yīng)器的頂部，實(shí)現(xiàn)與物料接觸參與反應(yīng)。以酯化出水量來(lái)判斷酯化率，簡(jiǎn)單可操作?？刂频谝货セ鏊窟_(dá)到理論的90~95％，此時(shí)體系中的活性不一致的多元醇能充分反應(yīng)，避免存在游離的多元醇。

（2）第二酯化反應(yīng)：將所述第一酯化反應(yīng)得到的物料在補(bǔ)充二元醇后進(jìn)行第二酯化反應(yīng)，反應(yīng)的壓力為0.1~0.5兆帕，反應(yīng)的溫度為240~270攝氏度，反應(yīng)的時(shí)間為0.5~2小時(shí)；第二酯化反應(yīng)直到酯化出水量達(dá)到理論出水量的98％以上終止；補(bǔ)充二元醇的物質(zhì)量為第一酯化添加多元醇羥基總摩爾數(shù)的10.5％~16.3％，使得第一酯化反應(yīng)和第二酯化反應(yīng)中總的醇羥基與羧酸官能團(tuán)的摩爾比為1.10~1.30:1；第一酯化反應(yīng)結(jié)束補(bǔ)充二元醇，將第一酯化階段過(guò)量的二元酸反應(yīng)完全，使得整個(gè)酯化階段醇與酸的摩爾比維持在醇微過(guò)量。聚酯的端羧基對(duì)后道的紡絲具有重要的影響。常規(guī)的聚酯羧基值含量為20摩爾/T，第一酯化階段結(jié)束后酯化物以端羧基封端，第二酯化補(bǔ)充的二元醇可以繼續(xù)與端羧基反應(yīng)，從而在第二酯化反應(yīng)結(jié)束時(shí)酯化物以端羥基封端。

（3）最后將所述第二酯化反應(yīng)的混合物進(jìn)行縮聚反應(yīng)，經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)制得聚酯；所述縮聚反應(yīng)的溫度保持在260~280攝氏度，所述縮聚反應(yīng)持續(xù)2~4小時(shí)，制備得到多羥基聚酯。

酯化結(jié)束后酯化物進(jìn)入縮聚階段，縮聚分為低真空階段與高真空階段。低真空壓力控制在-50千帕，時(shí)間40~60分鐘，低真空階段是為了避免酯化直接進(jìn)入高真空階段造成抽真空管道堵塞。低真空階段結(jié)束后進(jìn)行高真空階段，高真空壓力控制在-101千帕，時(shí)間控制在1~3小時(shí)。整個(gè)縮聚階段時(shí)間不超過(guò)4.5小時(shí)?？s聚階段結(jié)束以攪拌器設(shè)定的攪拌功率值為出料依據(jù)。

（4）最后將所述制備的多羥基聚酯經(jīng)圓形或異形噴絲板熔融紡絲成型制備得到多功能聚酯纖維。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的一種多羥基聚酯纖維的制備方法所述二元醇為乙二醇、丙二醇、丁二醇或戊二醇中的一種以上。

如上所述的一種多羥基聚酯纖維的制備方法，所述多羥基醇為山梨醇、季戊四醇或木糖醇中的一種以上。

如上所述的一種多羥基聚酯纖維的制備方法，所述二元酸為對(duì)苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿崤c5-磺酸鈉-間苯二甲酸二乙醇酯按照摩爾比90~95:10~5的混合物。

如上所述的一種多羥基聚酯纖維的制備方法，所述的步驟（1）中：在第一酯化反應(yīng)開(kāi)始之前，先將所述混合多元醇和二元酸在漿料釜中進(jìn)行攪拌打漿，使充分共混；并且預(yù)熱酯化反應(yīng)釜，在酯化反應(yīng)釜內(nèi)部溫度達(dá)到200攝氏度~230攝氏度時(shí)將漿料釜中充分共混的物料導(dǎo)入。

如上所述的一種多羥基聚酯纖維的制備方法，所述的步驟（1）中：在第一酯化反應(yīng)開(kāi)始之前，還加入催化劑、熱穩(wěn)定劑和抗氧化劑；所述催化劑的加入量為100~500百萬(wàn)分比濃度，基數(shù)為所述二元酸的質(zhì)量；所述熱穩(wěn)定劑的加入量為二元酸質(zhì)量的0.001~0.02％；所述抗氧化劑的加入量為二元酸質(zhì)量的0.001~0.03％。

如上所述的一種多羥基聚酯纖維的制備方法，所述催化劑為鈦系催化劑和/或銻系催化劑；所述鈦系催化劑為鈦酸四丁酯和/或乙二醇鈦；所述銻系催化劑為三氧化二銻、醋酸銻或乙二醇銻中的一種以上。

如上所述的一種多羥基聚酯纖維的制備方法，所述熱穩(wěn)定劑為磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯或三（壬苯基）亞磷酸酯的其中之一或其混合物。

如上所述的一種多羥基聚酯纖維的制備方法，所述抗氧化劑為抗氧化劑1010、抗氧化劑168或抗氧化劑616其中之一或其混合物。

如上所述的一種多羥基聚酯纖維的制備方法，所述多羥基聚酯纖維為POY、FDY、DTY或短纖維，其紡絲工藝分別為：將步驟（3）制備得到的多羥基聚酯進(jìn)行熔融紡絲，其短纖維紡絲工藝為：紡絲溫度為270~300攝氏度，紡絲速度為800~1500米/分鐘，拉伸溫度為60~80攝氏度，預(yù)拉伸倍率為1.02~1.10，一道拉伸倍率為2.80~3.20，二道拉伸倍率為1.05~1.15，然后經(jīng)切斷，制得的多羥基聚酯短纖維，短纖維的纖度為0.3~5分特克斯，長(zhǎng)度為38毫米或51毫米。將步驟（3）制備得到的多羥基聚酯進(jìn)行熔融紡絲，其POY紡絲工藝為：紡絲溫度為270~300攝氏度，紡絲速度為2000~3000米/分鐘，拉伸溫度為60~80攝氏度，總拉伸倍率為1.5~5。

進(jìn)一步地，POY經(jīng)過(guò)8小時(shí)平衡后，分別經(jīng)第一羅拉，第Ⅰ熱箱，冷卻板，PU盤式假捻器，第二羅拉，網(wǎng)絡(luò)噴嘴，第Ⅱ熱箱，第三羅拉，油輪，最后經(jīng)過(guò)卷繞羅拉卷繞成型，可制成多羥基聚酯DTY。

其中第一羅拉的線速度200-600米/分鐘，第二羅拉的線速度500-600米/分鐘，第三羅拉的線速度300-600米/分鐘，卷繞羅拉的線速度400-700米/分鐘，牽伸比1.1-1.8，PU盤式假捻D/Y比為1.2-2.5。

將步驟（3）制備得到的多羥基聚酯進(jìn)行熔融紡絲，F(xiàn)DY紡絲工藝為：紡絲速度為3500~4200米/分鐘，熱輥GR1的速度為1100~1500米/分鐘，溫度為80~110攝氏度，熱輥GR2的速度為3550~4280米/分鐘，溫度為115~135攝氏度，制得多羥基柔性聚酯FDY長(zhǎng)絲。

如上所述的異形噴絲板為三葉形噴絲板、扁平型噴絲板、中空型噴絲板、十字型噴絲板、Y型或“8”字型噴絲板中一種。

一種多羥基聚酯纖維的制備方法有益效果

（1）《一種多羥基聚酯纖維的制備方法》采用分階段酯化：第一酯化階段為酸過(guò)量，保證體系中的多元醇充分反應(yīng)。在完成90~95％酯化率后進(jìn)入第二酯化階段，補(bǔ)充二元醇，調(diào)控酯化物的端基。分階段酯化工藝保證了引入的多元醇可以充分反應(yīng)，形成序列結(jié)構(gòu)均勻分布的共聚酯。

（2）該發(fā)明第一酯化酸過(guò)量體系，可以保證多元醇充分反應(yīng)，減少原料的浪費(fèi)同時(shí)避免小分子存在體系中對(duì)共聚酯的紡絲成型造成不利的影響。

（3）該發(fā)明第一階段羧基官能團(tuán)微過(guò)量，提供了反應(yīng)的活化點(diǎn)?？梢赃M(jìn)一步與聚酯改性單體進(jìn)行反應(yīng)，如兩端羥基或氨基官能團(tuán)聚乙二醇類或聚醚胺大分子。

（4）該發(fā)明共聚單體多元醇增加漿料的表觀粘度，可以保證利用無(wú)機(jī)粉體進(jìn)行原位聚合的顆粒均勻分散在體系中，多羥基將粉體進(jìn)行包裹，減少無(wú)機(jī)粉體間的團(tuán)聚。

（5）該發(fā)明合成的多羥基聚酯纖維分子鏈中含有大量的極性官能團(tuán)羥基，可以與活性染料分子反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，減少能耗。同時(shí)纖維染色深度與色牢度都有明顯提高。

防火鋁塑板用無(wú)鹵阻燃聚乙烯芯層材料及其制備方法專利目的

《防火鋁塑板用無(wú)鹵阻燃聚乙烯芯層材料及其制備方法》的目的是提供一種在使用中加工流動(dòng)性較好、阻燃效果較好、力學(xué)性能較好的防火鋁塑板用無(wú)鹵阻燃聚乙烯芯層材料以及其制備方法。

防火鋁塑板用無(wú)鹵阻燃聚乙烯芯層材料及其制備方法技術(shù)方案

實(shí)現(xiàn)《防火鋁塑板用無(wú)鹵阻燃聚乙烯芯層材料及其制備方法》目的中的提供一種無(wú)鹵阻燃聚乙烯芯層材料的技術(shù)方案是：該防火鋁塑板用無(wú)鹵阻燃聚乙烯芯層材料所含組分有低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、乙烯和辛烯共聚物、氫氧化鋁、氫氧化鎂、阻燃增效劑和偶聯(lián)劑；該芯層材料各組分以重量計(jì)的份數(shù)為：低密度聚乙烯15-30份、線型低密度聚乙烯15-20份、乙烯和辛烯共聚物3-15份、氫氧化鋁30-45份、氫氧化鎂10-15份、阻燃增效劑2-25份、偶聯(lián)劑0.5-5份。

上述阻燃增效劑可以是水合硼酸鋅；水合硼酸鋅的粉末粒度為1500-5000目；阻燃增效劑的以重量計(jì)的份數(shù)為2-10份。

上述阻燃增效劑也可以是膨脹型阻燃劑；膨脹型阻燃劑包括作為酸源的脫水劑、作為碳源的成炭劑和作為氣源的發(fā)泡劑；脫水劑為能在燃燒加熱時(shí)原位生成酸的鹽類，該鹽類為聚磷酸銨；成炭劑為富碳的多元醇化合物，該多元醇化合物為淀粉或季戊四醇；發(fā)泡劑為含氮的多碳化合物，該含氮的多碳化合物為三聚氰胺或雙氰胺。阻燃增效劑的以重量計(jì)的份數(shù)為10-15份。

上述阻燃增效劑還可以由水合硼酸鋅和膨脹型阻燃劑組成；阻燃增效劑以重量計(jì)的份數(shù)為12-25份，其中水合硼酸鋅以重量計(jì)的份數(shù)為2-10份，膨脹型阻燃劑以重量計(jì)的份數(shù)為10-15份；水合硼酸鋅的粉末粒度為1500-5000目；膨脹型阻燃劑包括作為酸源的脫水劑、作為碳源的成炭劑和作為氣源的發(fā)泡劑；脫水劑為能在燃燒加熱時(shí)原位生成酸的鹽類，該鹽類為聚磷酸銨；成炭劑為富碳的多元醇化合物，該多元醇化合物為淀粉、季戊四醇；發(fā)泡劑為含氮的多碳化合物，該含氮的多碳化合物為三聚氰胺、雙氰胺。

上述氫氧化鋁、氫氧化鎂所采用的原料為天然礦石粉末或合成氫氧化鋁、氫氧化鎂的粉末，其粉末粒度為1500-5000目。

上述芯層材料的熔體流動(dòng)速率為0.8-3.0克/10分鐘。

上述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，該硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三硅烷、γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三乙氧基硅烷、N-β-（胺乙基）-γ-胺丙基-三甲氧基硅烷、β-（3，4-氧撐環(huán)己基）-乙基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷或γ-巰丙基三甲氧基硅烷。

實(shí)現(xiàn)該發(fā)明目的中的提供一種無(wú)鹵阻燃聚乙烯芯層材料的制備方法的技術(shù)方案是：具有以下步驟：①將上述防火鋁塑板用無(wú)鹵阻燃聚乙烯芯層材料中的氫氧化鋁、氫氧化鎂分別與硅烷偶聯(lián)劑在高速捏合機(jī)中混合均勻而完成了氫氧化鋁和氫氧化鎂的預(yù)處理；②將預(yù)處理后的氫氧化鋁和氫氧化鎂以及上述防火鋁塑板用無(wú)鹵阻燃聚乙烯芯層材料中的低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、乙烯和辛烯共聚物和阻燃增效劑用高速捏合機(jī)混合均勻；③將混合好的物料用雙螺桿擠出機(jī)擠出；④對(duì)雙螺桿擠出物料用熱切方式造粒或使經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出成條狀的物料經(jīng)過(guò)水冷后用切粒機(jī)切粒方式造粒而得到成品。

上述步驟①中高速捏合機(jī)的轉(zhuǎn)速為850-1300轉(zhuǎn)/分鐘，混合溫度為100℃-120℃，混合時(shí)間為10-15分鐘。

上述步驟②中高速捏合機(jī)混合時(shí)其轉(zhuǎn)速為850-1300轉(zhuǎn)/分鐘，混合溫度為80℃-120℃，混合時(shí)間為15-25分鐘；步驟③中雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒溫度為100℃-179℃，雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘。

防火鋁塑板用無(wú)鹵阻燃聚乙烯芯層材料及其制備方法有益效果

（1）《防火鋁塑板用無(wú)鹵阻燃聚乙烯芯層材料及其制備方法》采用乙烯和辛烯共聚物改善無(wú)鹵阻燃聚乙烯材料的力學(xué)性能，從而材料組份的分散性和加工流動(dòng)性較好，熔體流動(dòng)速率為0.2-10克/10分鐘，適于擠出塑芯板材加工，而且由于乙烯和辛烯共聚物形變吸收能量能力比較強(qiáng)，從而增強(qiáng)了材料的韌性。

（2）由于低密度聚乙烯和線型低密度聚乙烯為非極性共聚物，乙烯和辛烯共聚物也為非極性共聚物，兩者相容性比較好從而使材料的力學(xué)性能較好。因?yàn)榫€型低密度聚乙烯的加入，使物料處于熔化狀態(tài)時(shí)的強(qiáng)度較強(qiáng)，從而在進(jìn)行板材的擠出時(shí)，易成型、加工性能好；所以該發(fā)明的芯層材料即可用于擠出板材不經(jīng)收卷直接與涂裝鋁板復(fù)合粘結(jié)，也因?yàn)槠鋸?qiáng)度較高，而可以先在擠出板材線上進(jìn)行塑芯板材的大擠出成型而得到無(wú)鹵阻燃聚乙烯板材，再將該板材于涂裝鋁板在復(fù)合機(jī)上進(jìn)行復(fù)合而得到防火鋁塑復(fù)合板材。

（3）該發(fā)明綜合采用氫氧化鋁、氫氧化鎂作為阻燃劑，氫氧化鋁價(jià)格比較便宜且分解溫度低，而氫氧化鎂分解溫度較高但價(jià)格也比較高，采用氫氧化鋁、氫氧化鎂相結(jié)合作為阻燃劑，在降低成本的同時(shí)，提高了材料在后續(xù)壓板過(guò)程中的加工穩(wěn)定性。

（4）阻燃增效劑為水合硼酸鋅或膨脹型阻燃劑或二者結(jié)合使用，水合硼酸鋅受熱脫去結(jié)晶水并使聚合物炭化，脫水過(guò)程降低發(fā)熱量和火焰溫度、稀釋助燃空氣，炭化層在板材表面形成保護(hù)層從而抑制燃燒，膨脹型阻燃劑燃燒時(shí)會(huì)在聚合物表面形成一層均勻的炭質(zhì)泡沫層，此炭質(zhì)泡沫層能起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，通過(guò)添加阻燃增效劑阻燃劑達(dá)到更好的阻燃效果，氧指數(shù)可高達(dá)34。

（5）用該發(fā)明粒料加工成的鋁塑板燃燒性能指標(biāo)較好，尤其是煙密度等級(jí)最低可達(dá)2，而已有技術(shù)煙密度等級(jí)一般都在10以上，最低也只有5，因此該發(fā)明極大程度地降低了對(duì)環(huán)境的二次污染。

（6）該發(fā)明配方簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣泛，給生產(chǎn)加工帶來(lái)方便。

（7）該發(fā)明擠出造粒溫度較低，為100-179℃，與中國(guó)專利申請(qǐng)02124390.5中的擠出造粒溫度180℃-200℃相比明顯明顯偏低，從而降低能耗、節(jié)約生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用。

（8）由于在混合前用偶聯(lián)劑分別對(duì)氫氧化鋁、氫氧化鎂進(jìn)行表面預(yù)處理，偶聯(lián)劑包覆在氫氧化鋁、氫氧化鎂表面從而提高了阻燃劑和聚乙烯基材間界面的相容性。