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一种阻燃尼龙66纤维及其制备方法

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一种阻燃尼龙66纤维及其制备方法

  [0001] 本发明属新型阻燃材料技术领域,涉及一种阻燃尼龙66纤维及其制备方法,特别 是涉及一种对羟甲基苯基次膦酸分别进行卤代反应和氨化反应制得阻燃剂氨甲基苯基次 膦酸,然后将氨甲基苯基次膦酸和尼龙66盐以及水在反应釜内进行聚合反应制得的阻燃 尼龙6,然后将阻燃尼龙66进行充分真空干燥,然后进行熔融纺丝制得阻燃尼龙66纤维及 其制备方法。

  [0002] 尼龙纤维织物具有吸汗、轻质、韧性佳、回弹性好、抗酸碱等特点,是最适合人类穿 着的人造织物之一。在服装上的应用也是尼龙纤维的主要用途之一。然而,随着人们生活 水平的提高,对于纺织品的要求也越来越高,非常需要能够克服纺织品的一些现有缺陷。普 通尼龙纤维的极限氧指数只有24左右,并且在燃烧过程中产生滴落,属于易燃材料,在使 用过程中极易引发火灾。尤其是在电子产品领域,因尼龙而引发的火灾不计其数,造成损失 较大,因此,对尼龙的阻燃改性成为当今学术界与工业界共同关注与攻关的课题。

  [0003] 阻燃纤维是一种阻燃材料,其是目前世界各国都十分重视的一种纤维,因此在阻 燃纤维的制备中以各种方式制备出的阻燃纤维在市场上已经经销多年,我国目前生产的阻 燃纤维大多以卤素或含磷微粒为主,并且大多以纤维后处理制备阻燃纤维为主,这样的制 备方法工艺复杂,生产成本高,且阻燃效果有限,若要达到所需的阻燃性能,往往需要增加 阻燃剂的添加量,这就造成了纤维的其他机械性能大幅下降。

  [0004] 次膦酸盐类阻燃产品密度较低,阻燃剂用量较小,在电子电器工业中具有很好的 应用前景。德国Clariant公司、美国Pennwalt公司以及Ticona公司均对次磷酸盐阻燃剂 的开发及应用做了很多研宄。各种次膦酸金属盐阻燃剂的合成方法也陆续被研宄出来。如 Clariant公司的发明CN 98811621. 9中在碱性条件下,从黄磷、烷基卤、金属氢氧化物出发 制备次膦酸金属盐的方法;以及 CN 2. 0、CN 102164934 A、CN 102164930 A、CN 1660858 A等专利中采用自由基反应的方式从次膦酸源、烯烃或氧化烯烃、金属源出发制备 次膦酸金属盐阻燃剂的方法。国内不少学者与公司也对次膦酸盐阻燃剂的开发倾注了很多 心血,并取得了很多成果。如CN 101747368 A提供了一种部分烷基化次膦酸非碱金属盐的 制备方法与应用;CN 101830926 A提供了一种从烷基二氯磷出发采用自由基反应制备的二 烷基次膦酸金属盐的合成工艺方法。

  [0005] 目前次膦酸盐类阻燃剂几乎均以次膦酸金属盐类为主体,且多应用于聚对苯二甲 酸丁二醇酯及尼龙6、尼龙66中,效果良好。关于次膦酸非金属盐阻燃剂的研宄,目前并不 多。公开号为CN 101570518A中提供了一种三聚氰胺次磷酸盐阻燃剂的制备方法,该法从 三聚氰胺及次膦酸出发采用水相法制备。该法的局限为原料单一,且受到次膦酸强还原性 的影响,必须同时加入三聚氰胺及次膦酸,否则次膦酸在空气环境中受热会被氧化成磷酸。

  [0006] 发明专利CN 103160949 A-种纳米阻燃尼龙66及其制备方法,描述了一种将尼 龙66树脂、纳米二氧化硅、三聚氰胺、多聚磷酸铵和氧化锌混合后经过双螺杆挤出机造粒, 制得的颗粒再与尼龙66树脂按照一定比例混合后进行纺丝。该发明在制备阻燃尼龙66纤 维过程中,尼龙66树脂需经过两次塑化加工,这就使得尼龙66高分子链大幅被破坏,从而 引起尼龙66树脂机械性能的大幅下降,另外,该发明使用的阻燃剂种类多,数量大,工艺复 杂,过多的阻燃剂还会造成尼龙66纤维的机械性能降低。

  [0007] 为了解决现有技术存在的上述问题,本发明的目的是提出一种阻燃尼龙66纤维 及其制备方法,本发明先将羟甲基苯基次膦酸、氯化亚砜和醚按照一定摩尔比在反应釜中 加热反应,完成后制得的氯甲基苯基次膦酸在氢氧化钠溶液中通入氨气进行氨化反应制得 氨甲基苯基次膦酸,再由尼龙66盐、水和氨甲基苯基次膦酸聚合而成而成阻燃尼龙66,再 将阻燃尼龙66进行充分真空干燥,然后进行熔融纺丝制得阻燃尼龙66纤维。本发明将氨 甲基苯基次膦酸加入到阻燃尼龙66的聚合体系中,使得阻燃剂与尼龙66完美结合,不仅不 会对尼龙66的机械性能产生负面影响,还可以在阻燃剂添加很少的情况下使得尼龙66以 及尼龙66纤维具有很好的阻燃效果。

  [0008] 本发明的一种阻燃尼龙66纤维,所述的阻燃尼龙66纤维含有0. 5~15%质量 的阻燃剂氨甲基苯基次膦酸;所述阻燃尼龙66纤维的极限氧指数为30-35,单丝纤度为 0. 5~4. Odtex,断裂强度为2. 5~5. OcN/tex,所述氨甲基苯基次膦酸的结构式为:

  1. 一种阻燃尼龙66纤维,其特征是,所述的阻燃尼龙66纤维含有0. 5~15 %质量的阻 燃剂氨甲基苯基次膦酸;所述阻燃尼龙66纤维的极限氧指数为30-35,单丝纤度为0. 5~ 4. Odtex,断裂强度为2. 5~5. OcN/tex,所述氨甲基苯基次膦酸的结构式为:

  2. 根据权利要求1所述的阻燃尼龙66纤维的制备方法,其特征是,将所述氨甲基苯基 次膦酸、尼龙66盐以及水一定质量比在反应釜内进行聚合反应,反应制得阻燃尼龙66,将 阻燃尼龙66进行充分真空干燥,然后进行熔融纺丝制得阻燃尼龙66纤维。

  3. 根据权利要求2所述的阻燃尼龙66纤维的制备方法,其特征是,所述阻燃尼龙66制 备方法如下: 1) 在溶解釜中将尼龙66盐在40~80°C条件下用水溶解,加入氨甲基苯基次膦酸,在 氮气保护下通入反应器中; 2) 在温度220~240°C、压力L 5~2. OMPa下反应2~4小时,当温度升高至270°C 时逐渐卸压1~2小时至0. 2~0. 4MPa,保持温度270~280°C,压力0. 2~0. 4MPa反应 2~4小时,再保持温度卸压至-0. 01~-0. 05MPa ; 3) 在氮气压力下卸料,熔体水浴冷却、切粒制得成品阻燃尼龙66。

  4. 根据权利要求3所述的阻燃尼龙66纤维的制备方法,其特征是,所述的阻燃尼龙66 的原料质量比为: 氨甲基苯基次膦酸 0.5~15 尼龙66盐 100 水 100〇

  5. 根据权利要求1或2所述的阻燃尼龙66纤维的制备方法,其特征是,所述氨甲基苯 基次膦酸的合成步骤为: 将羟甲基苯基次膦酸、氯化亚砜与醚在反应釜中加热反应,反应结束后降温冷却进行 过滤制得氯甲基苯基次膦酸晶体; 将氯甲基苯基次膦酸晶体加入到氢氧化钠溶液中,通入氨气,反应一段时间后再次进 行过滤,并用水反复清洗过滤物,再经过干燥后制得氨甲基苯基次膦酸。

  6. 根据权利要求5所述的阻燃尼龙66纤维的制备方法,其特征是,所述的羟甲基苯基 次膦酸、氯化亚砜与醚的加入摩尔比为1:1:3~10 ;所述的氢氧化钠与氯甲基苯基次膦酸 晶体的摩尔比为1~1. 2:1,氢氧化钠溶液的浓度为2~50wt%。

  7. 根据权利要求5所述的阻燃尼龙66纤维的制备方法,其特征是,所述的醚是苯甲醚、 二苯醚、氯甲基甲基醚、氯甲基乙醚、乙基乙烯基醚、乙二醇甲醚或乙二醇二甲醚。

  8. 根据权利要求5所述的阻燃尼龙66纤维的制备方法,其特征是,所述加热反应的温 度为40~80°C,反应时间为3~6小时,所述降温冷却至20~30°C进行过滤;所述的氨气 加入使反应压力为0. 1~0. 5MPa ;所述反应一段时间是指1~8小时;所述反复清洗指清 洗次数为1~10次直至所述过滤物PH值达到6~8 ;所述干燥的温度为50~100°C,干燥 时间为4~8小时;所述的过滤使用的滤纸为孔径30~120微米的定性滤纸。

  9. 根据权利要求2所述的阻燃尼龙66纤维的制备方法,其特征是,所述的线所述的制备方法,其特征是,所述的熔融纺丝过程中:阻燃尼龙66 恪体温度为240~280°C,喷丝板的孔数为10~100,孔径为0. 1~0. 8mm,喷丝板长径比为 2. 0~4. 0,热牵引温度为50~170°C,牵引倍数为I. 1~2. 0,卷绕速度为2000~5500m/ 分钟。

  【专利摘要】本发明涉及一种阻燃尼龙66纤维及其制备方法,本发明先将羟甲基苯基次膦酸、氯化亚砜和醚按照一定摩尔比在反应釜中加热反应,完成后制得的氯甲基苯基次膦酸在氢氧化钠溶液中通入氨气进行氨化反应制得氨甲基苯基次膦酸,再由氨甲基苯基次膦酸、尼龙66盐以及水在反应釜内进行聚合反应,反应制得阻燃尼龙66,将阻燃尼龙66进行充分真空干燥,然后进行熔融纺丝制得阻燃尼龙66纤维。本发明的阻燃尼龙66纤维含有0.5~15%质量的阻燃剂氨甲基苯基次膦酸,阻燃尼龙66纤维的极限氧指数为30-35,单丝纤度为0.5~4.0dtex,断裂强度为2.5~5.0cN/tex。本发明的阻燃尼龙66纤维阻燃性好,阻燃剂添加量少,不影响尼龙66纤维的机械强度,有效的扩大了尼龙66纤维的使用领域。


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