[發明專利]一種阻燃聚氨酯彈性纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201310547567.6
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103590138A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 周建軍;陳厚翔;梁紅軍;席青;費長書;劉亞輝;許圖遠
• 申請（專利權）人: 浙江華峰氨綸股份有限公司
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/07;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/38;C08G18/10;D01D1/02;D01D5/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種阻燃聚氨酯彈性纖維的制備方法。

背景技術

隨著全球經濟社會的發展和人類生活水平、安全環保意識的日益提高，對綠色環保、安全健康、具有特殊性能的新材料的需求越發強烈。聚氨酯彈性纖維是一種具有高斷裂伸長、低模量和高彈性回復率等優異性能的合成纖維，被廣泛應用在針織服飾、家居用品等領域。然而聚氨酯彈性纖維的一大缺陷是它的易燃性，其極限氧指數只有17%，屬于易燃產品，且燃燒后會釋放出大量的有毒有害氣體，嚴重影響人類身體健康、威脅著人類的生命財產安全和生存環境安全。若與滌綸、錦綸等纖維混織，其用量雖少，但當混紡織物接觸熱源、火源時，聚氨酯彈性纖維其易燃特性容易使其成為著火點而引燃其它纖維。特別是聚氨酯彈性纖維與阻燃滌綸等纖維混紡制成阻燃混紡織物等特殊產品時，對其阻燃特性更是會提出明確要求。因而，制備一種具有阻燃性能的聚氨酯彈性纖維便具有了積極的預防、延緩或終止火災等現實意義。

傳統纖維阻燃特性的獲得，多采用織物阻燃后整理、共聚阻燃改性、共混阻燃改性、復合紡絲阻燃改性、接枝阻燃改性等方法。織物阻燃后整理技術，存在阻燃性隨洗滌和隨使用時間的延長，阻燃劑將漸漸揮發而阻燃性降低劣勢。單純的共聚阻燃改性一般不能達到理想的阻燃效果。共混阻燃改性技術多向紡絲原液中加入大量阻燃劑漿料或粉末，阻燃劑添加較少，達不到理想的阻燃效果，阻燃劑的添加過多，又將會嚴重降低共混物的可紡性。復合紡絲和接枝阻燃改性技術生產條件和生產成本都較高，因而不被廣泛采用。同時，這些方法往往只能達到單一的效果，如改性使聚合物具有阻燃性，但卻往往忽略了燃燒滴落性；重視了燃燒滴落性，聚合物可紡性及阻燃性又有所下降；添加的阻燃劑等助劑過多（一般大于聚酯總重量的30%），聚合物的可紡性嚴重下降，纖維機械性能如斷裂強度、斷裂伸長、彈性回復相應下降等。

而從環保角度考慮，鹵素阻燃劑雖具有優異的阻燃效果，但卻存在一系列的缺陷，如在燃燒時產生有侵蝕性的煙霧，同時產生有毒的多鹵代苯并呋喃及多鹵代二苯并戊烷等有毒有害致癌物質，這對生命和財產安全構成了嚴重威脅。因而無鹵阻燃劑的使用，將會是時代的大趨勢。

為此，現著重介紹一下磷系阻燃劑。磷系阻燃劑存在許多氧化態，它們的受熱分解產物具有強烈的脫水作用，特別是聚合物結構中存在大量H、O元素時，脫水效果更為強烈。研究表明，磷系阻燃劑會干擾濃縮相的分解和增加燃燒中炭的生成，從而能夠改善熱塑性聚氨酯樹脂的阻燃性。由燃燒生成的包含炭化樹脂的炭膜，能夠有效阻止樹脂和樹脂分解產生的氣體相兩者相接觸，從而阻止火勢的蔓延。磷系阻燃劑在燃燒時可通過高溫分解產生偏磷酸，聚偏磷酸等物質，并且因為具有由磷酸層形成的保護層和聚偏磷酸脫氫所產生的炭膜而具有高阻燃性。同時，磷系阻燃劑還有增塑功能，它可使阻燃劑實現無鹵化，因此被廣泛應用在眾多種樹脂中。而三聚氰胺的阻燃作用主要是它能催化形成結炭固體覆蓋層，氫氧化鋁的阻燃作用在于它一方面能形成三氧化二鋁固體保護層，另一方面，其常態下存在的大量結晶水，在燃燒時可快速分解，從而達到吸熱降溫阻燃作用。

同時，纖維阻燃改性多集中在滌綸、尼龍等領域。查閱資料發現，涉及熱塑性聚氨酯塑料TPU的阻燃改性較多，但涉及聚氨酯脲PU彈性纖維阻燃改性的專利及文獻卻是極少的。

發明內容

技術問題：本發明涉及一種阻燃聚氨酯彈性纖維的制備方法，采用此方法制備的聚氨酯彈性纖維具有良好的永久阻燃特性，纖維彈性無損傷，且安全環保性好，對于預防、延緩或終止火災很有作用，特適合防護服、家居用品、裝飾用品、未成年人服飾等阻燃場合使用。

技術方案：本發明的一種阻燃聚氨酯彈性纖維的制備方法通過制備阻燃聚氨酯紡絲原液及后續干法紡絲兩道主要工序制成，其中：

聚氨酯紡絲原液是由聚醚二醇、二異氰酸酯縮合加聚形成預聚體；將預聚體、含磷阻燃劑、二元胺、鏈終止劑共同擴鏈形成主鏈含有磷元素的阻燃聚氨酯聚合物；再將阻燃聚氨酯聚合物與無鹵膦鹽阻燃劑、三聚氰胺類阻燃劑、三氧化二鋁及其它阻燃添加劑共混而制得聚氨酯紡絲原液；所述紡絲原液質量濃度為30-45%；將上述聚氨酯紡絲原液用干法紡絲技術紡制成纖維，纖維旦數為20D、30D、40D、140D、840D、1120D。

所述聚醚二醇為聚四氫呋喃二醇、聚氧化烯烴二醇或共聚醚二醇，聚醚二醇具有1000-5000的分子量。

所述二異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯MDI、甲苯二異氰酸酯TDI、萘二異氰酸酯NDI、六亞甲基二異氰酸酯HDI、多亞甲基多苯基多異氰酸酯PAPI或4，4，一二環己基甲烷二異氰酸酯HMDI。