專利名稱：連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無滴落阻燃性聚酯的生產(chǎn)方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
據(jù)知，特別是聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯，由于其機械、物理、化學(xué)性能優(yōu)異，因而在纖維、薄膜和其他模塑產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。聚酯纖維屬于熔融性可燃纖維，隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，在某些特殊的使用場合，如航空、娛樂場所、家庭等的裝飾材料或特殊行業(yè)所用的防護服等方面，則要求其達到一定的阻燃要求，否則將大大提高火災(zāi)的不安全性。不僅如此，這些聚合物在燃燒或高溫下還會熔融滴落，因而限制了它們在有些場合的使用，特別是作為服用纖維使用.因為當(dāng)遇到火災(zāi)時，聚合物熔融滴落，不僅會使人燙傷，還可能因熔滴滴落后引燃其它材料，造成新的火災(zāi)。
為了使高分子聚合物具備抗燃性，就需要對其進行阻燃化。目前對高分子材料進行阻燃化大致有兩種方法一種是共聚阻燃改性，即將阻燃單體與聚合物單體一起共聚，二是添加阻燃劑進行共混改性。共混改性是在聚酯切片制造過程中添加共混阻燃劑制造阻燃切片或在紡絲時添加阻燃劑與聚酯熔體共混制成共混阻燃纖維。
共混法對阻燃劑的要求十分嚴(yán)格，阻燃劑的耐熱性能必須與加工的工藝條件相匹配，要求阻燃劑的熔點大于聚酯干燥溫度，分解溫度大于造粒溫度和紡絲溫度。阻燃劑的粒度細(xì)小程度應(yīng)該與紡絲加工工藝相符并使絲的質(zhì)量穩(wěn)定。另外，阻燃劑要與基體有較好的為分散性與相容性。磷系阻燃劑因其穩(wěn)定性好、無鹵、無毒，阻燃性能穩(wěn)定持久，是其他溴系、共混型阻燃劑無法比擬的。
而作為聚酯生產(chǎn)方法有兩種一種是釜式聚合，另外一種是連續(xù)聚合。釜式聚合可以生產(chǎn)出多品種聚酯品，但是成本比較高并且聚合物品質(zhì)不穩(wěn)定。為了降低生產(chǎn)成本穩(wěn)定聚合物品質(zhì)，越來越多的廠家采用連續(xù)聚合的制造方法。但是，連續(xù)聚合方法所得聚酯品種比較單一，這樣大大限制了聚酯品種多樣性的開發(fā)。
為了得到阻燃性聚酯，人們采用了聚酯共混技術(shù)?，F(xiàn)有生產(chǎn)聚酯共混物技術(shù)中，聚酯都以固體形式送到生產(chǎn)共混物的現(xiàn)場。在所述送料之前該聚酯的生產(chǎn)一般發(fā)生在距共混物生產(chǎn)現(xiàn)場很遠(yuǎn)的地方，過程涉及將單體結(jié)構(gòu)單元以化學(xué)鍵連接成一體。以固體形式將聚酯送到共混物生產(chǎn)現(xiàn)場要求聚酯在生產(chǎn)裝置中冷卻，隨后任選地造粒已達到固化，此種常用的傳統(tǒng)方式帶來以下缺點冷卻，固化、造粒、儲藏、運輸和熔融等所述步驟，成本高昂，手續(xù)繁多。況且，所要求的能耗必然導(dǎo)致對環(huán)境的影響。共混組分在混煉設(shè)備中的融融構(gòu)成該聚酯在高溫下的額外暴露，這會造成降解以及因此生產(chǎn)的共混物品質(zhì)的惡化。這對于熱敏性聚酯來說尤其嚴(yán)重。最后，對共混物生產(chǎn)現(xiàn)場使用的聚酯在熔融前進行干燥可能證明是必須的，倘若運輸和儲藏期間所吸收的任何濕氣都會造成熔體中的聚酯降解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種方法簡單、易操作、連續(xù)生產(chǎn)質(zhì)量好的無滴落阻燃性聚酯的方法及專用設(shè)備。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的方法，其特征是包括下列步驟①將聚合設(shè)備中聚合成的聚酯熔體通過主管道輸入共混合裝置；②將阻燃性功能粒子加入混合器，與聚酯在混合器中混合；③將步驟②得到的混合物加入步驟①中的共混合裝置中共混處理，得到無滴落阻燃性聚酯步驟②中的聚酯是直接加入混合器中的聚酯切片或是從聚合設(shè)備經(jīng)過支管進入混合器中的熔融態(tài)聚酯。聚酯、阻燃性功能粒子二種組份的原料總用量按重量計為聚酯70％～99.8％，阻燃性功能粒子0.2％～30％；聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯；阻燃性功能粒子是含有苯環(huán)基的硅化合物。步驟②中還加入碳化性樹脂PEI。在步驟②混合器中，還加有抗氧劑，是受阻酚類抗氧劑(如抗氧劑IR1010、抗氧劑1076)和亞磷酸酯類抗氧劑(如抗氧劑TNP、168)，抗氧劑的用量為聚酯總重量的0.01～0.5％。
熔融態(tài)聚酯是聚對苯二甲酸烷烴二醇酯，熔融態(tài)聚酯的溫度為220～320℃。通常步驟②得到的混合物(即阻燃性母粒)中阻燃劑的最佳用量(重量)為15～30％。
碳化型聚酯纖維的分析方法采用熱重-差熱分析即TG-DTA兩種方法同時進行，具體過程是在空氣氣氛中，以10℃/min的加熱速率加熱至550℃，碳化性樹脂加熱后殘余量為20wt％～100wt％
一種連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的設(shè)備，其特征是混合器和共混合裝置連接，混合器通過主管道與連續(xù)聚合設(shè)備連接。
混合器通過支管與連續(xù)聚合設(shè)備相連接。有多余聚酯輸出管與主管連接。功能粒子與聚酯的混合器為螺桿式混合器。共混合裝置及功能粒子與聚酯的混合器，它們的混合長度與混合直徑的比值為20～60∶1，其中直徑為20～100厘米，優(yōu)選30～70厘米。
本發(fā)明方法簡單，易操作，阻燃劑分散均一，品種穩(wěn)定，生產(chǎn)的聚酯質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是本發(fā)明實施例1～7的設(shè)備結(jié)構(gòu)示圖。
圖2是本發(fā)明實施例8的設(shè)備結(jié)構(gòu)示圖。
圖3是本發(fā)明實施例9的設(shè)備結(jié)構(gòu)示圖。
具體實施例方式實施例1以對苯二甲酸和乙二醇為原料在200～260℃溫度下進行酯化反應(yīng)，然后在280～300℃溫度、低于300Pa真空下進行重縮聚反應(yīng)，連續(xù)生產(chǎn)粘度達到0.655的聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡寫為PET)熔體。連續(xù)聚合設(shè)備1中的聚對苯二甲酸乙二醇酯熔體在溫度為220～300℃(例220℃、240℃、280℃、300℃)下，以1000kg/h速度通過主管道2輸入共混合裝置3，同時支管4將聚對苯二甲酸乙二醇酯輸入螺桿式混合器5，供給量為5kg/h；硅化合物(道康寧217片狀樹脂，100％苯基硅樹脂羥基化得到)阻燃粉體(功能粒子)加入到螺桿式混合器5中，供給量是5kg/h?；旌衔镞M一步進入共混合裝置3進行共混處理，共混合裝置3中的共混溫度為280℃。硅化合物阻燃粉體在制得阻燃性聚對苯二甲酸乙二醇酯中含量為0.5％。然后采用普通紡絲機進行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成無滴落阻燃纖維。纖維燃燒次數(shù)5，滴落次數(shù)0，余焰時間0s，余燃時間2s，碳化面積17cm2，斷裂強度3.9cN/dtex。上述共混合裝置3及硅化合物與聚酯的螺桿式混合器5，它們的混合長度與混合直徑的比值均為20～60∶1，其中直徑為20～100厘米。
實施例2～6的制備工藝如同實施例1。其試驗結(jié)果如下所示

實施例7以對苯二甲酸和乙二醇為原料在200～260℃溫度下進行酯化反應(yīng)，然后在280～300℃溫度、低于300pa真空下進行重縮聚反應(yīng)，連續(xù)生產(chǎn)粘度達到0.655的聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡寫為PET)熔體。連續(xù)聚合設(shè)備1中的聚對苯二甲酸乙二醇酯熔體在溫度為220～300℃(例220℃、240℃、280℃、300℃)下，以1000kg/h速度通過主管道2輸入共混合裝置3，同時支管4將聚對苯二甲酸乙二醇酯輸入螺桿式混合器5，供給量為5kg/h；硅化合物(道康寧217片狀樹脂，100％苯基硅樹脂羥基化得到)阻燃粉體與抗氧劑IR1010(或抗氧劑1076、抗氧劑TNP、168)混合后加入到螺桿式混合器5中，供給量是5kg/h，混合物進一步進入共混合裝置3進行共混處理，共混合裝置3中的共混溫度為280℃。硅化合物阻燃粉體在制得阻燃性聚對苯二甲酸乙二醇酯中含量為0.5％?？寡鮿┑挠昧繛榫埘タ傊亓康?.01～0.5％。然后采用普通紡絲機進行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成無滴落阻燃纖維。纖維燃燒次數(shù)5，滴落次數(shù)0，余焰時間0s，余燃時間2s，碳化面積17cm2，斷裂強度3.9cN/dtex。上述共混合裝置3及改性劑與聚酯的螺桿式混合器5，它們的混合長度與混合直徑的比值均為20～60∶1，其中直徑為20～100厘米。
實施例8以對苯二甲酸和乙二醇為原料在200～260℃溫度下進行酯化反應(yīng)，然后在280～320℃溫度、低于300Pa真空下進行重縮聚反應(yīng)，連續(xù)生產(chǎn)粘度達到0.655的聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡寫為PET)熔體。聚對苯二甲酸乙二醇酯熔體在溫度為220～320℃(例220℃、240℃、280℃、300℃、320℃)下，以1000kg/h速度從連續(xù)聚合設(shè)備6通過主管道7供給進入共混合裝置8。另一方面，供給量是5kg/h的粘度為0.655的聚對苯二甲酸乙二醇酯切片與供給量是5kg/h的硅化合物阻燃粉體PEI(GE1010系列)在螺桿式混合器9中混合，并進一步進入共混合裝置8進行共混處理，。然后采用普通紡絲機進行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成無滴落阻燃纖維。纖維燃燒次數(shù)5，滴落次數(shù)0，余焰時間1s，余燃時間5s，碳化面積36cm2，斷裂強度3.1cN/dtex。上述共混合裝置8及改性劑與聚酯的螺桿式混合器9，它們的混合長度與混合直徑的比值均為20～60∶1，其中直徑為20～100厘米。
實施例9有多余聚酯輸出管10、11與主管連接，其余同實施例1。這些分流出的多余聚酯，可以直接用于紡絲、成膜加工或制成聚酯切片。
實施例10聚酯、阻燃性粉體二種組份的原料總用量按重量計為聚酯70％～99.8％(例70％、85％、99％)，阻燃粉體0.2％～30％(例30％、15％、1％)。其余同實施例1。
比較例1釜式聚合的粘度為0.655聚對苯二甲酸乙二醇酯切片和硅化合物阻燃粉體在L/D為44的2軸擠出機共混制造母粒，共混溫度為280℃。母粒中硅化合物的重量份為50％。然后母粒和上述的聚對苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的條件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中硅化合物的重量份為4％。然后采用普通紡絲機進行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維燃燒次數(shù)5，滴落次數(shù)1，余焰時間1s，余燃時間2s，碳化面積16cm2，斷裂強度3.5cN/dtex。
比較例2連續(xù)聚合的粘度為0.655聚對苯二甲酸乙二醇酯切片和硅化合物阻燃粉體在L/D為44的2軸擠出機共混制造母粒，共混溫度為280℃。母粒中硅化合物的重量份為50％。然后母粒和上述的聚對苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的條件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中硅化合物的重量份為4％。然后采用普通紡絲機進行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維燃燒次數(shù)5，滴落次數(shù)0，余焰時間0s，余燃時間1s，碳化面積22cm2，斷裂強度3.8 cN/dtex。
測試方法燃燒試驗根據(jù)JISL-1091D法(繞圈法)和JISL-1091A法(垂直法)進行，其中燃燒次數(shù)是指試樣平均5個的點火次數(shù)，滴落次數(shù)是指燃燒過程中試樣熔融滴下的次數(shù)，余焰時間是指撤去火焰之后試樣火焰燃燒的時間，余燃時間是指撤去火焰之后試樣燃燒直至熄滅所經(jīng)過的時間，碳化面積是指試樣經(jīng)加熱燃燒開始到余燃時間為止碳化部分的面積。
斷裂強度測試方法按照GB/T3923.2-1998紡織品織物拉伸性能第2部分?jǐn)嗔褟娏Φ臏y定抓樣法。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的方法，其特征是包括下列步驟①將聚合設(shè)備中聚合成的聚酯熔體通過主管道輸入共混合裝置；②將阻燃性功能粒子加入混合器，與聚酯在混合器中混合；③將步驟②得到的混合物加入步驟①中的共混合裝置中共混處理，得到無滴落阻燃性聚酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的方法，其特征是步驟②中的聚酯是直接加入混合器中的聚酯切片或是從聚合設(shè)備經(jīng)過支管進入混合器中的熔融態(tài)聚酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的方法，其特征是聚酯、阻燃性功能粒子二種組份的原料總用量按重量計為聚酯70％～99.8％，阻燃性功能粒子0.2％～30％；聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯；阻燃性功能粒子是含有苯環(huán)基的硅化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的方法，其特征是步驟②中還加入碳化性樹脂PEI。
5.一種連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的設(shè)備，其特征是混合器和共混合裝置連接，混合器通過主管道與連續(xù)聚合設(shè)備連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的設(shè)備，其特征是混合器通過支管與連續(xù)聚合設(shè)備相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的設(shè)備，其特征是有多余聚酯輸出管與主管連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的設(shè)備，其特征是功能粒子與聚酯的混合器為螺桿式混合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的設(shè)備，其特征是共混合裝置及功能粒子與聚酯的混合器，它們的混合長度與混合直徑的比值為20～60∶1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種連續(xù)生產(chǎn)無滴落阻燃性聚酯的方法及設(shè)備，方法包括將聚合設(shè)備中聚合成的聚酯熔體通過主管道輸入共混合裝置、將阻燃性功能粒子與聚酯在混合器中混合、將得到的混合物加入共混合裝置中共混處理；通過一種連續(xù)聚合設(shè)備與共混設(shè)備連為一套的連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備，得無滴落阻燃性聚酯。設(shè)備有混合器和共混合裝置連接，混合器通過主管道與連續(xù)聚合設(shè)備連接。本發(fā)明方法簡單，設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，易操作，分散劑分散均一，品種穩(wěn)定，生產(chǎn)的聚酯質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低。
文檔編號C08K5/54GK101024718SQ20061003851
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者楊娟, 李旭, 本田圭介 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司