一種mca阻燃聚酰胺6纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種MCA阻燃聚酰胺6纖維及其制備方法，按重量份數(shù)，纖維的原料組分為：己內(nèi)酰胺72.32-85.66份，二羧酸的三聚氰胺鹽5.44-10.88份，有機二胺的氰尿酸鹽4.9～9.8份；水4～7份。制備為：按重量份數(shù)，將原料混合，攪拌并加熱至250-270℃，壓力達到0.5-0.8MPa，保溫保壓2-3h，然后卸壓后繼續(xù)反應3-4h，減壓抽真空，得到MCA阻燃劑聚酰胺6切片；將上述MCA阻燃劑聚酰胺6切片進行固相縮聚、熔融紡絲，即得MCA阻燃聚酰胺6纖維。本發(fā)明的MCA阻燃材料綠色環(huán)保，MCA原位聚合簡化了制備工藝，成本低。
【專利說明】—種MCA阻燃聚酰胺6纖維及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于阻燃纖維及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種MCA阻燃聚酰胺6纖維及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]聚酰胺6纖維又稱錦綸6是一種應用廣泛，性能優(yōu)良的合成纖維，具有耐磨性好、耐多次變形性、回彈性高、耐低溫性、耐堿化學穩(wěn)定性和易染色性，這些性能都是其它一般的化纖所不能比擬的。聚酰胺6纖維主要用來做地毯、裝飾布、貨物覆蓋布、運輸帶，軍隊中的背包、被服及帳篷等。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，中檔次的錦綸地毯在中國也會越來越普及。同其它化學纖維一樣，聚酰胺6纖維也存在易燃的缺點。這也限制了錦綸6的應用。阻燃錦綸6的研究、生產(chǎn)及應用已成為一個非常迫切需要解決的問題。
[0003]阻燃錦綸6的研究及工業(yè)化產(chǎn)品都少有報道，中國專利(201220122279.7)報道了一種制備阻燃錦綸6地毯絲的方法，該法將所述地毯紗是由三束顏色不同的第一錦綸6膨體纖維、第二錦綸6膨體纖維和阻燃纖維構(gòu)成的單紗，這種方法雖然提高了阻燃性能，但卻并非錦綸6的自身阻燃導致的，沒有紡制出阻燃錦綸6單絲，因此需要一種新的方法和技術(shù)來研究出阻燃錦綸6單絲。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種MCA阻燃聚酰胺6纖維及其制備方法，該發(fā)明的MCA阻燃材料綠色環(huán)保，MCA原位聚合簡化了制備工藝，成本低；MCA原位聚合使得阻燃成分以納米尺寸均勻分布于聚酰胺6纖維中，阻燃效率提高。
[0005]本發(fā)明的一種MCA阻燃聚酰胺6纖維，按重量份數(shù)，所述MCA阻燃聚酰胺6纖維的原料組分為:己內(nèi)酰胺72.32-85.66份，二羧酸的三聚氰胺鹽5.44-10.88份，有機二胺的氰尿酸鹽4.9?9.8份；水4?7份。
[0006]所述二羧酸的三聚氰胺鹽的制備方法為:將等摩爾二羧酸和三聚氰胺，在80-95°C條件下，攪拌反應l_5h離心過濾、干燥得到二羧酸的三聚氰胺鹽。
[0007]所述有機二胺的氰尿酸鹽的制備方法為:將等摩爾有機二胺和氰尿酸，在50-80°C下條件下，攪拌反應l_5h離心過濾、干燥得到有機二胺的氰尿酸鹽。
[0008]所述二羧酸的三聚氰胺鹽為己二酸三聚氰胺鹽、間苯二甲酸三聚氰胺鹽中的一種；有機二胺的氰尿酸鹽為氰尿酸己二胺鹽、氰尿酸間苯二胺鹽中的一種。
[0009]本發(fā)明的一種MCA阻燃聚酰胺6纖維的制備方法，包括:
[0010](I)按重量份數(shù)，將己內(nèi)酰胺72.32-85.66份，二羧酸的三聚氰胺鹽5.44-10.88份，有機二胺的氰尿酸鹽4.9-9.8份；水4-7份混合，攪拌并加熱至250-270°C，壓力達到0.5-0.8MPa，保溫保壓2_3h，然后卸壓后繼續(xù)反應3_4h，減壓抽真空除去小分子，得到MCA阻燃劑聚酰胺6切片；
[0011](2)將上述MCA阻燃劑聚酰胺6切片進行固相縮聚增粘、熔融紡絲，即得MCA阻燃聚酰胺6纖維。
[0012]所述步驟(I)中二羧酸的三聚氰胺鹽和有機二胺的氰尿酸鹽的摩爾比為1:1，以保證官能團數(shù)量相等，不影響后續(xù)聚合分子量。
[0013]所述步驟(I)中攪拌速率為100?400r/min。
[0014]所述步驟(I)的反應在反應釜中進行。
[0015]所述步驟⑵中固相縮聚反應溫度為170_200°C，縮聚反應時間為12_36h。
[0016]通過固相縮聚提高阻燃聚酰胺6分子量。
[0017]所述步驟(2)中熔融紡絲的溫度為260-265°C，紡速為800-1000m/min，牽伸倍數(shù)3.0_4.0 ο
[0018]本發(fā)明中在己內(nèi)酰胺中加入二羧酸的三聚氰胺鹽、有機二胺的氰尿酸鹽，并以水為介質(zhì)，進行分散混合，原位聚合得到阻燃聚酰胺6切片，這樣可以使部分阻燃成分接到聚酰胺6鏈上，而原位形成的MCA可以均勻分散在聚酰胺6基體中，再通過固相縮聚法增加聚合物分子量，制得阻燃性能優(yōu)良、力學性能良好的聚酰胺6切片，最后通過熔融紡絲制備阻燃聚酰胺6纖維，纖維阻燃性能良好。
_9] 有益.效果
[0020](I)本發(fā)明的MCA阻燃材料綠色環(huán)保，MCA原位聚合簡化了制備工藝，成本低；[0021 ] (2)本發(fā)明的MCA原位聚合使得阻燃成分以納米尺寸均勻分布于聚酰胺6纖維中，阻燃效率提高；
[0022](3)本發(fā)明制備的聚酰胺6纖維的阻燃性能和力學性能優(yōu)良，有一定的應用前景。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0024]實施例1
[0025]取等摩爾己二酸和三聚氰胺，在80°C下攪拌反應4h離心過濾、干燥得到己二酸三聚氰胺鹽。取等摩爾己二胺和氰尿酸在60°C下攪拌反應3h離心過濾、干燥得到氰尿酸己二胺鹽。按重量份計，在聚合釜中，投入72.32份己內(nèi)酰胺、10.88份己二酸三聚氰胺鹽、9.8份氰尿酸己二胺鹽、7份的水，升溫熔融攪拌，在溫度為250°C、壓力0.5MPa時反應3h，后期卸壓至常壓后反應4小時，最后減壓抽真空除去小分子，出料切粒、萃取得到MCA阻燃聚酰胺6切片，將干燥后的阻燃PA6切片在170°C固相縮聚36h以增加分子量，極限氧指數(shù)可達27以上。采用溫度為260°C、紡速800m/min時熔融紡絲并牽伸冷卻制備阻燃PA6纖維。
[0026]實施例2
[0027]取等摩爾己二酸和三聚氰胺，在90°C下攪拌反應2h，過濾、干燥得到己二酸三聚氰胺鹽。取等摩爾己二胺和氰尿酸在70°C下攪拌反應2.5h離心過濾、干燥得到氰尿酸己二胺鹽。按重量份計，在聚合釜中，投入5.44份己二酸三聚氰胺鹽、4.9份氰尿酸己二胺鹽、并85.66份己內(nèi)酰胺置于釜中，升溫熔融攪拌，通入N2排除空氣，密閉升溫至270°C、壓力為0.80Mpa時反應3小時后卸壓至常壓繼續(xù)反應4小時，最后抽真空至-0.05MPa后縮聚1.5h后擠出、切料、萃取、干燥，再在200°C時固相縮聚12h，獲得阻燃聚酰胺6切片，極限氧指數(shù)可達27以上。采用溫度為265°C、紡速1000m/min時熔融紡絲并牽伸冷卻制備阻燃PA6纖維。
[0028]實施例3
[0029]取等摩爾間苯二甲酸和三聚氰胺，在90°C下攪拌反應2.5h，過濾、干燥得到間苯二甲酸三聚氰胺鹽。取等摩爾間苯二胺和氰尿酸在60°C下攪拌反應3h離心過濾、干燥得到氰尿酸間苯二胺鹽。按重量份計，在聚合釜中，投入77.47份己內(nèi)酰胺、10.23份間苯二甲酸三聚氰胺鹽、8.30份氰尿酸間苯二胺鹽、4份水，升溫熔融攪拌，在250°C、壓力為0.8MPa時反應3h，通過卸壓至常壓后繼續(xù)反應4h，最后減壓抽真空去除水分子，出料切粒、萃取獲得MCA阻燃聚酰胺6切片。將干燥后的阻燃PA6切片在200°C固相縮聚36h以增加分子量，其極限氧指數(shù)可達27以上。采用溫度為265°C、紡速800m/min時熔融紡絲并牽伸冷卻制備阻燃PA6纖維。
[0030]實施例4
[0031]取等摩爾間苯二甲酸和三聚氰胺，在90°C下攪拌反應2.5h，過濾、干燥得到間苯二甲酸三聚氰胺鹽。取等摩爾間苯二胺和氰尿酸在70°C下攪拌反應2.5h離心過濾、干燥得到氰尿酸間苯二胺鹽。按重量份計，在聚合釜中，投入8.76份間苯二甲酸三聚氰胺鹽、7.12份氰尿酸間苯二胺鹽，及84.12份己內(nèi)酰胺置于釜中，升溫熔融攪拌均勻通入N2排除空氣，密閉升溫至260°C，壓力為0.70Mpa時反應3h，然后緩慢降壓至常壓繼續(xù)反應4h，最后抽真空至-0.06MPa時反應1.5h后擠出、切料、萃取、干燥，并在溫度為190°C時固相縮聚12h，獲得阻燃聚酰胺6切片，其極限氧指數(shù)可達27以上。采用溫度為265°C、紡速800m/min時熔融紡絲并牽伸冷卻制備阻燃PA6纖維。
【權(quán)利要求】
1.一種MCA阻燃聚酰胺6纖維，其特征在于:按重量份數(shù)，所述MCA阻燃聚酰胺6纖維的原料組分為:己內(nèi)酰胺72.32-85.66份，二羧酸的三聚氰胺鹽5.44-10.88份，有機二胺的氰尿酸鹽4.9?9.8份；水4_7份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MCA阻燃聚酰胺6纖維，其特征在于:所述二羧酸的三聚氰胺鹽的制備方法為:將等摩爾二羧酸和三聚氰胺，在80-95°C條件下，攪拌反應l_5h離心過濾、干燥得到二羧酸的三聚氰胺鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MCA阻燃聚酰胺6纖維，其特征在于:所述有機二胺的氰尿酸鹽的制備方法為:將等摩爾有機二胺和氰尿酸，在50-80°C下條件下，攪拌反應l_5h離心過濾、干燥得到有機二胺的氰尿酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MCA阻燃聚酰胺6纖維，其特征在于:所述二羧酸的三聚氰胺鹽為己二酸三聚氰胺鹽、間苯二甲酸三聚氰胺鹽中的一種；有機二胺的氰尿酸鹽為氰尿酸己二胺鹽、氰尿酸間苯二胺鹽中的一種。
5.一種如權(quán)利要求1-4任一所述的MCA阻燃聚酰胺6纖維的制備方法，包括: (1)將己內(nèi)酰胺，二羧酸的三聚氰胺鹽，有機二胺的氰尿酸鹽，水混合，攪拌并加熱至250-270°C，壓力達到0.5-0.8MPa，保溫保壓2_3h，然后卸壓后繼續(xù)反應3_4h，減壓抽真空，得到MCA阻燃劑聚酰胺6切片； (2)將上述MCA阻燃劑聚酰胺6切片進行固相縮聚、熔融紡絲，即得MCA阻燃聚酰胺6纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種MCA阻燃聚酰胺6纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中二羧酸的三聚氰胺鹽和有機二胺的氰尿酸鹽的摩爾比為1:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種MCA阻燃聚酰胺6纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中攪拌速率為100?400r/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種MCA阻燃聚酰胺6纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)的反應在反應釜中進行。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種MCA阻燃聚酰胺6纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中固相縮聚反應溫度為170-200°C，縮聚反應時間為12-36h。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種MCA阻燃聚酰胺6纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中熔融紡絲的溫度為260-265°C，紡速為800-1000m/min，牽伸倍數(shù)3.0-4.0。
【文檔編號】C08G69/32GK104294392SQ201410545262
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】肖茹, 沙凱, 陳欣, 諶繼宗, 顧莉琴, 王華平, 李細林, 鄭曉婷, 黃建華, 曹小玉, 喬家鑫, 李躍, 湯友好, 林華綱 申請人:東華大學, 廣東新會美達錦綸股份有限公司