[发明专利]高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃抗熔滴共聚酯及其制备技术领域。具体的说，本发明涉及一类具有高温自交联性、阻燃性和抗熔滴性的共聚酯及其制备方法。该类共聚酯因阻燃单体和交联单体共同作用，通过高温下的化学交联，提高了聚酯熔体粘度，从而赋予了聚酯更好的阻燃抗熔滴性能。

背景技术

聚酯，尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)因其具有高模量、高强度、高弹性、保形性和耐热性等优点，在合成纤维占有了极大的份额，近年来，除了作纤维材料外，其还被广泛用于包装、建筑、汽车、电子电器、医疗卫生等领域。

近年来，我国已成为世界上第一聚酯生产大国。但是由于聚酯的两大主要原料对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)受原油涨价影响，价格日益上涨，增加了企业的生产成本；同时国内许多聚酯生产企业规模相对较小，生产技术日趋落后，出口受阻。这就使得国内聚酯供应量骤增，市场竞争加剧，特别是我国的聚酯绝大部分是用于制备纤维，且主要是常规聚酯纤维，这类聚酯一方面面临着供大于求的危机，企业利润下滑，有不少中、小规模的企业生产线停止或已经破产的境况，另一方面，常规聚酯因其固有的易燃性和熔融滴落性等问题，使得在一些重要领域的应用受到了一定的限制，特别是公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识国家标准(GB20286-2006)颁布以后，作为在航空，铁路，宾馆等公共场所有着广泛应用的聚酯纤维的阻燃和抗熔滴性更加引起了广泛关注。因而，研发多功能性及特殊功能性纤维用，尤其是阻燃和抗熔滴性聚酯新产品势在必行。

因为现有的即便添加的是被认为对聚酯最有效的磷系阻燃剂(王玉忠著，聚酯纤维阻燃化设计，四川科技出版社，1994)的阻燃聚酯在燃烧时还会产生熔融滴落(简称熔滴)，熔滴不仅会使人烫伤还会引起二次燃烧，造成人民群众生命及财产的严重损失。而由于大多数含磷阻燃聚酯又都是通过熔滴滴落，带走热量来实现阻燃效果的，这就存在着阻燃和抗熔滴相矛盾的问题，使得阻燃抗熔滴聚酯的研究成为一个国际性研究课题。目前公开的一些研究成果采用的往往是在其中加入抗熔滴剂，如聚四氟乙烯及其衍生物等，或者是在其中加入无机物填充物，如玻璃纤维，二氧化硅等。这些物质的加入虽然能取得一定的抗熔滴效果，但也大大限制了聚酯的应用范围特别是不能用作纺制纤维的原料使用，这无疑与聚酯大多是作为纺制纤维原料使用的目的相悖。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种新的可高温自交联的抗熔滴阻燃共聚酯，该共聚酯不仅可以直接作为工程塑料、薄膜用料，也可直接作为纤维原料使用，而且所制备的产品在高温下会发生化学交联，从而提高共聚酯熔体粘度，赋予聚酯产品的阻燃抗熔滴性能。

本发明的目的之二是提供上述高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯的制备方法。

本发明提供的高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯，该共聚酯是由下述I、II、IV表示的结构单元或I、II、III、IV表示的结构单元组成：

式中，R₁表示亚芳基，

式中，R₂表示C₂～C₈的亚烷基，

式中，R₃为C₁～C₁₂的烷基、芳基或苄基；R₄为C₁～C₈的亚烷基、亚芳基或亚脂肪芳香烃基；R₅为C₁～C₁₂的次烷基、芳基或脂肪芳香烃基；X、Y代表O或S原子，

其中III的结构单元数为I的结构单元数的0～20％，优选0～15％，IV的结构单元数为I的结构单元数的0.5～20％，优选1～20％，II的结构单元数：[I+III+IV]的结构单元数＝1，各结构单元或其形成的链段是按羧基和羟基官能团任意连接组合，且该自交联共聚酯的特性粘数[η]为0.25～1.25dL/g。

本发明提供的制备上述高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯的方法，该方法是将二元酸或其酯化物和C₂～C₈多元醇的聚酯单体、催化剂按常规配比，采用常规的直接酯化法或酯交换法进行酯化后，经过缩聚反应制备而成，其特征在于在酯化反应前或酯化反应后缩聚前，在反应体系中加入了按聚酯单体中二元酸或其酯化物的摩尔百分数计为0～20％的阻燃单体，优选0～15％，和0.5～20％的交联单体，优选1～20％。

该方法中所用的阻燃单体为具有如下结构通式的化合物：