新型阻燃亲水聚酯纤维的制备及性能

　　由于聚酯纤维成本低、强度高、去污性能好而被广泛应用于服装面料以及其他领域，但其回潮率低、染色性差、织物透气性差、易起毛起球、易起静电，使聚酯的应用受到限制，而且聚酯易燃，使得应用安全性降低。因此，开发多功能聚酯纤维势在必行。

　　Kubota等研究公开了一种间苯二甲酸磺酸钠与聚乙烯醇共同改性具有良好染色性能、吸湿性能的聚酯。2-羟乙基苯基次磷酸是一种磷系反应型阻燃剂，具有良好的阻燃性能。本方法将采用PTA、EG并添加第三单体（SIPE）、第四单体（亲水剂）进行共聚反应制备高亲水聚酯切片。通过亲水切片和含共聚阻燃剂的阻燃母粒共混熔融纺丝方法制备具有阻燃和高亲水功能的聚酯纤维，并对其阻燃性能和亲水性能进行测试。

　　试验原料包括：对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸二乙醇酯-5-磺酸钠、聚乙二醇-6000、磷酸三苯酯等。实验仪器采用了ZG-45型动态真空干燥机、小螺杆纺丝机、压膜机和八大篮烘箱等。

　　测试方法和结论包括以下几个方面：

　　第一，特性黏度测定。苯酚四氯乙烷混合溶剂溶解，配制质量浓度为4mg/ml的溶液，在（25±1）℃的恒温槽中用直径为0.7~0.8mm的乌式黏度计测量。结论表明，亲水聚酯的特性粘度在0.71~0.78dL/g，与普通PET相比有所上升，随着反应时间的增加，扭矩逐渐增大，即表观黏度急剧增加。

　　第二，热重分析。德国耐持仪器制造有限公司研制的TG209F1Iris型号的热重分析仪，氮气氛围，升温速度为10℃/min，温度范围为从室温到700℃。阻燃母粒在纺丝温度范围内热稳定性良好，不会发生强烈的热降解。

　　第三，差示扫描量热法。Q-20型号差示扫描量热仪，样品预结晶后，以10℃/min的升温速率从30℃升至300℃，停留5min，然后降温至室温，氮气气氛保护。随着第三单体及第四单体的加入，纤维的熔点逐渐降低，同时由于磺酸基团的极性和空间位阻，使其生长受到影响。

　　第四，红外光谱分析。采用Nicolet公司研制的NEXUS-670型号的傅里叶红外测试仪，扫描范围为4000~400cm﹣1，分辨率为4cm﹣1，扫描次数为32。由于母粒基体为PET，因此与亲水聚酯切片的红外光谱十分相似，这一方面是由于阻燃剂单含量较少的缘故，另一方面是由于含磷阻燃剂的特征峰与PET特征峰重叠的原因。

　　第五，表面接触角测试。采用OCA40Micro型号视频接触角测试仪是25℃条件下测试，测试前将样品压成50mm×10mm×3mm的样条。材料表面引入极性基团数目越多，材料的表面能越高，湿润性越好，材料表面的接触角越小。

　　第六，阻燃性能测试。将试样在熔融状态下制成样条，用意大利ATSFAAR型号的高温氧指数测试仪，按照GB/T2406-1993《塑料燃烧性能测试方法氧指数法》进行测试。加入阻燃母粒的PET样条的极限氧指数达到30.1%~34.2%，为难燃级材料，阻燃性能有了很大的提升。

　　综上得出结论：运用红外光谱方法对亲水聚酯切片的组成和结构进行了表征，证实了共聚酯的结构与预期的相符合；用热重分析对亲水聚酯切片的热稳定性进行了表征，表明其热性能与PET相比变化不大；使用了DSC对亲水聚酯切片的热性能进行了表征，说明除四单外亲水单体的加入破坏了亲水聚酯中链段的规整性，使得共聚酯的结晶能力下降；对阻燃亲水聚酯的阻燃性能进行了表征，表明其极限氧指数大于30%，两种反应型阻燃剂能起到很好的阻燃效果；对阻燃亲水聚酯的亲水性能进行了表征，测试结果表明：其亲水性能良好，且与助燃剂含量关系不大。
　　（本文作者：东华大学材料科学与工程学院 方孝芬 王朝生）