聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纤维具有优良的物理和力学性能，广泛应用于服装、地毯、装饰、床上用品等领域，成为应用范围最广、消耗量最大的化纤品种。但是PET纤维的极限氧指数仅为21％，属于易燃纤维，大大限制了其应用。

阻燃PET纤维的制备方法主要包括共聚改性法和后整理法。后整理法是将PET纤维或织物在含有阻燃剂的整理液中浸渍，使阻燃剂附着在其表面，其缺点是使用过程中阻燃剂易脱落，导致阻燃性能明显降低。共聚改性法是指阻燃剂参与PET聚

合反应形成分子内阻燃共聚酯，通过熔融纺丝得到阻燃纤维。由于阻燃剂进入PET大分子链中，在随后的加工和使用过程中不容易迁移出来，是一种永久性阻燃纤维。

本文采用含磷阻燃剂2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)为第3单体，通过共缩聚反应制备不同磷含量的分子内阻燃PET树脂，然后通过熔融纺丝得到阻燃PET纤维；阻燃PET树脂经固相缩聚后纺制阻燃PET工业丝，对纤维的结构性能进行了研究。

1实验部分

1．1原料

对苯二甲酸(PTA)，仪征化纤股份有限公司提供；乙二醇(EG)，国药集团化学试剂有限公司提供，分析纯；2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)，四川富尔新纺织阻燃材料有限公司提供，纯度99．9％。

1．2阻燃PET树脂的合成

在聚合釜中按一定比例加入对苯二甲酸、乙二醇、CEPPA以及催化剂等，在240～260℃进行酯化反应，待出水量达到理论值的80％以后，进入缩聚阶段，温度控制在270～280℃，真空度保持在10 Pa左右。当熔体黏度达到设定值时，缩聚反应完成，得到含磷阻燃PET树脂。

1．3阻燃PET树脂的表征

采用Prodigy型电感耦合等离子体原子发射光谱仪，EXCEL型微波消解仪，测定样品中磷含量。阻燃PET样品溶于氘代三氟乙酸，采用BrukerAvance 400核磁共振仪表征阻燃PET的组成。

1．4阻燃PET纤维结构性能表征

1．4．1差示扫描量热(DSC)分析

采用美国Perkin—Elmer公司的DSC-2C型差示扫描量热仪，以20℃／min的升温速度对纤维样品进行测试。根据下式计算聚合物的结晶度。

X=(△日f／△日)×100％

式中：△为纤维的熔融热，J／g；AH为100％结晶试样的熔融热，本文采用纯PET完全结晶熔融热，为125．4 J／g。

1．4．2染色性能的测定

将纤维放入60℃的染液，保持40 min，再以1℃／rain的速度升温至沸腾，保持浴比为1：100，常压沸染1 h，采用722 N可见分光光度计测定纤维上染率。

采用Getag Macbeth Color—eye 7000A测色仪测定纤维样品染色后的染色深度K／S值。

1．4．3阻燃性能测定

将阻燃纤维制成织物，参照GB／T 5454-1977《纺织品燃烧性能试验氧指数法》测定织物的极限氧指数；按照GB／T 5455—1977《纺织品燃烧性能垂直法》测定织物的垂直燃烧性能。

2结果与讨论

2．1阻燃PET树脂的表征

采用阻燃剂CEPPA为第3单体，与PTA及EG通过缩聚反应制备不同磷含量的阻燃PET树脂，控制阻燃PET树脂的特性黏度为0．65。采用元素分析法测定树脂中的磷含量，结果见表1。树脂中实际磷含量与理论计算值比较接近，表明绝大部分的阻燃剂单体通过共缩聚反应进入了高分子链。

通过H NMR分析阻燃树脂组成(见表2)，由表也可以看到阻燃PET大分子链上实际PTA含量与CEPPA含量的比值接近其理论值，说明阻燃剂CEPPA有效聚合到PET分子链上。

2．2阻燃PET纤维的DSC分析

对阻燃PET进行POY纺丝，纺丝速度为3 200 m／min，然后进行1．6～2倍的拉伸。实验表明，阻燃PET具有良好的纺丝性能，无断头或者毛丝现象。纤维的单丝线密度约为2．0 dtex，断裂强度约为3．5 cN／dtex。阻燃纤维的玻璃化转变温度和熔点降低，结晶度亦下降。这主要是因为阻燃剂单体引入PET分子链，使链的规整性下降，导致其结晶能力降低。

2．3阻燃PET纤维的染色性能

由于PET分子结构规整，易于结晶，且分子中缺少与染料结合的基团，因此染色困难，通常采用高温高压染色。表4示出采用分散染料，在常压沸染条件下纤维的上染率。普通PET纤维在100℃上染率很低，约为60％；而阻燃纤维上染率可达90％，且色泽鲜艳。表5列出纤维样品的染色深度K／S值，阻燃纤维在常压沸染条件可染成中深色。阻燃纤维优良的染色性能主要是由于阻燃单体参与共聚，在分子链上引入极性基团，且破坏了分子链的规整性，使纤维结晶度下降。

2．4纤维的阻燃性能

采用氧指数法测定阻燃PET织物的燃烧性能，其经、纬向的极限氧指数分别为35．3％、35．6％。采用垂直燃烧法测定织物的阻燃性能，结果见表6。GB20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》对阻燃织物的判定标准为：极限氧指数≥32．0％；垂直燃烧时损毁长度≤150 mm，续燃时间≤5 s，阴燃时间≤5 s，燃烧滴落物未引起脱脂棉燃烧或阴燃。可以看到，阻燃PET织物的极限

氧指数满足标准，且损毁长度分别为62、63 mm，远小于标准中150 mm的损毁长度，续燃时间和阴燃时间均为0 S，即织物离开火源后具有自熄的功能。此外，织物在燃烧过程中不会出现熔滴及滴落物引起脱脂棉燃烧或阴燃的现象。综合垂直燃烧法和氧指数法的测试数据表明，阻燃PET织物具有优异的阻燃性能，达到国家规定的对公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求.

2．5阻燃PET短纤维的制备

在VD406设备上进行阻燃PET短纤维的扩大实验。喷丝板孔数为1 56o~L，纺速为1 000 m／min，

单丝线密度为1．76 dtex，切断长度为51 mm。阻燃PET树脂对生产设备没有特殊的要求，可以在普通聚酯纤维生产线上进行生产。纺制的PET短纤维质量优良，主要物理力学性能指标为：断裂强度4．5 cN／dtex，断裂伸长率33．3％，线密度偏差率5．4％，长度偏差率一0．6％，卷曲数11．8个／25 mm，

卷曲率14．4％，比电阻6．2×10 Q·cm，疵点含量12．7 mg／100 g，180℃干热收缩率6．7％，断裂强度变异系数9．9％。

2．6阻燃PET工业丝的制备

PET工业丝具有干、湿强度大，模量高，延伸率低，耐疲劳性好等优良性能，广泛用于制作轮胎帘子线、输送带、篷帆布、车用安全带等产业用纺织品领域。阻燃PET树脂经固相缩聚使其特性黏度提高到1．0，制得的纤维规格为1 110 dtex／192 f，纺丝速度为2 600 m／min，拉伸倍数为5．87倍。制得的PET工业丝物理力学性能见表7。从表中可看到，纤维的断裂强度达到6．1 cN／dtex，但干热收缩率略高.

3结论

采用绿色无卤阻燃剂，通过共缩聚技术和固相缩聚技术制备了分子内阻燃的PET树脂，并成功纺制了永久阻燃短纤维和长丝及阻燃PET工业丝。与普通PET纤维相比，阻燃纤维结晶度下降，使得纤维的染色性能提高，可采用分散染料在常压沸染条件染成中深色，对节约能源有重要意义。阻燃PET纤维具有十分优异的阻燃性能，极限氧指数可达35％，织物离开火源后具有自熄的功能，并能显著减缓PET纤维熔融滴落现象。

参考文献：（略）