CN102443874A - 一种使聚酰胺纤维减少熔滴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使聚酰胺纤维减少熔滴的方法，具体地说，涉及一种以聚酰胺为原料，预置辐敏剂和阻燃剂，通过电子束或γ射线辐射交联有效地减少熔滴的方法。将辐敏剂和阻燃剂制成母粒，加入到聚酰胺切片中，由注射机定量、由螺杆充分混合后熔融纺丝，该长丝或者短纤维直接通过辐照发生交联。此方法制备的聚酰胺纤维兼具阻燃性能，遇火时熔滴现象有明显的减弱，并且可以按照常规的熔融纺丝工艺进行纺丝，简单易行、节省成本。

Description

一种使聚酰胺纤维减少熔滴的方法

技术领域

本发明涉及一种以聚酰胺纤维为原料，用辐射交联减少熔滴的方法。

背景技术

聚酰胺纤维具有耐磨性好、耐疲劳强度和断裂强度高、抗冲击负荷性能优异、容易染色及与橡胶的附着力好等突出性能。广泛应用在服装、生活用品及工业用品等领域。但聚酰胺的熔融滴落可以传播火焰，引燃其它物质；粘在皮肤上，则会使皮肤烫伤，重新凝固熔融的聚合物时放出的潜热也会使皮肤受到伤害，这大大限制了聚酰胺纤维在婴幼儿服装、内衣、劳保服、军事作战服等方面的应用，因此防熔滴是研究者们一直以来不断探索的问题。

目前，防熔滴的方法主要分为以下三种方法，共混法，通过添加聚四氟乙烯粉末等填料来减少熔体的流动性；共聚法，主要是利用磷、硅的协同作用，将磷、硅元素引入到反应性阻燃剂中，使用反应性阻燃剂作为一种单体进行共聚反应，使其结合到聚合物的主链或支链上，从凝聚相起到改善熔滴的作用；后处理法，通常采用膨胀型阻燃剂对织物进行阻燃处理，织物燃烧时可形成膨胀的炭层，膨胀的炭层可阻止熔滴的发生。

辐射加工是一种节能、环保、加工简单、适用面广的新兴技术，具有广阔的发展前景。中国专利文献(CN 1858335A)公开了一种采用辐照接枝来实现所制备的涤纶、丙纶纤维在燃烧时不产生熔滴的方法，但该方法是在纤维表面接枝含有羧基基团的化合物，以辐照接枝法进行反应，以丙烯酸为单体，高能电子束或γ射线或紫外线辐照，再用氢氧化镁或氢氧化铝溶液进行浸泡处理。不仅工艺复杂、工序长、成本高，而且辐射接枝需要引入接枝单体，且接枝只发生在纤维表面。

本发明采用辐射交联进行聚酰胺纤维的减少熔滴的方法，不需要引入单体，可直接辐照，交联发生于整个纤维体系内，有化学键的结合。本发明通过辐射交联使聚酰胺纤维形成三维网状结构，而促进燃烧过程中的成炭，通过成炭机理实现了防熔滴。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单且无污染的方法，用辐射交联使纤维防熔滴。可以采用聚酰胺纤维的常规纺丝工艺，先纺出含有辐敏剂的聚酰胺纤维，再将纤维经过合适剂量的辐射，使其发生适度的交联结构。

本发明的目的通过采用以下技术方案来实现：

(1)功能母粒制备：将纺丝级聚酰胺切片在90-130℃的温度下干燥至含水率达0.04-0.08重量％，定量添加辐敏剂，或同时添加阻燃剂，经双螺杆挤出机充分共混、挤出、冷却、造粒，制成含辐敏剂聚酰胺功能母粒或聚酰胺阻燃功能母粒；

(2)熔融纺丝：普通聚酰胺切片经干燥加工，使切片含水率达到0.04-0.08重量％，用注射机定量输送含辐敏剂聚酰胺功能母粒或聚酰胺阻燃功能母粒与普通聚酰胺切片经纺丝螺杆充分熔融混合，纺丝流体进入纺丝箱体，进行纺丝得到聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维。并且，按纤维规格要求采用相应的喷丝板和常规聚酰胺纤维的纺丝工艺与设备进行纺丝。

(3)纤维辐射交联：将所得的聚酰胺纤维或阻燃聚酰胺纤维经电子束或γ射线辐照，使纤维内部产生适度交联而实现减少熔滴。

本发明中所使用的聚酰胺切片为PA6切片或者PA66切片。

本发明中所得到的聚酰胺长丝的细度为：50D-300D，孔数为12F-144F；聚酰胺短纤维的细度为1.5D-20D，长度为32mm-152mm。

本发明中所使用的辐敏剂为含有双键的丙烯酸脂类、氰尿酸脂类、异氰尿酸酯类或丙烯脂类及甘醇酯类物质，纤维中的辐敏剂与聚酰胺树脂的比例为0.5％-15重量％。

本发明的辐射方法为电子束辐射或γ射线辐射，辐照剂量为10-700KGy。电子束辐射的剂量率为90KGy/h-1.5MGy/h，γ射线辐射的剂量率为1KGy/h-30KGy/h。

本发明还涉及一种采用上述方法制得的具有减少熔滴作用的聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维。

在本发明所涉及的具有减少熔滴作用的聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维中，所述电子束或γ射线辐照剂量为10KGy-700KGy，电子束辐照的剂量率为90KGy/h-1.5MGy/h，γ射线辐照的剂量率为1KGy/h-30KGy/h。

在本发明所涉及的具有减少熔滴作用的聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维中，聚酰胺长丝的细度为：50D-300D，孔数为12F-144F；聚酰胺短纤维的细度为1.5D-20D，长度为32mm-152mm。

在本发明所涉及的具有减少熔滴作用的聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维中，所述辐敏剂为含有双键的丙烯酸脂类、氰尿酸脂类、异氰尿酸酯类或丙烯脂类及甘醇酯类物质，聚酰胺长丝或聚酰胺纤维中的辐敏剂与聚酰胺的比例为0.5-15重量％。

在本发明所涉及的具有减少熔滴作用的聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维中，所述的聚酰胺纤维为PA6纤维、PA66纤维或者其阻燃纤维。

本发明所述减少熔滴聚酰胺纤维可作为阻燃防熔滴纤维，用于婴幼儿服装、内衣、劳保衣、军用作战服。

本发明具有如下优点：

1、用辐射交联的方法减少熔滴，为阻燃防熔滴纤维的研究开创了一条新思路。可以充分利用现有的辐射源，降低成本，具有很好的工程意义和产业前景。

2、本发明采用的方法不影响现有的熔融纺丝工艺，生产工艺流程简单，方便工业化生产。

3、辐射交联方法节约能源，无环境污染且工艺简单，容易控制。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例1

(1)功能母粒制备：将PA6在105℃的温度下干燥至含水率达到0.08重量％，按25重量％的比例混入三烯丙基异氰尿酸酯作为辐敏剂，在双螺杆挤出机中以230℃的温度混合挤出制得含三烯丙基异氰尿酸酯的功能母粒；

(2)熔融纺丝：将PA6切片在105℃的温度下干燥使含水率达到0.08重量％；将功能母粒在105℃下干燥至含水率达到0.08重量％。用体积计量方式的注射机将经干燥后的功能母粒定量添加到PA6切片中，使三烯丙基异氰尿酸酯在PA6中的含量为15重量％，采用常规锦纶纺丝设备和工艺，纺制150d/24f的PA6全拉伸丝；

(3)辐射交联：含三烯丙基异氰尿酸酯的PA6全拉伸丝经γ射线辐照，剂量率为30KGy/h，气氛为氮气，辐照剂量为10KGy。

实施例2

(1)功能母粒制备：PA6切片在105℃的温度下干燥使含水率达到0.04％，按25重量％的比例混入邻苯二甲酸二丙烯酯和三聚氰胺氰尿酸盐，在双螺杆挤出机中以230℃左右的温度混合挤出制得含邻苯二甲酸二丙烯酯和三聚氰胺氰尿酸盐的阻燃功能母粒；

(2)熔融纺丝：将PA6切片经105℃的温度下干燥使含水率达到0.04重量％；阻燃功能母粒在105℃下干燥至含水率达到0.04重量％。用体积计量方式的注射机将经干燥后的阻燃功能母粒定量添加到PA6切片中，使邻苯二甲酸二丙烯酯在PA6切片中的含量为5重量％，采用常规锦纶纺丝设备和工艺，纺制150d/24f的锦纶6阻燃长丝；

(3)辐射交联：含邻苯二甲酸二丙烯酯的阻燃PA6长丝经电子束辐照，剂量率为1.5MGy/h，气氛为空气，辐照剂量为300KGy。

实施例3

(1)功能母粒制备：将PA66切片在105℃的温度下干燥至含水率达到0.08％，按25重量％的比例混入二甲基丙烯酸三甘醇酯作为辐敏剂，在双螺杆挤出机中以265℃混合挤出制得含二甲基丙烯酸三甘醇酯的功能母粒；

(2)熔融纺丝：将PA66切片经105℃的温度下干燥使含水率达到0.08重量％；将功能母粒在105℃的温度下干燥至含水率达到0.08量％。用体积计量方式的注射机将经干燥后的功能母粒定量添加到PA66切片中，使二甲基丙烯酸三甘醇酯在PA66中的含量为0.5重量％，采用常规锦纶纺丝设备和工艺，纺制150d/24f的锦纶66全拉伸丝；

(3)辐射交联：含二甲基丙烯酸三甘醇酯的锦纶66长丝经电子束辐照，剂量率为360KGy/h，气氛为空气，辐照剂量为700KGy。

对比例1

(1)功能母粒制备：将PA6在105℃的温度下干燥至含水率达到0.08重量％，按25重量％的比例混入三烯丙基异氰尿酸酯，在双螺杆挤出机中以230℃混合挤出制得三烯丙基异氰尿酸酯的功能母粒；

(2)熔融纺丝：将PA6切片在105℃的温度下干燥使含水率达到0.08重量％；将功能母粒在105℃下干燥至含水率达到0.08重量％。用体积计量方式的注射机将经干燥后的功能母粒定量添加到PA6切片中，使三烯丙基异氰尿酸酯在PA6中的含量为15重量％，采用常规锦纶纺丝设备和工艺，纺制150d/24f的PA6全拉伸丝。

对比例2

(1)功能母粒制备：PA6切片在105℃的温度下干燥使含水率达到0.04％，按25重量％的比例混入邻苯二甲酸二丙烯酯和三聚氰胺氰尿酸盐，在双螺杆挤出机中以230℃左右的温度混合挤出制得含邻苯二甲酸二丙烯酯和三聚氰胺氰尿酸盐的阻燃功能母粒；

(2)熔融纺丝：将PA6切片经105℃的温度下干燥使含水率达到0.04重量％；阻燃功能母粒在105℃下干燥至含水率达到0.04重量％。用体积计量方式的注射机将经干燥后的阻燃功能母粒定量添加到PA6切片中，使邻苯二甲酸二丙烯酯在PA6切片中的含量为5重量％，采用常规锦纶纺丝设备和工艺，纺制150d/24f的锦纶6阻燃长丝。

对比例3

(1)功能母粒制备：将PA66切片在105℃的温度下干燥至含水率达到0.08重量％，按25重量％的比例混入二甲基丙烯酸三甘醇酯，在双螺杆挤出机中以265℃混合挤出制得含二甲基丙烯酸三甘醇酯的功能母粒；

(2)熔融纺丝：将PA66切片经105℃的温度下干燥使含水率达到0.08重量％；将功能母粒在105℃下干燥至含水率达到0.08重量％。用体积计量方式的注射机将经干燥后的功能母粒定量添加到PA66切片中，使二甲基丙烯酸三甘醇酯在PA66中的含量为0.5重量％，采用常规锦纶纺丝设备和工艺，纺制150d/24f的锦纶66全拉伸丝。

实施例4

将辐射交联后的聚酰胺纤维与未进行辐射交联的聚酰胺纤维进行性能比较评价

将实施例1-3和对比例1-3中所得到的辐射交联后和未经辐射交联的聚酰胺长丝分别整理成32cm的一束，取0.2g束在一起，将一端固定，使其自然下垂。固定后的有效长度为30cm，用相同的火焰点火，以20s内的熔滴数来进行评价，PA66以10s内的熔滴数来评价。

评价结果如下表：

	剂量(KGy)	熔滴数	强度(CN/dtex)
				实施例1	10	1	3.76
对比例1	0	8	3.03
				实施例2	300	4	3.26
对比例2	0	7	2.99
				实施例3	700	3	4.55
对比例3	0	5	5.03

Claims (11)

1.一种使聚酰胺纤维减少熔滴的方法，包括下列步骤：

将纺丝级聚酰胺切片在90-130℃的温度下干燥至含水率达0.04-0.08重量％，定量添加辐敏剂，或者同时添加阻燃剂，经双螺杆挤出机充分共混、挤出、冷却、造粒，制成含辐敏剂聚酰胺功能母粒或聚酰胺阻燃功能母粒；

普通聚酰胺切片经干燥加工，使切片含水率达到0.04-0.08重量％，用注射机定量输送含辐敏剂聚酰胺功能母粒或者聚酰胺阻燃功能母粒与普通聚酰胺切片经纺丝螺杆充分熔融混合，纺丝流体进入纺丝箱体，进行纺丝得到聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维；

其特征在于：将由上述步骤所得到的聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维通过电子束或者γ射线辐照，使长丝或者短纤维内部产生交联。

2.根据权利要求1所述的使聚酰胺纤维减少熔滴的方法，其特征在于：所述电子束或γ射线辐照剂量为10KGy-700KGy，电子束辐照的剂量率为90KGy/h-1.5MGy/h，γ射线辐照的剂量率为1KGy/h-30KGy/h。

3.根据权利要求1所述的使聚酰胺纤维减少熔滴的方法，其特征在于：聚酰胺长丝的细度为：50D-300D，孔数为12F-144F；聚酰胺短纤维的细度为1.5D-20D，长度为32mm-152mm。

4.根据权利要求1所述的使聚酰胺纤维减少熔滴的方法，其特征在于：所述辐敏剂为含有双键的丙烯酸脂类、氰尿酸脂类、异氰尿酸酯类或丙烯脂类及甘醇酯类的物质，聚酰胺长丝或聚酰胺短纤维中的辐敏剂与聚酰胺的比例为0.5-15重量％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的使聚酰胺纤维减少熔滴的方法，其特征在于：所述的聚酰胺切片为PA6切片或者PA66切片。

6.一种经过权利要求1所述的方法制得的具有减少熔滴作用的聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维。

7.根据权利要求6所述的具有减少熔滴作用的聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维，其特征在于：电子束或γ射线辐照剂量为10KGy-700KGy，电子束辐照的剂量率为90KGy/h-1.5MGy/h，γ射线辐照的剂量率为1KGy/h-30KGy/h。

8.根据权利要求6或7所述的具有减少熔滴作用的聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维，其特征在于：聚酰胺长丝的细度为：50D-300D，孔数为12F-144F；聚酰胺短纤维的细度为1.5D-20D，长度为32mm-152mm。

9.根据权利要求6或7所述的具有减少熔滴作用的聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维，其特征在于：辐敏剂为含有双键的丙烯酸脂类、氰尿酸脂类、异氰尿酸酯类或丙烯脂类及甘醇酯类物质，聚酰胺长丝或聚酰胺纤维中的辐敏剂与聚酰胺的比例为0.5-15重量％。

10.根据权利要求6或7所述的具有减少熔滴作用的聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维，其特征在于：聚酰胺纤维为PA6纤维、PA66纤维或者其阻燃纤维。

11.一种如权利要求6所述的具有减少熔滴作用的聚酰胺长丝或者聚酰胺短纤维的应用，其特征在于：所述减少熔滴聚酰胺纤维可作为阻燃防熔滴纤维，用于婴幼儿服装、内衣、劳保衣、军用作战服。