CN103774272A - 一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维及其制备方法 - Google Patents
一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维及其制备方法,该纤维由支链尼龙6功能母粒和常规尼龙6切片共混后纺丝而成,其中支链尼龙6功能母粒的质量百分比为6~10%;其制备方法包括:(1)支链尼龙6功能母粒的原位聚合制备或共混制备;(2)将支链尼龙6功能母粒与常规尼龙6切片分别结晶、干燥后混合,然后经真空干燥得共混切片;最后将共混切片经熔融纺丝设备进行共混纺丝即可。本发明减少紫外吸收剂的用量,增加了纤维的可纺性,但是又保证纤维抗紫外以及防紫外老化的效果;本发明的面料在保持了轻质的同时,又能较大吸收紫外线,适用于开发夏天轻薄型用衣。
Description
技术领域
本发明属于功能性尼龙6纤维领域,特别涉及一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维及其制备方法。
背景技术
中国锦纶产业起步于20世纪50年代中期,是发展最早的化纤品种之一,它具有一系列优良弹性、耐磨性、耐腐蚀等特性,在产业用和工程塑料领域起不可替代的作用。锦纶纤维(又称聚酰胺纤维或尼龙纤维)有许多品种,目前工业化生产及应用最广泛的仍以尼龙6纤维和尼龙66纤维为主。与国外发达国家相比,目前我国具有自主知识产权的尼龙纤维新产品非常少,真正用于产业化的品种则更少,其次尼龙纤维价格较聚酯纤维高,纤维系列产品必须定位在高端层次,才能保证企业的竞争力。因此,开发新型尼龙纤维及其制品、提高尼龙6纤维的差别化率和在高档化纤面料中的应用是尼龙产业发展的必然趋势。
超薄轻质用衣,一般纤维采用总旦数小,其织造织物手感柔软,穿着舒适,是一种高品质、高技术的纺织原料。夏天超薄轻质用衣须重视防紫外线纤维及其织物的研究与开发,紫外线长期照射容易造成皮肤癌,影响人体健康。但是用于夏天超薄轻质用衣其添加的抗紫外功能粒子本身有限,功能粒子的添加增多影响其可纺性,而且衣服轻薄光线直透皮肤,往往造成对紫外线吸收不足,起防晒的效果不好。因此开发一种能较大幅度吸收紫外线尼龙6纤维势在必行,随着人们生活水平的增加,这种纤维在市场上越来越受青睐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维及其制备方法,本发明可以适当减少紫外吸收剂的用量,增加了纤维的可纺性,但是又保证纤维抗紫外,以及防紫外老化的效果。
本发明的一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维,由支链尼龙6功能母粒和常规尼龙6切片共混后纺丝而成,其中支链尼龙6功能母粒的质量百分比为6~10%;所述的支链尼龙6功能母粒为原位聚合支链尼龙6功能母粒或共混支链尼龙6功能母粒。
所述的原位聚合支链尼龙6功能母粒由己内酰胺、分子量调节剂、去离子水、纳米抗紫外剂、硅烷偶联剂与间苯三甲酸或均苯四甲酸在氮气保护下聚合反应制得,以所述的己内酰胺为基准,其余组分的质量百分比为:
其反应方程式如下:
M为无机纳米抗紫外剂二氧化钛和氧化锌;N受阻胺类改性剂为具有与尼龙链端-COOH反应,其中R1可为-NH2等,R2可为-H等;形成中间包覆无机纳米抗紫外剂,通过偶联剂键合长链、支链尼龙6,链末端反应聚合N受阻胺类改性剂
所述的共混支链尼龙6功能母粒由支链尼龙6切片、纳米抗紫外剂、硅烷偶联剂、分散剂共混挤出切粒制备,其中各组分的质量百分比为:
所述的支链尼龙6切片由己内酰胺、分子量调节剂、去离子水与间苯三甲酸或均苯四甲酸,在氮气保护下聚合反应制得,以所述的己内酰胺为基准,其余原料组分质量百分比为:
分子量调节剂 5~7‰
去离子水 4~5%
间苯三甲酸或均苯四甲酸 1~2%。
其反应方程式如下:
所述的分子量调节剂为己二酸、醋酸等有机酸一种或几种。
所述的硅烷偶联剂为市售KH550、KH560、KH570中的一种。
所述的纳米抗紫外剂为由无机纳米抗紫外剂和反应型受阻胺类改性剂组成,其中无机纳米抗紫外剂占纳米抗紫外剂总量的80~90wt%。
所述的无机纳米抗紫外剂由纳米二氧化钛和纳米氧化锌复配而成,其中纳米二氧化钛的质量分数为70~80%,纳米氧化锌的质量分数为20~30%。
一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维的制备方法,包括:
(1)支链尼龙6功能母粒的制备
共混制备:
将硅烷偶联剂、纳米抗紫外剂和乙醇超声振荡2~3h,经气流喷雾后烘干,得到硅烷偶联剂修饰后的纳米抗紫外剂;然后将硅烷偶联剂修饰后的纳米抗紫外剂与支链尼龙6切片混合经充分搅拌后,进入双螺杆挤出机进行熔融挤出,再进行切粒,即得到支链尼龙6功能母粒;
或原位聚合制备:
或将己内酰胺、分子量调节剂、去离子水、纳米抗紫外剂、硅烷偶联剂与间苯三甲酸或均苯四甲酸在250~270℃进行原位聚合,然后将得到的聚合熔体经过切粒即得支链尼龙6功能母粒;
(2)共混及纺丝
将支链尼龙6功能母粒与常规尼龙6切片分别结晶、干燥后混合,然后经真空干燥得共混切片;最后将共混切片进行熔融纺丝即可。
步骤(1)中所述的切粒后,将产物在100~120℃进行纯水萃取,将可萃取物降低至0.5%以下,最后在氮气110~140℃下干燥至恒重。
步骤(2)中所述的支链尼龙6功能母粒与常规尼龙6切片分别结晶、干燥中的干燥时间为20~24小时,干燥温度为100~120℃;所述的真空干燥为在100~120℃下真空干燥1~2小时。
步骤(2)中所述的熔融纺丝中螺杆区温度为250~270℃、纺丝速度为4200~4400m/min、GR1牵伸温度为常温、GR2牵伸温度为160~185℃、牵伸倍数为1.1~2.0倍,其中喷丝孔长径比为2.5~3:1,增加缓冷装置,加热套筒的筒径与喷丝板板径相同,其缓冷区温度250~270℃,加热套筒长5~7cm。
本发明的熔融纺丝中,螺杆区温度为250~270℃,纺丝速度为4200~4400m/min,GR1牵伸温度为常温,GR2牵伸温度为160~185℃,牵伸倍数为1.1~2.0倍,其中喷丝孔长径比为2.5~3:1,增加缓冷装置,加热套筒的筒径与喷丝板板径相同,其缓冷区温度250~270℃,加热套筒长5~7cm,确保出丝口的丝束温差变化小,从而实现丝束缓冷作用,同时支链尼龙6功能母粒离开喷丝孔在缓冷区利用其高流动性通过孔口膨化在纤维表面富集,制得一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维。
本发明中最优选择为原位聚合方式,制备的支链尼龙6母粒形成球形,具有高流动性以及功能性。所制备的支链尼龙6功能母粒相对粘度为2.0~2.3,熔点218~221℃,其粘度低,具有高流动性,与常规尼龙6切片熔融共混纺丝,在喷丝口处发生挤出胀大效应,支链尼龙6功能母粒首先往两侧快速均匀分布,带动纳米抗紫外剂富集于纤维的表层,有效阻隔紫外线透射,透射的紫外线通过光稳定剂吸收,保护纤维内部牢度。
有益效果:
(1)支链尼龙6具有高流动性,同常规尼龙6切片按一定比例共混纺丝,在纺丝喷丝口挤出过程伴随着挤出胀大效应,支链型尼龙6流动性好首先容易向两侧挤出,形成纤维表面富集为支链尼龙6。支链型尼龙6可以带动所添加的抗紫外功能粒子(通过共聚或者共混方式获得),同时使用缓冷装置,使得支链尼龙6功能母粒较稳定、均匀的富集在纤维外表,发挥最大功能化。富集在外表的纳米抗紫外剂有效阻隔紫外线透射,透射的紫外线通过反应型受阻胺类改性剂吸收,保护纤维内部牢度。
(2)本发明的一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维的制备方法,可以适当减少紫外吸收剂的用量,增加了纤维的可纺性,但是又保证纤维抗紫外,以及防紫外老化的效果。
(3)本发明的一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维的制备方法,解决了轻薄型织物要求轻质,又能较大吸收紫外线这一矛盾体,适用于开发夏天轻薄型用衣。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维,其由支链尼龙6功能母粒和常规尼龙6切片组成,其质量百分比为:
支链尼龙6功能母粒 6%
常规尼龙6切片 余量
最优选择原位聚合,所述的原位聚合支链尼龙6功能母粒,可以由间苯三甲酸、己内酰胺、分子量调节剂、去离子水、纳米抗紫外剂,硅烷偶联剂,在氮气保护下聚合反应制得,以所述的己内酰胺为基准,其原料组分质量百分比为:
所制备的支链型尼龙6切片相对粘度为2.3,熔点221℃,支链型尼龙6粘度低,具有高流动性。
所述的分子量调节剂为己二酸;
所述的硅烷偶联剂可为市售KH550;
所述的纳米抗紫外剂为由无机纳米抗紫外剂和受阻胺类改性剂组成,其中无机纳米抗紫外剂占纳米抗紫外剂总量的80%,反应型受阻胺类改性剂占纳米抗紫外剂总量的20%。无机纳米抗紫外剂由纳米二氧化钛和纳米氧化锌复配而成,其中纳米二氧化钛占无机纳米抗紫外剂质量分数为70%,纳米氧化锌占无机纳米抗紫外剂质量分数为30%。
其制备方法为:
(1)支链尼龙6功能母粒的制备
己内酰胺计量后,与通过计量的间苯三甲酸分子量调节剂、去离子水、纳米抗紫外剂,硅烷偶联剂一起通过静态混合器,再加入聚合塔,经过聚合开环,聚合温度在250℃。聚合熔体经过切粒,在100℃纯水萃取,将可萃取物降低至0.5%以下。萃取后的切片通入氮气110℃干燥至恒重。
(2)共混及纺丝
将支链尼龙6功能母粒与常规尼龙6切片分别结晶,干燥20小时,干燥温度为100℃,然后按比例混合,在真空转鼓烘箱中干燥1小时,干燥温度为100℃,制得共混切片;
将共混切片,经熔融纺丝设备进行共混纺丝,螺杆区温度为250~270℃,纺丝速度为4200m/min,GR1牵伸温度为常温,GR2牵伸温度为160℃,牵伸倍数为1.1倍,其中喷丝孔长径比为2.5:1,增加缓冷装置,加热套筒的筒径与喷丝板板径相同,其缓冷区温度250℃,加热套筒长7cm,确保出丝口的丝束温差变化小,从而实现丝束缓冷作用,同时支链尼龙6功能母粒离开喷丝孔在缓冷区利用其高流动性通过孔口膨化在纤维表面富集,制得一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维。
实施例2
一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维,其由支链尼龙6功能母粒和常规尼龙6切片组成,其质量百分比为:
支链尼龙6功能母粒 8%
常规尼龙6切片 余量
最优选择原位聚合,所述的原位聚合支链尼龙6功能母粒,可以由均苯四甲酸,己内酰胺、分子量调节剂、去离子水、纳米抗紫外剂,硅烷偶联剂,在氮气保护下聚合反应制得,以所述的己内酰胺为基准,其原料组分质量百分比为:
所制备的支链型尼龙6切片相对粘度为2.2,熔点220℃,支链型尼龙6粘度低,具有高流动性。
所述的分子量调节剂为醋酸;
所述的硅烷偶联剂可为市售KH560;
所述的纳米抗紫外剂为由无机纳米抗紫外剂和受阻胺类改性剂组成,其中无机纳米抗紫外剂占纳米抗紫外剂总量的85%,反应型受阻胺类改性剂占纳米抗紫外剂总量的15%。无机纳米抗紫外剂由纳米二氧化钛和纳米氧化锌复配而成,其中纳米二氧化钛占无机纳米抗紫外剂质量分数为75%,纳米氧化锌占无机纳米抗紫外剂质量分数为25%。
其制备方法为:
(1)支链尼龙6功能母粒的制备
原位聚合制备
己内酰胺计量后,与通过计量的均苯四甲酸分子量调节剂、去离子水、纳米抗紫外剂,硅烷偶联剂一起通过静态混合器,再加入聚合塔,经过聚合开环,聚合温度在260℃。聚合熔体经过切粒,在110℃纯水萃取,将可萃取物降低至0.5%以下。萃取后的切片通入氮气120℃干燥至恒重。
(2)共混及纺丝
将支链尼龙6功能母粒与常规尼龙6切片分别结晶,干燥22小时,干燥温度为110℃,然后按比例混合,在真空转鼓烘箱中干燥1.5小时,干燥温度为110℃,制得共混切片;
将共混切片,经熔融纺丝设备进行共混纺丝,螺杆区温度为250~270℃,纺丝速度为4300m/min,GR1牵伸温度为常温,GR2牵伸温度为170℃,牵伸倍数为1.3倍,其中喷丝孔长径比为2.75:1,增加缓冷装置,加热套筒的筒径与喷丝板板径相同,其缓冷区温度260℃,加热套筒长6cm,确保出丝口的丝束温差变化小,逐渐至常温,从而实现丝束缓冷作用,制得一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维。
实施例3
一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维,其由支链尼龙6功能母粒和常规尼龙6切片组成,其质量百分比为:
支链尼龙6功能母粒 10%
常规尼龙6切片 余量
最优选择原位聚合,所述的原位聚合支链尼龙6功能母粒,可以由间苯三甲酸,己内酰胺、分子量调节剂、去离子水、纳米抗紫外剂,硅烷偶联剂,在氮气保护下聚合反应制得,以所述的己内酰胺为基准,其原料组分质量百分比为:
所制备的支链型尼龙6切片相对粘度为2.1,熔点219℃,支链型尼龙6粘度低,具有高流动性。
所述的分子量调节剂为己二酸、醋酸;
所述的硅烷偶联剂可为市售KH570;
所述的纳米抗紫外剂为由无机纳米抗紫外剂和受阻胺类改性剂组成,其中无机纳米抗紫外剂占纳米抗紫外剂总量的90%,反应型受阻胺类改性剂占纳米抗紫外剂总量的10%。无机纳米抗紫外剂由纳米二氧化钛和纳米氧化锌复配而成,其中纳米二氧化钛占无机纳米抗紫外剂质量分数为80%,纳米氧化锌占无机纳米抗紫外剂质量分数为20%。
其制备方法为:
(1)支链尼龙6功能母粒的制备-原位聚合制备
己内酰胺计量后,与通过计量的间苯三甲酸分子量调节剂、去离子水、纳米抗紫外剂,硅烷偶联剂一起通过静态混合器,再加入聚合塔,经过聚合开环,聚合温度在270℃。聚合熔体经过切粒,在120℃纯水萃取,将可萃取物降低至0.5%以下。萃取后的切片通入氮气140℃干燥至恒重。
(2)共混及纺丝
将支链尼龙6功能母粒与常规尼龙6切片分别结晶,干燥24小时,干燥温度为120℃,然后按比例混合,在真空转鼓烘箱中干燥2小时,干燥温度为120℃,制得共混切片;
将共混切片,经熔融纺丝设备进行共混纺丝,螺杆区温度为250~270℃,纺丝速度为4400m/min,GR1牵伸温度为常温,GR2牵伸温度为185℃,牵伸倍数为2倍,其中喷丝孔长径比为3:1,增加缓冷装置,加热套筒的筒径与喷丝板板径相同,其缓冷区温度270℃,加热套筒长5cm,确保出丝口的丝束温差变化小,从而实现丝束缓冷作用,同时支链尼龙6功能母粒离开喷丝孔在缓冷区利用其高流动性通过孔口膨化在纤维表面富集,制得一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维。
实施例4
一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维,其由支链尼龙6功能母粒和常规尼龙6切片组成,其质量百分比为:
支链尼龙6功能母粒 7%
常规尼龙6切片 余量。
所述的共混支链尼龙6功能母粒由支链尼龙6切片、纳米抗紫外剂、硅烷偶联剂、分散剂共混挤出切粒制备,其中各组分的质量百分比为:
所述的支链尼龙6切片由己内酰胺、分子量调节剂、去离子水与间苯三甲酸或均苯四甲酸,在氮气保护下聚合反应制得,以所述的己内酰胺为基准,其余原料组分质量百分比为:
分子量调节剂 5‰
去离子水 4%
间苯三甲酸或均苯四甲酸 2%。
所制备的支链型尼龙6切片相对粘度为2.0,熔点218℃,支链型尼龙6粘度低,具有高流动性。
所述的分子量调节剂为己二酸、醋酸等有机酸一种或几种。
所述的硅烷偶联剂为市售KH550、KH560、KH570中的一种。
所述的纳米抗紫外剂为由无机纳米抗紫外剂组成,所述的无机纳米抗紫外剂由纳米二氧化钛和纳米氧化锌复配而成,其中纳米二氧化钛占质量分数为80%,纳米氧化锌占质量分数为20%。
其制备方法,包括:
(1)支链尼龙6功能母粒的制备-共混制备:
将硅烷偶联剂、纳米抗紫外剂和乙醇超声振荡2~3h,经气流喷雾后烘干,得到硅烷偶联剂修饰后的纳米抗紫外剂;然后将硅烷偶联剂修饰后的纳米抗紫外剂与支链尼龙6切片混合经充分搅拌后,进入双螺杆挤出机进行熔融挤出,再进行切粒,即得到支链尼龙6功能母粒;
(2)共混及纺丝
将支链尼龙6功能母粒与常规尼龙6切片分别结晶、干燥后混合,然后再真空干燥得共混切片;最后将共混切片经熔融纺丝设备进行共混纺丝即可。
Claims (10)
1.一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维,由支链尼龙6功能母粒和常规尼龙6切片共混后纺丝而成,其中支链尼龙6功能母粒的质量百分比为6~10%;所述的支链尼龙6功能母粒为原位聚合支链尼龙6功能母粒或共混支链尼龙6功能母粒。
4.根据权利要求3所述的一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维,其特征在于:所述的支链尼龙6切片由己内酰胺、分子量调节剂、去离子水与间苯三甲酸或均苯四甲酸,在氮气保护下聚合反应制得,以所述的己内酰胺为基准,其余原料组分质量百分比为:
分子量调节剂 5~7‰
去离子水 4~5%
间苯三甲酸或均苯四甲酸 1~2%。
5.根据权利要求2或4所述的一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维,其特征在于:所述的分子量调节剂为己二酸、醋酸中的一种或几种。
6.根据权利要求2或3所述的一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维,其特征在于:所述的硅烷偶联剂为市售KH550、KH560、KH570中的一种。
7.根据权利要求2或3所述的一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维,其特征在于:所述的纳米抗紫外剂由无机纳米抗紫外剂和反应型受阻胺类改性剂组成,其中无机纳米抗紫外剂占纳米抗紫外剂总质量的80~90wt%;所述的无机纳米抗紫外剂由纳米二氧化钛和纳米氧化锌复配而成,其中纳米二氧化钛的质量分数为70~80%,纳米氧化锌的质量分数为20~30%。
8.如权利要求1-7任一所述的超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维的制备方法,包括:
(1)支链尼龙6功能母粒的制备
将硅烷偶联剂、纳米抗紫外剂和乙醇超声振荡2~3h,经气流喷雾后烘干,得到硅烷偶联剂修饰后的纳米抗紫外剂;然后将硅烷偶联剂修饰后的纳米抗紫外剂与支链尼龙6切片混合经充分搅拌后,进入双螺杆挤出机进行熔融挤出,再进行切粒,即得到支链尼龙6功能母粒;
或将己内酰胺、分子量调节剂、去离子水、纳米抗紫外剂、硅烷偶联剂与间苯三甲酸或均苯四甲酸在250~270℃进行原位聚合,然后将得到的聚合熔体经过切粒即得支链尼龙6功能母粒;
(2)共混及纺丝
将支链尼龙6功能母粒与常规尼龙6切片分别结晶、干燥后混合,然后经真空干燥得共混切片;最后将共混切片进行熔融纺丝即可。
9.根据权利要求8所述的超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的切粒后,将产物在100~120℃进行纯水萃取,最后在氮气110~140℃下干燥至恒重。
10.根据权利要求8所述的超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述的熔融纺丝中螺杆区温度为250~270℃、纺丝速度为4200~4400m/min、GR1牵伸温度为常温、GR2牵伸温度为160~185℃、牵伸倍数为1.1~2.0倍,其中喷丝孔长径比为2.5~3:1,增加缓冷装置,加热套筒的筒径与喷丝板板径相同,其缓冷区温度250~270℃,加热套筒长5~7cm。
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