CN106521680B - 一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纤维制备方法领域，具体地说，涉及一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：S1纺丝成型：将聚丙烯腈粉末溶于二甲基乙酰胺溶剂中形成纺丝原液，经过滤、匀化后从喷丝板的扁平状的喷丝孔中挤出，最后经凝固浴形成初生扁平纤维；S2水洗、牵伸：首先采用热水对初生扁平纤维进行水洗的同时进行第一步牵伸；第一步牵伸完成后升高水洗温度同时降低牵伸倍数进行第二步牵伸；S3上油、烘干、卷曲、定型：将水洗牵伸后的丝束进行上油、烘干、卷曲、定型，形成丙烯腈基扁平纤维。本发明的有益效果：通过进行两步水洗、牵伸，大大提高了扁平纤维的抗拉强度，降低了其伸长率；通过在烘干步骤中同时进行牵伸，提高扁平纤维的抗拉强度。

Description

一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法

技术领域

本发明属于纤维制备方法领域，具体地说，涉及一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法。

背景技术

随着人们物质文化生活的提高，对于动物毛皮制品的追求亦随之增多，因为动物皮毛具有的天然光泽、刚性、蓬松感、分散性以及滑爽的手感，带给人极度的奢华，但是却增加了对野生动物的捕杀。作为可替代动物皮毛的扁平腈纶纤维其市场前景广阔。聚丙烯腈系扁平纤维光泽好，刚性强，蓬松性好，手感柔软，在毛皮行业用途较广，主要是起到仿真兽皮的效果，大量用于人造毛皮的底毛和立毛、毛绒玩具、室内装饰品、立绒服装，还可与高收缩、有色等其他品种腈纶混纺生产特种纱，应用于毛毯等领域。

目前国内年使用扁平腈纶纤维约10万吨，主要依赖于进口来自日本、葡萄牙、泰国、韩国、中国台湾省等国家与地区。我国扁平腈纶的开发起步较晚，由于技术封锁、产品垄断，我国人造毛皮行业严重受制于人，长此以往也不利于我国腈纶行业的多元化发展，我国扁平腈纶纤维开发进展缓慢，技术难有突破。

现有技术中有关扁平腈纶纤维的研究较多，如中国发明专利申请文件(公开号CN103882547A)该专利公开了一种扁平腈纶的生产方法，该扁平腈纶纤维由丙烯腈91-94％，醋酸乙烯6-9％的成分组成，纤维截面长宽比为2-13：1，该纤维制备方法依次包括纺丝成型，水洗，牵伸，上油，烘干，卷曲，定型。聚合物分子量为60000-100000，原液质量百分浓度为：20-25％。加热器温度为：82-90℃，凝固浴的浓度为：30-50％，温度为：30-45℃，循环量为28-35L/h，油剂占纤维质量百分比浓度为0.4-0.5％，该方法只适合单丝纤度为3D、5D和17D扁平纤维的制取，且该扁平纤维的仿真效果一般，抗拉强度低，伸长率高，染色效果不好，影响后续工序的进程。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供抗拉强度高，伸长率低，上染效果好，仿真效果好的一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1纺丝成型：将聚丙烯腈粉末溶于二甲基乙酰胺溶剂中形成纺丝原液，经过滤、匀化后从喷丝板的扁平状的喷丝孔中挤出，最后经凝固浴形成初生扁平纤维；

S2水洗、牵伸：首先采用热水对初生扁平纤维进行水洗的同时进行第一步牵伸；第一步牵伸完成后升高水洗温度同时降低牵伸倍数进行第二步牵伸；

S3上油、烘干、卷曲、定型：将水洗牵伸后的丝束进行上油、烘干、卷曲、定型，形成丙烯腈基扁平纤维。

牵伸工序可以提高扁平纤维的分子取向度，改善其物理-机械性能。本发明先进之处在于设置了两步牵伸，第一步牵伸作用在于使初生扁平纤维大分子或聚集态结构单元发生舒展并沿纤维轴取向排列，使纤维低序区的大分子沿纤维轴向的取向度大大提高，该过程要求温度不能太高，温度太高会使纤维构象发生变化，使扁平纤维的性能下降，相对较低温度更有利于初生扁平纤维大分子或聚集态结构单元发生舒展，所需牵伸倍数较高，较大的牵伸倍数使纤维内大分子沿纤维轴取向排列，由于扁平纤维初成，较大的牵伸倍数也不易发生断裂；第二步牵伸主要作用在于增强纤维密度、结晶度等其它结构方面的性能，使纤维内大分子继续沿纤维轴取向，形成并增加氢键、偶极键以及其它类型的分子间力，该步骤中适当提高温度，减小牵伸倍数，降低纤维的断裂；扁平纤维承受外张力的分子链数目增加了，从而使纤维的断裂强度显著提高，延伸度下降，耐磨性和对各种不同类型形变的耐疲劳强度也明显提高，从而提高扁平纤维的刚性。

所述S2水洗、牵伸：所述水洗、牵伸分为两步，第一步水洗、牵伸条件为水洗温度75-90℃，牵伸倍数为2-3倍；所述的第二步水洗、牵伸条件为水洗温度90-99℃，牵伸倍数为1.5-2倍，水流量均为6-6.5R/F；

优选地，S2水洗、牵伸步骤中，所述的第一步水洗、牵伸条件为水洗温度80℃，牵伸倍数为2.5倍；所述的第二步水洗、牵伸条件为洗温度95℃，牵伸倍数为1.8倍，水流量均为6-6.5R/F。

通过牵伸可以提高扁平纤维的分子取向度，改善其物理-机械性能，第一步水洗、牵伸条件为水洗温度75-90℃，牵伸倍数为2-3倍；温度相对较低，有利于使初生扁平纤维大分子或聚集态结构单元发生舒展，该阶段温度不能太高，太高会影响到刚刚生成的初生纤维的结构，使扁平纤维的性能降低，水洗温度控制在75-90℃既能满足纤维大分子或聚集态结构单元发生舒展也不会使其结构发生变化影响性能，该阶段牵伸倍数需要较大，有利于初生扁平纤维大分子或聚集态结构单元易于沿纤维轴取向排列，该阶段初生扁平纤维还比较疏松，相对较大的牵伸倍数也不致使其断裂，因此在牵伸倍数为2-3倍能够满足上述要求；

第二步水洗、牵伸条件为水洗温度90-99℃，牵伸倍数为1.5-2倍；该阶段初生扁平纤维已进一步成型，太大的牵伸倍数容易使扁平纤维断裂，因此该阶段需降低牵伸倍数，适当升高水洗温度。在该牵伸倍数下，纤维内大分子继续沿纤维轴取向，但是该作用较小更主要的是该牵伸倍数更有利于增强纤维密度、结晶度等其它结构方面的性能，使形成并增加氢键、偶极键以及其它类型的分子间力，而上述分子间力的形成依赖于第一步纤维内大分子或聚集态结构单元沿纤维轴取向排列，其排列规整程度是影响分子间力的形成的关键因素。

经上述两步水洗、牵伸，纤维承受外张力的分子链数目增加了，从而使纤维的断裂强度显著提高，延伸度下降，耐磨性和对各种不同类型形变的耐疲劳强度也明显提高，从而提高扁平纤维的刚性。

上述两步牵伸，温度及牵伸倍数的设定应满足平滑过渡，否则会影响纤维的性能，只有第一步水洗、牵伸将纤维大分子或聚集态结构单元发生舒展并使其沿纤维轴取向排列后，再进行第二步水洗、牵伸，才能够大大增加氢键、偶极键以及其它类型的分子间力，使纤维的断裂强度显著提高，延伸度下降，耐磨性和对各种不同类型形变的耐疲劳强度也明显提高，从而提高扁平纤维的刚性。

所述的S3上油、烘干、卷曲、定型步骤中，所述烘干的同时进行牵伸。

初生纤维经过水洗、牵伸后，超分子结构已经形成，但纤维聚集态中存在一定程度的内应力和缺陷，这严重影响纤维的物理—机械性能和染色率，本申请人意外发现，在干燥过程中进行热区牵伸能够消除了扁平纤维内应力，使扁平纤维内部更加致密，克服内应力和缺陷提高了物理—机械性能、染色率和扁平纤维的刚性。

所述的S3上油、烘干、卷曲、定型步骤中，该步骤中的烘干压力为0.5-0.7MPa，温度为130-140℃，牵伸倍数为1.5-2倍；

优选地，所述牵伸倍数为1.8倍。

实验发现，通过在烘干步骤中加入牵伸工序，能够使扁平纤维的强度和染色率大大提高。

所述的S3上油、烘干、卷曲、定型步骤中，所述上油过程的油剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂形成的复配物；

优选地，所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯中的一种；所述阴离子表面活性剂为烷基硫酸酯、烷基硫酸钠和烷基磷酸酯中的一种。

腈纶表面没有油脂和蜡质，大分子链上的氰基(-CN)极性较强，故纤维表面分子间作用力较大，摩擦系数亦较大，在后加工过程中容易产生静电，产生绕辊等问题，不利于纺织加工的进一步进行，本发明所使用的油剂是阴离子和非离子表面活性剂的复配物，使扁平纤维表面覆上一层油膜，赋予纤维平滑、柔软的手感，改善其吸湿性能并改善其抗静电性能；阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂形成的复配物，使扁平纤维手感更滑顺，柔软，且纤维之间摩擦时不会产生嘶鸣声，手感极类似于动物毛皮，而采用阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂或其他成分组成的油剂，制备的扁平纤维相对呆板，不滑顺，嘶鸣声大。

所述的S3上油、烘干、卷曲、定型步骤中，所述的油剂的加入量为所述丝束总质量的0.2-0.3％；油剂的温度为80-90℃。

所述聚丙烯腈粉末中含有重量分数为丙烯腈92-93％，醋酸乙烯7-8％，所述聚丙烯腈粉末的数均分子量为40000-60000，聚丙烯腈粉末占纺丝原液质量的25-26％。

随着第二单体醋酸乙烯添加比例的下降，提高了聚丙烯腈共聚体的结晶度，使丙烯腈大分子的刚性增强，从而提高了扁平纤维的挺立度和回弹性，仿真效果更为明显，但随着第二单体比例的不断下降，会降低纤维的染色性能，导致上色率低，实验发现当质量百分比为丙烯腈92-93％，醋酸乙烯7-8％时，既能提高扁平纤维的强度又不影响其上色率。

实验证明，适当降低聚丙烯腈共聚体的分子量，特性黏度也会随之下降，有利于整个生产工艺的控制，有利于制胶、过滤及纺丝过程的顺利进行，上述配比制备的扁平纤维手感柔软，滑顺性好，刚性适中。

所述S1步骤中，在形成的纺丝原液中加入消光剂，所述消光剂的加入质量为聚丙烯腈粉末的0.3-0.6％；

优选地，所述消光剂为二氧化钛。

在形成的纺丝原液中加入消光剂，能够使纺丝原液具有以下优点①折射率较高，②化学稳定性高，③分散性和均匀性好，④热稳定性好，为后续工序提供便利。使用二氧化钛作为消光剂上述优势更加明显。

一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，所述的制备方法还包括将上述任意一种方法制得的扁平纤维在高温、高湿条件下牵伸去卷曲度后，再进行再卷曲、固定，最终制得20-30％收缩率的丙烯腈基扁平纤维。

所述的牵伸倍数为1.5-2.0倍，所述的高温高湿条件为100-150℃的水蒸汽，压力为0.3-0.5MPa。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：(1)通过进行两步水洗、牵伸，大大提高了扁平纤维的抗拉强度，降低了其伸长率，有效提高了扁平纤维的性能；(2)通过在烘干步骤中同时进行牵伸，制备的扁平纤维的抗拉强度进一步升高，并且提高了纤维的染色性能，为后续的纺织提供方便；(3)通过使用阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂制备的复配剂，使扁平纤维表面覆上一层油膜，赋予纤维平滑、柔软的手感，而且无嘶鸣声。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一：

一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1纺丝成型：将质量分数为92％的丙烯腈和8％的醋酸乙烯通过水相悬浮聚合制得聚丙烯腈，再经汽提脱单，干燥，制得聚丙烯腈干粉，所得聚丙烯腈粉末的数均分子量在40000-60000；将聚丙烯腈粉末溶于二甲基乙酰胺溶剂中制成固含量为25％的纺丝原液；将纺丝原液加热到94℃后加入二氧化钛，二氧化钛：聚丙烯腈粉末的质量比为0.3:100；将上述原液经过滤匀化后从喷丝板的扁平状的喷丝孔中挤出，经凝固浴形成初生扁平纤维；

所述的凝固浴中二甲基乙酰胺的质量浓度为45％，凝固浴温度为35℃，凝固浴循环量为25L/F；

喷丝板的扁平状孔长宽比为9：1，喷丝板孔数10000-20000孔；

S2水洗、牵伸：经凝固浴后的初生扁平纤维，首先经第一步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度75℃，牵伸倍数为2倍；再经第二步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度90℃，牵伸倍数为1.5倍；两步水洗、牵伸的水流量均为6.0R/F。

S3上油、烘干、卷曲、定型：在水洗、牵伸后的丝束上涂上油剂，油剂的加入量为所述丝束总质量的0.2％，油剂的温度为80℃，再将上油后的丝束在烘干压力控制在0.5Mpa，温度控制在130℃下进行烘干，卷曲数控制在20个/10cm下进行卷曲，最后将卷曲后的丝束在150KPa压力下进行定型，最终制得丙烯腈基扁平纤维。

所述的油剂为十二烷基硫酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚形成的复配物，十二烷基硫酸钠：辛基酚聚氧乙烯醚＝3:1。

实施例二：

一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1纺丝成型：将质量分数为93％的丙烯腈和7％的醋酸乙烯通过水相悬浮聚合制得聚丙烯腈，再经汽提脱单，干燥，制得聚丙烯腈干粉，所得聚丙烯腈粉末的数均分子量在40000-60000；将聚丙烯腈粉末溶于二甲基乙酰胺溶剂中制成固含量为26％的纺丝原液；将纺丝原液加热到96℃后加入二氧化钛，二氧化钛：聚丙烯腈粉末的质量比为0.6:100；将上述原液经过滤匀化后从喷丝板的扁平状的喷丝孔中挤出，经凝固浴形成初生扁平纤维；

喷丝板的扁平状孔长宽比为10：1，喷丝板孔数10000-20000孔；

所述的凝固浴中二甲基乙酰胺质量浓度为55％，凝固浴温度为45℃，凝固浴循环量为30L/F，

S2水洗、牵伸：经凝固浴后的初生扁平纤维，首先经第一步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度90℃，牵伸倍数为3倍；再经第二步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度99℃，牵伸倍数为2倍；两步水洗、牵伸的水流量均为6.5R/F。

S3上油、烘干、卷曲、定型：将水洗、牵伸后的丝束涂油剂，油剂的加入量为所述丝束总质量的0.3％，油剂的温度为90℃，再将上油后的丝束在0.7Mpa压力，140℃温度下进行烘干，控制卷曲数在30个/10cm下卷曲，最后将卷曲后的丝束在350KPa压力下进行定型，最终制得丙烯腈基扁平纤维。

所述的油剂为烷基硫酸酯和脂肪酸聚氧乙烯酯形成的复配物，烷基硫酸酯：脂肪酸聚氧乙烯酯＝4:1。

实施例三：

一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1纺丝成型：将质量分数为93％的丙烯腈和7％的醋酸乙烯通过水相悬浮聚合制得聚丙烯腈，再经汽提脱单，干燥，制得聚丙烯腈干粉，所得聚丙烯腈粉末的数均分子量在40000-60000；将聚丙烯腈粉末溶于二甲基乙酰胺溶剂中制成固含量为26％的纺丝原液；将纺丝原液加热到96℃后加入二氧化钛，二氧化钛：聚丙烯腈粉末的质量比为0.6:100；将上述原液经过滤匀化后从喷丝板的扁平状的喷丝孔中挤出，经凝固浴形成初生扁平纤维；

喷丝板的扁平状孔长宽比为12：1，喷丝板孔数5000-10000孔；

所述的凝固浴中二甲基乙酰胺质量浓度为55％，凝固浴温度为45℃，凝固浴循环量为30L/F，

S2水洗、牵伸：经凝固浴后的初生扁平纤维，首先经第一步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度80℃，牵伸倍数为2.5倍；再经第二步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度95℃，牵伸倍数为1.8倍；两步水洗、牵伸的水流量均为6.5R/F。

S3上油、烘干、卷曲、定型：将水洗、牵伸后的丝束涂油剂，油剂的加入量为所述丝束总质量的0.3％，油剂的温度为90℃，再将上油后的丝束在0.7Mpa压力，140℃温度下进行烘干，控制卷曲数在30个/10cm进行卷曲，最后将卷曲后的丝束在350KPa压力下进行定型，最终制得丙烯腈基扁平纤维。

所述的油剂为十二烷基硫酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚形成的复配物，十二烷基硫酸钠：辛基酚聚氧乙烯醚＝3:1。

实施例四：

一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1纺丝成型：将质量分数为92％的丙烯腈和8％的醋酸乙烯通过水相悬浮聚合制得聚丙烯腈，再经汽提脱单，干燥，制得聚丙烯腈干粉，所得聚丙烯腈粉末的数均分子量在40000-60000；将聚丙烯腈粉末溶于二甲基乙酰胺溶剂中制成固含量为25％的纺丝原液；将纺丝原液加热到94℃后加入二氧化钛，二氧化钛：聚丙烯腈粉末的质量比为0.3:100；将上述原液经过滤匀化后从喷丝板的扁平状的喷丝孔中挤出，经凝固浴形成初生扁平纤维；

喷丝板的扁平状孔长宽比为9：1，喷丝板孔数10000-20000孔；

所述的凝固浴中二甲基乙酰胺质量浓度为45％，凝固浴温度为35℃，凝固浴循环量为25L/F，

S2水洗、牵伸：经凝固浴后的初生扁平纤维，首先经第一步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度75℃，牵伸倍数为2倍；再经第二步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度90℃，牵伸倍数为1.5倍；两步水洗、牵伸的水流量均为6.0R/F。

S3上油、烘干、卷曲、定型：在水洗、牵伸后的丝束上涂上油剂，油剂的加入量为所述丝束总质量的0.2％，油剂的温度为80℃，再将上油后的丝束烘干，在烘干的过程中进行牵伸，牵伸倍数为1.5倍，烘干压力为0.5MPa，温度为130℃，烘干牵伸后的扁平纤维进行卷曲，卷曲数控制在20个/10cm，最后将卷曲后的丝束进行定型，定型压力为150KPa，最终制得丙烯腈基扁平纤维。

所述的油剂为十二烷基硫酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚形成的复配物，十二烷基硫酸钠：辛基酚聚氧乙烯醚＝3:1。

实施例五：

一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1纺丝成型：将质量分数为93％的丙烯腈和7％的醋酸乙烯通过水相悬浮聚合制得聚丙烯腈，再经汽提脱单，干燥，制得聚丙烯腈干粉，所得聚丙烯腈粉末的数均分子量在40000-60000；将聚丙烯腈粉末溶于二甲基乙酰胺溶剂中制成固含量为26％的纺丝原液；将纺丝原液加热到96℃后加入二氧化钛，二氧化钛：聚丙烯腈粉末的质量比为0.6:100；将上述原液经过滤匀化后从喷丝板的扁平状的喷丝孔中挤出，经凝固浴形成初生扁平纤维；

喷丝板的扁平状孔长宽比为14：1，喷丝板孔数5000-10000孔；

所述的凝固浴中二甲基乙酰胺质量浓度为55％，凝固浴温度为45℃，凝固浴循环量为30L/F，

S2水洗、牵伸：经凝固浴后的初生扁平纤维，首先经第一步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度90℃，牵伸倍数为3倍；再经第二步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度99℃，牵伸倍数为2倍；两步水洗、牵伸的水流量均为6.5R/F。

S3上油、烘干、卷曲、定型：将水洗、牵伸后的丝束涂油剂，油剂的加入量为所述丝束总质量的0.3％，油剂的温度为90℃，再将上油后的丝束烘干，在烘干的过程中进行牵伸，牵伸倍数为2倍，烘干压力为0.7MPa，温度为140℃，烘干牵伸后的扁平纤维进行卷曲，最后将卷曲后的丝束进行定型，卷曲数控制在30个/10cm，定型压力为350KPa，最终制得丙烯腈基扁平纤维。

所述的油剂为十二烷基硫酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚形成的复配物，十二烷基硫酸钠：辛基酚聚氧乙烯醚＝3:1。

实施例六：

一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1纺丝成型：将质量分数为93％的丙烯腈和7％的醋酸乙烯通过水相悬浮聚合制得聚丙烯腈，再经汽提脱单，干燥，制得聚丙烯腈干粉，所得聚丙烯腈粉末的数均分子量在40000-60000；将聚丙烯腈粉末溶于二甲基乙酰胺溶剂中制成固含量为26％的纺丝原液；将纺丝原液加热到96℃后加入二氧化钛，二氧化钛：聚丙烯腈粉末的质量比为0.6:100；将上述原液经过滤匀化后从喷丝板的扁平状的喷丝孔中挤出，经凝固浴形成初生扁平纤维；

喷丝板的扁平状孔长宽比为9：1，喷丝板孔数10000-20000孔；

所述的凝固浴中二甲基乙酰胺质量浓度为55％，凝固浴温度为45℃，凝固浴循环量为30L/F，

S2水洗、牵伸：经凝固浴后的初生扁平纤维，首先经第一步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度80℃，牵伸倍数为2.5倍；再经第二步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度95℃，牵伸倍数为1.8倍；两步水洗、牵伸的水流量均为6.5R/F。

S3上油、烘干、卷曲、定型：在水洗、牵伸后的丝束上涂上油剂，油剂的加入量为所述丝束总质量的0.3％，油剂的温度为90℃，再将上油后的丝束烘干，烘干过程中进行牵伸，牵伸倍数为1.8倍，在0.7Mpa压力，140℃温度下进行烘干，控制卷曲数在30个/10cm进行卷曲，最后将卷曲后的丝束在350KPa压力下进行定型，最终制得丙烯腈基扁平纤维。

所述的油剂为脂肪酸聚氧乙烯酯与烷基硫酸酯形成的复配物，脂肪酸聚氧乙烯酯：烷基硫酸酯＝1:1。

实施例七：

一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1纺丝成型：将质量分数为92％的丙烯腈和8％的醋酸乙烯通过水相悬浮聚合制得聚丙烯腈，再经汽提脱单，干燥，制得聚丙烯腈干粉，所得聚丙烯腈粉末的数均分子量在40000-60000；将聚丙烯腈粉末溶于二甲基乙酰胺溶剂中制成固含量为25％的纺丝原液；将上述原液经过滤匀化后从喷丝板的扁平状的喷丝孔中挤出，经凝固浴形成初生扁平纤维；

所述的凝固浴中二甲基乙酰胺质量浓度为45％，凝固浴温度为35℃，凝固浴循环量为25L/F；

喷丝板的扁平状孔长宽比为9：1，喷丝板孔数10000-20000孔；

S2水洗、牵伸：经凝固浴后的初生扁平纤维，首先经第一步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度75℃，牵伸倍数为2倍；再经第二步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度90℃，牵伸倍数为1.5倍；两步水洗、牵伸的水流量均为6.0R/F。

S3上油、烘干、卷曲、定型：在水洗、牵伸后的丝束上涂上油剂，油剂的加入量为所述丝束总质量的0.2％，油剂的温度为80℃，再将上油后的丝束在烘干压力控制在0.5Mpa，温度控制在130℃下进行烘干，卷曲数控制在20个/10cm下进行卷曲，最后将卷曲后的丝束在150KPa压力下进行定型，最终制得丙烯腈基扁平纤维。

所述的油剂为十二烷基硫酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚形成的复配物，十二烷基硫酸钠：辛基酚聚氧乙烯醚＝3:1。

实施例八：

将实施例一制备的扁平纤维在100-150℃的水蒸汽提供的高温高湿环境，压力控制在0.3MPa下进行牵伸，牵伸倍数为1.5倍，使扁平纤维失去卷曲度，牵伸后再将丝束卷曲数控制在20个/10cm下进行卷曲，最后采用常温压缩空气对卷曲后的扁平纤维进行喷吹降温，使卷曲后的丝束保持住卷曲数，最终制得高收缩率的丙烯腈基扁平纤维。

所述的油剂为十二烷基硫酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚形成的复配物，十二烷基硫酸钠：辛基酚聚氧乙烯醚＝3:1。

实施例九：

本实施例与实施八的区别在于，本实施例中为将实施例二制备的扁平纤维采用100-150℃的水蒸汽提供高温高湿环境，压力控制在0.5MPa下进行牵伸，牵伸倍数为2.0倍，使扁平纤维失去卷曲度，牵伸后再将丝束进行卷曲，卷曲数控制在20个/10cm，最后采用常温压缩空气对卷曲后的扁平纤维进行喷吹降温，最终制得高收缩率的丙烯腈基扁平纤维。

实施例十：

本实施例与实施八的区别在于，本实施例中为将实施例三制备的扁平纤维采用100-150℃的水蒸汽提供高温高湿环境，压力控制在0.3MPa下进行牵伸，牵伸倍数为2.0倍，使扁平纤维失去卷曲度，牵伸后再将丝束进行卷曲，卷曲数控制在20个/10cm，最后采用常温压缩空气对卷曲后的扁平纤维进行喷吹降温，最终制得高收缩率的丙烯腈基扁平纤维。

实施例十一：

本实施例与实施八的区别在于，本实施例中为将实施例四制备的扁平纤维采用100-150℃的水蒸汽提供高温高湿环境，压力控制在0.3MPa下进行牵伸，牵伸倍数为1.5倍，使扁平纤维失去卷曲度，牵伸后再将丝束进行卷曲，卷曲数控制在20个/10cm，最后采用常温压缩空气对卷曲后的扁平纤维进行喷吹降温，最终制得高收缩率的丙烯腈基扁平纤维。

实施例十二：

本实施例与实施八的区别在于，本实施例中为将实施例五制备的扁平纤维采用100-150℃的水蒸汽提供高温高湿环境，压力控制在0.5MPa下进行牵伸，牵伸倍数为2.0倍，使扁平纤维失去卷曲度，牵伸后再将丝束进行卷曲，卷曲数控制在20个/10cm，最后采用常温压缩空气对卷曲后的扁平纤维进行喷吹降温，最终制得高收缩率的丙烯腈基扁平纤维。

实施例十三：

本实施例与实施八的区别在于，本实施例中为将实施例六制备的扁平纤维采用100-150℃的水蒸汽提供高温高湿环境，压力控制在0.5MPa下进行牵伸，牵伸倍数为1.5倍，使扁平纤维失去卷曲度，牵伸后再将丝束进行卷曲，卷曲数控制在20个/10cm，最后采用常温压缩空气对卷曲后的扁平纤维进行喷吹降温，最终制得高收缩率的丙烯腈基扁平纤维。

实施例十四：

本实施例与实施例六的区别在于，本实施例中在纺丝原液过滤匀化后加入有色色浆，再从喷丝板的扁平状的喷丝孔中挤出。

所述有色色浆的加入质量为聚丙烯腈粉末的1-3％，制得有色扁平纤维1。

上述有色色浆的制备方法如下：将着色剂、聚丙烯腈原液和二甲基乙酰胺溶液三种物料分散，研磨，制得研磨后的浓度为6～25wt％，粒径小于10微米的着色剂溶液。

将实施例六制备的扁平纤维进行常规的染色，所使用的着色剂与制备有色扁平纤维使用的着色剂相同，获得的有色扁平纤维2。

将上述两种方法制备的有色扁平纤维在相同的条件下进行色牢度测试，采用的检测方法标准根据GB/T8430-1998，实验结果：有色纤维1的色牢度为6-8级，有色扁平纤维2的色牢度为3-5级，在纺丝原液中加入有色色浆，无固废排放，节能环保。

通过上述实验比较可以看出，在过滤匀化后的纺丝原液中加入有色色浆所制备的有色丙烯腈基扁平纤维，免去下游再进行染色的工艺步骤，提高了扁平纤维的耐水洗牢度和日晒牢度。

对比例1为专利CN201410069105中的实施例1中制备的3D的扁平腈纶纤维；

对比例2为专利CN201410069105中的实施例2中制备的5D的扁平腈纶纤维；

对比例3为专利CN201410069105中的实施例3中制备的17D的扁平腈纶纤维；

对比例4：

本对比例与实施例一的区别为S2水洗、牵伸步骤中仅进行第二步牵伸省略第一步水洗牵伸，水洗、牵伸的条件：水洗温度90℃，牵伸倍数为1.5倍，水流量均为6.0R/F。

对比例5：

本对比例与实施例一区别在于第一步水洗、牵伸条件为水洗温度95℃，牵伸倍数为4倍；所述的第二步水洗、牵伸条件为水洗温度105℃，牵伸倍数为5倍，水流量均为6-6.5R/F。

对比例6：

本对比例与实施例一区别在于第一步水洗、牵伸条件为水洗温度70℃，牵伸倍数为1倍；所述的第二步水洗、牵伸条件为水洗温度85℃，牵伸倍数为1倍，水流量均为6-6.5R/F。

对比例7：

本对比例与实施例一的区别在于第一步水洗、牵伸条件为水洗温度70℃，牵伸倍数为5倍；所述的第二步水洗、牵伸条件为水洗温度80℃，牵伸倍数为1倍，水流量均为6-6.5R/F。

对比例8：

本对比例与实施例一区别在于第一步水洗、牵伸条件为水洗温度105℃，牵伸倍数为5倍；所述的第二步水洗、牵伸条件为水洗温度80℃，牵伸倍数为1倍，水流量均为6-6.5R/F。

对比例9：

本对比例与实施例一区别在于第一步水洗、牵伸条件为水洗温度70℃，牵伸倍数为1倍；所述的第二步水洗、牵伸条件为水洗温度105℃，牵伸倍数为5倍，水流量均为6-6.5R/F。

对比例10：

本对比例与实施例一的区别在于第一步水洗、牵伸条件为水洗温度105℃，牵伸倍数为1倍；所述的第二步水洗、牵伸条件为水洗温度70℃，牵伸倍数为5倍，水流量均为6-6.5R/F。

对比例11：

本对比例与实施例一的区别在于第一步水洗、牵伸条件为水洗温度105℃，牵伸倍数为1倍；所述的第二步水洗、牵伸条件为水洗温度105℃，牵伸倍数为1倍，水流量均为6-6.5R/F。

对比例12：

本对比例与实施例一的区别在于本对比例进行的两步牵伸为第一步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度90℃，牵伸倍数为1.5倍；再经第二步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度75℃，牵伸倍数为2倍；两步水洗、牵伸的水流量均为6.0R/F。

对比例13：

本对比例与实施例二的区别在于本对比例进行的两步牵伸为第一步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度99℃，牵伸倍数为2倍；第二步水洗、牵伸，水洗、牵伸条件为水洗温度90℃，牵伸倍数为3倍；两步水洗、牵伸的水流量均为6.5R/F。

实验例1：扁平纤维的性能指标测试

表1扁平纤维的性能指标测试

如表1所示，通过实验证明，经过两步水洗、牵伸的方法制备的扁平纤维的强度明显高于对比例1-4采用一步牵伸的方法制备的扁平纤维，这是由于两步水洗、牵伸工序中第一步水洗、牵伸温度相对较低，有利于使初生扁平纤维大分子或聚集态结构单元发生舒展，该阶段温度不能太高或太低，太高会使扁平纤维的结构发生变化，太低不利于初生扁平纤维大分子或聚集态结构单元发生舒展，二者均会影响到刚刚生成的初生纤维的结构，实验发现，水洗温度75-90℃最佳；该阶段初生扁平纤维还比较疏松，相对较大的牵伸倍数不易使其断裂，但是牵伸倍数过大不利于纤维大分子或聚集态结构单元发生舒展，牵伸倍数为2-3倍最佳；第二步水洗、牵伸阶段初生扁平纤维已经进一步成型，太大的牵伸倍数容易使扁平纤维断裂，因此该阶段需降低牵伸倍数，适当升高水洗温度，更有利于增强纤维密度、结晶度等其它结构方面的性能，使形成并增加氢键、偶极键以及其它类型的分子间力。

从实施例一与对比例4比较可以看出，对比例4不进行第一步牵伸，仅进行第二步骤的牵伸所制备的扁平纤维的强度明显小于实施例一通过两步牵伸制备的扁平纤维的强度，因此分子间力的形成依赖于第一步纤维内大分子或聚集态结构单元沿纤维轴取向排列情况，其排列规整更有利于分子间力的形成；纤维承受外张力的分子链数目增加了，从而使纤维的断裂强度显著提高，延伸度下降，耐磨性和对各种不同类型形变的耐疲劳强度也明显提高，从而提高扁平纤维的刚性。

对比例1-4并未分阶段进行水洗、牵伸，制备的扁平纤维抗拉强度低、伸长率高，不易染色，而经过两步牵伸的实施例一-实施例七制备的扁平纤维克服了对比例1-4制备的扁平纤维的缺陷，性能更优。

本申请所得出的第一步牵伸和第二步牵伸条件式是经过大量的试验得出的，通过将对比例5-对比例11分别与实施例一-实施例三比较可以得出，当牵伸温度高于或低于本申请所设定的牵伸温度，牵伸倍数低于或高于本申请设定的牵伸倍数，制备的扁平纤维的抗拉强度均低于本申请所要保护的条件下制备的扁平纤维，伸长率均高于本申请的方法制备的扁平纤维。

将实施例一与对比例12比较，实施例二与对比例13比较，可以看出先进行高温低牵伸倍数进行第一步牵伸后再经低温高牵伸倍数进行牵伸，其强度明显低于本申请所制备的扁平纤维，同时伸长率明显高于本申请制备的扁平纤维。

实验例2：扁平纤维的手感比较

如表2所示，手感比较方式：选取100个人分别对实施例一-实施例七以及对比例1-对比例4制备的扁平纤维按1-5分进行手感评分，满分5分，将评分汇总后取平均值，得到如表2所示的结果，手感主要评价指标柔软性、顺滑性、丰满感、与毛皮相似度，除此之外还进行嘶鸣声测试。

表2扁平纤维的手感比较

嘶鸣声为将扁平纤维相互摩擦时所发出的声音。

对比例1-3采用非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂进行上油工序；对比例4采用非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂进行上油工序，对比例4与对比例1-3比较可以看出，对比例4所制备的扁平纤维的手感明显优于对比例1-3所制备的扁平纤维的,明显无嘶鸣声，因此采用阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂作为油剂进行上油步骤，能够明显增强纤维的手感的柔软性、顺滑性和丰满感；而且在进行摩擦时不会产生嘶鸣声。

实施例一-实施例七与对比例1-对比例4相比，本通过两步水洗、牵伸制备的扁平纤维的手感明显优于对比例1-对比例4采用一步水洗牵伸所制备的扁平纤维的手感，可见两步水洗、牵伸制备的纤维柔软性和润滑性更好，更符合人们对动物皮毛的感受；

实验结果显示，被测试者对实施例四-实施例六的手感评价最高在，可见在烘干步骤中加入牵伸工序，进一步提高了纤维分子的取向度，进一步提高了纤维的手感，使其更接近动物皮毛手感。

实验例3：上染率指标测试

表3上染率指标测试

通过实验发现，在烘干过程中进行牵伸，能够明显提高纤维的上染率，这是由于纤维经过水洗、牵伸后，虽然超分子结构已经形成，但纤维聚集态中存在一定程度的内应力和缺陷，而且易产生数目众多、大小不等的空洞及裂隙，这严重影响纤维的物理—机械性能和染色率，通过在即热过程中增加牵伸工序，进一步消除纤维内应力，使扁平纤维内部更加致密，提高了纤维的染色率。

实验例4沸水收缩率检测

如表4所示，将实施例一-实施例六制备的扁平纤维与实施例八-实施例十三制备的扁平纤维进行沸水收缩率测试，结果如表4所示。

表4沸水收缩率

由上表可以看出，通过将扁平纤维高温高湿条件下进行牵伸去卷曲，在进行再卷曲、固定工序，获得的扁平纤维的沸水收缩率明显提高。

通过改变扁平纤维的喷丝板，采用上述工艺可以制备2.22-36.37dtex之间的多种规格的扁平纤维。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (13)

1.一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1纺丝成型：将聚丙烯腈粉末溶于二甲基乙酰胺溶剂中形成纺丝原液，经过滤、匀化后从喷丝板的扁平状的喷丝孔中挤出，最后经凝固浴形成初生扁平纤维；

S2水洗、牵伸：首先采用热水对初生扁平纤维进行水洗的同时进行第一步牵伸；第一步牵伸完成后升高水洗温度同时降低牵伸倍数进行第二步牵伸；

S3上油、烘干、卷曲、定型：将水洗牵伸后的丝束进行上油、烘干、卷曲、定型，形成聚丙烯腈基扁平纤维；

所述S2水洗、牵伸：所述水洗、牵伸分为两步，第一步水洗、牵伸条件为水洗温度75-90℃，牵伸倍数为2-3倍；所述的第二步水洗、牵伸条件为水洗温度90-99℃，牵伸倍数为1.5-2倍，水流量均为6-6.5R/F。

2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于:

S2水洗、牵伸步骤中，所述的第一步水洗、牵伸条件为水洗温度80℃，牵伸倍数为2.5倍；所述的第二步水洗、牵伸条件为水洗温度95℃，牵伸倍数为1.8倍，水流量均为6-6.5R/F。

3.根据权利要求1或2所述的一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于：所述的S3上油、烘干、卷曲、定型步骤中，所述烘干的同时进行牵伸。

4.根据权利要求3所述的一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于：所述的S3上油、烘干、卷曲、定型步骤中，该步骤中的烘干压力为 0.5-0.7MPa，温度为130-140℃，牵伸倍数为1.5-2倍。

5.根据权利要求4所述的一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于：所述牵伸倍数为1.8倍。

6.根据权利要求1或2或4或5所述的一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于：所述的S3上油、烘干、卷曲、定型步骤中，所述上油过程的油剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂形成的复配物。

7.根据权利要求6所述的一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于：所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯中的一种；所述阴离子表面活性剂为烷基硫酸酯、烷基硫酸钠和烷基磷酸酯中的一种。

8.根据权利要求1或2或4或5或7所述的一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于：所述的S3上油、烘干、卷曲、定型步骤中，油剂的加入量为所述丝束总质量的0.2-0.3%；油剂的温度为80-90°C。

9.根据权利要求1或2或4或5或7所述的一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯腈粉末中含有重量分数为92-93%的丙烯腈和7-8%的醋酸乙烯，所述聚丙烯腈粉末的数均分子量为40000-60000，聚丙烯腈粉末占纺丝原液质量的25-26%。

10.根据权利要求1或2或4或5或7所述的一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于：所述S1步骤中，在形成的纺丝原液中加入消光剂，所述消光剂的加入质量为聚丙烯腈粉末的0.3-0.6%。

11.根据权利要求10所述的一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于：所述消光剂为二氧化钛。

12.一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于：所述的制备方法还包括将权利要求1-11任意一项所制备的扁平纤维在高温、高湿条件下牵伸去卷曲度后，再进行再卷曲、固定，最终制得20-30%收缩率的聚丙烯腈基扁平纤维。

13.根据权利要求12所述的一种聚丙烯腈基扁平纤维的制备方法，其特征在于：所述的牵伸倍数为1.5-2.0倍，所述的高温高湿条件为100-150°C的水蒸汽，压力为0.3-0.5MPa。