CN106978636A - 一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝 - Google Patents

一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝 Download PDF

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Abstract

本发明涉及纺丝领域，公开了一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，制备方法为：（1）混料：将聚己内酰胺切片、隔热颗粒、耐磨功能母粒混合；（2）熔融：将物料在螺杆挤压机中加热熔融挤压；（3）纺丝：熔融后的物料在纺丝组件中进行纺丝，从异形喷丝板中喷出形成熔体细流，然后吹风冷却后形成单丝；（4）上油集束：在喷嘴处进行上油集束，形成丝束；（5）预网络：丝束在预网络器上进行预网络；（6）卷绕：丝束在卷绕头处进行卷绕成型。本发明的保暖耐磨型锦纶6高取向丝，在保持原有性能的基础上，还具有出色的保暖性、耐磨性等特点。能够应用到一些高保暖要求、高耐磨要求的特定领域中。

Description

一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝
技术领域
本发明涉及纺丝领域，尤其涉及一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝。
背景技术
锦纶6高取向丝是一种近年来的新产品，其性能与锦纶6长丝相近，织物手感良好、整经效率高。高取向丝与预取向丝相比，其拉伸程度更高，去向程度也更好，稳定性好。锦纶6是常用的纺织纤维之一，具有一系列的优良性能，被广泛应用于服装、家纺、装饰、农业、渔业等领各个域。
申请号为201110451860.3的中国专利公开了一种细旦锦纶6 高取向丝的生产方法，包括以下步骤：以锦纶6 切片为原料，依次经过干燥输送、干切片贮槽、螺杆挤压机、纺丝箱、侧吹风冷却、上油、导丝辊、网络器和卷绕，所说的纺丝温度为270-280 摄氏度。所说的冷却侧吹风室送风速度为0.3-0.35m/s，侧吹风温度为18 摄氏度，相对湿度为90-95%。所说的卷绕速度为4800m/min。所说的卷绕角度为6.5-7.5度。上发明的细旦锦纶6 高取向丝的生产方法，具有如下技术效果：生产出的细旦锦纶6 高取向丝性能良好，断裂强度4.08cN/dtex，断裂伸长率为58.4%，沸水收缩度度为7.7%。
但是上述产品的缺点是缺乏保暖性、耐磨性等功能性，无法应用到一些高保暖要求、高耐磨要求的特定领域中。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝。本发明制得的保暖耐磨型锦纶6高取向丝，在保持原有性能的基础上，还具有出色的保暖性、耐磨性等特点。能够应用到一些高保暖要求、高耐磨要求的特定领域中。
本发明的具体技术方案为：一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，制备方法如下：
（1）混料：将聚己内酰胺切片、隔热颗粒、耐磨功能母粒混合，其中所述隔热颗粒占总质量的1-2%，所述耐磨功能母粒占总质量的1-3%。
（2）熔融：将混合后的物料在螺杆挤压机中加热熔融挤压。
（3）纺丝：熔融后的物料在纺丝组件中进行纺丝，从异形喷丝板中喷出形成熔体细流，然后经过吹风冷却后形成具有中空结构的单丝。
（4）上油集束：在喷嘴处进行上油集束，形成丝束。
（5）预网络：所述丝束在预网络器上进行预网络。
（6）卷绕：预网络的丝束经过导丝后，在卷绕头处进行卷绕成型，其中卷绕速度为4800-5000m/min。
本发明在对聚己内酰胺熔融前进行混料，隔热颗粒能够有效提高纤维的保暖性能，使得纤维能够在高保暖要求的领域中应用。耐磨功能母粒能够进一步提高锦纶的耐磨性能，使得纤维能够在高耐磨要求的领域中应用。
作为优选，所述隔热颗粒为沸石、海泡石、多孔陶瓷粉中的至少一种。上述材料均具有多孔结构，具有隔热性能，配合纤维在喷丝板中形成的中空结构，隔热效果好，保暖出众，且同时隔热颗粒的添加也能够提高纤维的耐磨性和强度。并且在混料时，在纺丝液中的分散性较好。
作为优选，所述沸石、海泡石、多孔陶瓷粉经过焙烧处理或硅烷偶联剂的改性处理中的至少一种。硅烷偶联剂的改性处理后的沸石、海泡石、多孔陶瓷粉在纺丝液中的不易团聚，进一步提高其分散性。焙烧处理后的沸石、海泡石、多孔陶瓷粉空隙率更高，具有更佳的隔热作用。
作为优选，所述隔热颗粒为微米级或纳米级。
作为优选，所述耐磨功能母粒的制备方法为：将浓度为8-12wt%的氧化石墨烯水溶液加热至50-60℃，向氧化石墨烯水溶液中滴加浓度为4-6wt%的水溶性聚酰胺酸溶液并同时进行搅拌，其中水溶性聚酰胺酸溶液的滴加量为氧化石墨烯水溶液体积的2-3倍，滴加后分散均匀形成溶胶，常温下静置10-16h，用水将溶胶中的未反应物质洗去；然后将溶胶转移至惰性气体环境中，以5-7℃/min的升温速率将溶胶升温至350-400℃，保温2-3h，然后以7-9℃/min的升温速率继续升温至500-550℃，保温4-5h，然后取出反应物，洗去反应物中的杂质后进行干燥，最后粉碎后制得石墨烯气凝胶干粉；将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯气凝胶干粉和水混合，在50-60℃温度下搅拌发泡，在常温下静置老化0.5-1h，最后粉碎得到耐磨功能母粒；其中，按质量份计，所述聚醚多元醇为40-50份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯60-70份、丙三醇2-3份、三乙烯二胺0.2-0.4份、石墨烯气凝胶干粉30-40份、水4-8份。
上述方法制得的耐磨功能母粒，由于有石墨烯的存在，具有超强的耐磨性能；并且在制备过程中，先将水溶性聚酰胺酸溶液滴加到氧化石墨烯水溶液中，进行反应交联，形成溶胶状，该溶胶因为物质的交联而具有网络孔隙结构。然后对溶胶进行两步阶梯加热，在第一步加热时，溶胶中的水分挥发，水溶性聚酰胺酸发生热亚酰胺化转化为聚酰亚胺，此时氧化石墨烯与聚酰亚胺进一步交联，氧化石墨烯也被还原为石墨烯，生成大量三维孔隙。在第二步加热时，溶胶中部分骨架物质发生炭化，易挥发物质挥发，从而其原先占有的空间形成空隙，成为气凝胶，此时得到的石墨烯气凝胶的稳定性好，耐磨性高。然后，将石墨烯气凝胶干粉与聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯气凝胶干粉和水混合，并进行发泡，老化、干燥并粉碎后得到泡沫粉状的耐磨功能母料，丙三醇作为交联剂，三乙烯二胺作为催化剂，水作为发泡剂，石墨烯气凝胶干粉负载于泡沫粉料的表面。该耐磨功能母料具有耐磨功能，且同时质量轻，密度小，孔隙率高，还能配合隔热颗粒提高隔热效果，并且在纺丝液中相容性高、分散效果好。
作为优选，所述耐磨功能母粒的粒径为0.4-10微米。
作为优选，步骤（2）中热熔融挤压分为4个过程，其熔融温度分别为：245-250℃、250-255℃、255-260℃、250-255℃。
作为优选，步骤（3）中吹风冷却温度为20-22℃，吹风速度为0.4-0.5m/s。
作为优选，步骤（4）上油过程中，上油的纺丝油剂中含有环氧树脂，所述环氧树脂的用量为高取向丝质量的0.3-0.5%。
在纺丝油剂中添加环氧树脂，上油后环氧树脂附着于纤维表面，在后续的导丝过程中，受到一定的拉伸作用，随着纤维的轻度拉伸，环氧树脂能够逐渐渗透进入纤维内部。环氧树脂能够在较高的温度下与聚酰胺发生反应，能够作为聚酰胺的扩链剂，提高分子量。由于锦纶的耐老化性较差，容易受到高温以及长时间光照后发生降解，导致纤维性能下降。环氧树脂的添加，能够阻抗大分子聚酰胺的降解，并且能够将降解的聚酰胺分子进行连接，提高分子量，从而防止纤维老化，保持纤维性能。但是如果将环氧树脂在熔融前的混料过程中添加，由于后续的纺丝过程温度较高，环氧树脂会提前与纺丝液进行反应，从而无法达到效果。而且过多功能性添加剂的添加，会影响纺丝液的可纺性。本发明在上油阶段将环氧树脂附着于纤维表面，然后通过拉伸渗透进入纤维内部，不仅不会与纺丝液发生反应，而且不会影响纺丝液的可纺性。
作为优选，所述预网络器的压力为1.0-1.2bar。
本发明结合本发明的原料，对纺丝过程中的工艺参数进行相应的设定，使得隔热颗粒、耐磨功能母粒、环氧树脂等在纤维中均匀分布，分散性好。特别是对于环氧树脂的渗透，对纺丝后的工艺需要针对性设定，从而提高其渗透率。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明制得的保暖耐磨型锦纶6高取向丝，在保持原有性能的基础上，还具有出色的保暖性、耐磨性等特点。能够应用到一些高保暖要求、高耐磨要求的特定领域中。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，制备方法如下：
（1）混料：将聚己内酰胺切片、纳米级的隔热颗粒、耐磨功能母粒混合，其中所述隔热颗粒占总质量的1.5%，所述耐磨功能母粒占总质量的2%。
其中，所述隔热颗粒为沸石；且所述沸石经过焙烧处理和硅烷偶联剂的改性处理。
所述耐磨功能母粒的制备方法为：将浓度为10wt%的氧化石墨烯水溶液加热至55℃，向氧化石墨烯水溶液中滴加浓度为5wt%的水溶性聚酰胺酸溶液并同时进行搅拌，其中水溶性聚酰胺酸溶液的滴加量为氧化石墨烯水溶液体积的2.5倍，滴加后分散均匀形成溶胶，常温下静置13h，用水将溶胶中的未反应物质洗去；然后将溶胶转移至惰性气体环境中，以6℃/min的升温速率将溶胶升温至375℃，保温2.5h，然后以8℃/min的升温速率继续升温至525℃，保温4.5h，然后取出反应物，洗去反应物中的杂质后进行干燥，最后粉碎后制得石墨烯气凝胶干粉；将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯气凝胶干粉和水混合，在55℃温度下搅拌发泡，在常温下静置老化45min，最后粉碎得到粒径为0.4-1微米的耐磨功能母粒。
其中，按质量份计，所述聚醚多元醇为45份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯65份、丙三醇2.5份、三乙烯二胺0.3份、石墨烯气凝胶干粉35份、水6份。
（2）熔融：将混合后的物料在螺杆挤压机中加热熔融挤压。热熔融挤压分为4个过程，熔融温度分别为：248℃、253℃、258℃、253℃。
（3）纺丝：熔融后的物料在纺丝组件中进行纺丝，从异形喷丝板中喷出形成熔体细流，然后经过吹风冷却后形成具有中空结构的单丝。其中，吹风冷却温度为21℃，吹风速度为0.45m/s。
（4）上油集束：在喷嘴处进行上油集束，形成丝束。
（5）预网络：所述丝束在预网络器上进行预网络。所述预网络器的压力为1.0bar。
（6）卷绕：预网络的丝束经过导丝后，在卷绕头处进行卷绕成型，其中卷绕速度为4800m/min。
实施例2
一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，制备方法如下：
（1）混料：将聚己内酰胺切片、微米级或纳米级的隔热颗粒、耐磨功能母粒混合，其中所述隔热颗粒占总质量的1%，所述耐磨功能母粒占总质量的1%。
其中，所述隔热颗粒为海泡石；且所述海泡石经过焙烧处理。
所述耐磨功能母粒的制备方法为：将浓度为8wt%的氧化石墨烯水溶液加热至50℃，向氧化石墨烯水溶液中滴加浓度为4wt%的水溶性聚酰胺酸溶液并同时进行搅拌，其中水溶性聚酰胺酸溶液的滴加量为氧化石墨烯水溶液体积的2倍，滴加后分散均匀形成溶胶，常温下静置10h，用水将溶胶中的未反应物质洗去；然后将溶胶转移至惰性气体环境中，以5℃/min的升温速率将溶胶升温至350℃，保温3h，然后以7℃/min的升温速率继续升温至500℃，保温5h，然后取出反应物，洗去反应物中的杂质后进行干燥，最后粉碎后制得石墨烯气凝胶干粉；将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯气凝胶干粉和水混合，在50℃温度下搅拌发泡，在常温下静置老化1h，最后粉碎得到粒径为5-10微米的耐磨功能母粒。
其中，按质量份计，所述聚醚多元醇为40份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯60份、丙三醇2份、三乙烯二胺0.2份、石墨烯气凝胶干粉30份、水4份。
（2）熔融：将混合后的物料在螺杆挤压机中加热熔融挤压。热熔融挤压分为4个过程，熔融温度分别为：245℃、250℃、255℃、250℃。
（3）纺丝：熔融后的物料在纺丝组件中进行纺丝，从异形喷丝板中喷出形成熔体细流，然后经过吹风冷却后形成具有中空结构的单丝。其中，吹风冷却温度为20℃，吹风速度为0.4m/s。
（4）上油集束：在喷嘴处进行上油集束，形成丝束。在上油过程中，上油的纺丝油剂中含有环氧树脂，所述环氧树脂的用量为高取向丝质量的0.3%。
（5）预网络：所述丝束在预网络器上进行预网络。所述预网络器的压力为1.1bar。
（6）卷绕：预网络的丝束经过导丝后，在卷绕头处进行卷绕成型，其中卷绕速度为4900m/min。
实施例3
一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，制备方法如下：
（1）混料：将聚己内酰胺切片、微米级或纳米级的隔热颗粒、耐磨功能母粒混合，其中所述隔热颗粒占总质量的2%，所述耐磨功能母粒占总质量的3%。
其中，所述隔热颗粒为多孔陶瓷粉；且所述多孔陶瓷粉经过硅烷偶联剂的改性处理。
所述耐磨功能母粒的制备方法为：将浓度为12wt%的氧化石墨烯水溶液加热至60℃，向氧化石墨烯水溶液中滴加浓度为6wt%的水溶性聚酰胺酸溶液并同时进行搅拌，其中水溶性聚酰胺酸溶液的滴加量为氧化石墨烯水溶液体积的3倍，滴加后分散均匀形成溶胶，常温下静置16h，用水将溶胶中的未反应物质洗去；然后将溶胶转移至惰性气体环境中，以7℃/min的升温速率将溶胶升温至400℃，保温2h，然后以9℃/min的升温速率继续升温至550℃，保温4h，然后取出反应物，洗去反应物中的杂质后进行干燥，最后粉碎后制得石墨烯气凝胶干粉；将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯气凝胶干粉和水混合，在60℃温度下搅拌发泡，在常温下静置老化0.5h，最后粉碎得到粒径为1-5微米的耐磨功能母粒。
其中，按质量份计，所述聚醚多元醇为40-50份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯70份、丙三醇3份、三乙烯二胺0.4份、石墨烯气凝胶干粉40份、水8份。
（2）熔融：将混合后的物料在螺杆挤压机中加热熔融挤压。热熔融挤压分为4个过程，熔融温度分别为： 250℃、255℃、260℃、255℃。
（3）纺丝：熔融后的物料在纺丝组件中进行纺丝，从异形喷丝板中喷出形成熔体细流，然后经过吹风冷却后形成具有中空结构的单丝。其中，吹风冷却温度为22℃，吹风速度为0.5m/s。
（4）上油集束：在喷嘴处进行上油集束，形成丝束。在上油过程中，上油的纺丝油剂中含有环氧树脂，所述环氧树脂的用量为高取向丝质量的0.5%。
（5）预网络：所述丝束在预网络器上进行预网络。所述预网络器的压力为1.2bar。
（6）卷绕：预网络的丝束经过导丝后，在卷绕头处进行卷绕成型，其中卷绕速度为5000m/min。
实施例4
一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，制备方法如下：
（1）混料：将聚己内酰胺切片、微米级或纳米级的隔热颗粒、耐磨功能母粒混合，其中所述隔热颗粒占总质量的1%，所述耐磨功能母粒占总质量的2.5%。
其中，所述隔热颗粒为海泡石和多孔陶瓷粉；且所述海泡石、多孔陶瓷粉经过焙烧处理和硅烷偶联剂的改性处理。
所述耐磨功能母粒的制备方法为：将浓度为9wt%的氧化石墨烯水溶液加热至58℃，向氧化石墨烯水溶液中滴加浓度为4.5wt%的水溶性聚酰胺酸溶液并同时进行搅拌，其中水溶性聚酰胺酸溶液的滴加量为氧化石墨烯水溶液体积的2.5倍，滴加后分散均匀形成溶胶，常温下静置14h，用水将溶胶中的未反应物质洗去；然后将溶胶转移至惰性气体环境中，以6℃/min的升温速率将溶胶升温至380℃，保温3h，然后以8℃/min的升温速率继续升温至520℃，保温5h，然后取出反应物，洗去反应物中的杂质后进行干燥，最后粉碎后制得石墨烯气凝胶干粉；将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯气凝胶干粉和水混合，在55℃温度下搅拌发泡，在常温下静置老化0.5h，最后粉碎得到粒径为0.4-2微米的耐磨功能母粒。
其中，按质量份计，所述聚醚多元醇为45份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯65份、丙三醇2份、三乙烯二胺0.3份、石墨烯气凝胶干粉35份、水5份。
（2）熔融：将混合后的物料在螺杆挤压机中加热熔融挤压。热熔融挤压分为4个过程，熔融温度分别为：245℃、255℃、260℃、255℃。
（3）纺丝：熔融后的物料在纺丝组件中进行纺丝，从异形喷丝板中喷出形成熔体细流，然后经过吹风冷却后形成具有中空结构的单丝。其中，吹风冷却温度为21℃，吹风速度为0.5m/s。
（4）上油集束：在喷嘴处进行上油集束，形成丝束。在上油过程中，上油的纺丝油剂中含有环氧树脂，所述环氧树脂的用量为高取向丝质量的0.4%。
（5）预网络：所述丝束在预网络器上进行预网络。所述预网络器的压力为1.15bar。
（6）卷绕：预网络的丝束经过导丝后，在卷绕头处进行卷绕成型，其中卷绕速度为4950m/min。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，其特征在于制备方法如下：
（1）混料：将聚己内酰胺切片、隔热颗粒、耐磨功能母粒混合，其中所述隔热颗粒占总质量的1-2%，所述耐磨功能母粒占总质量的1-3%；
（2）熔融：将混合后的物料在螺杆挤压机中加热熔融挤压；
（3）纺丝：熔融后的物料在纺丝组件中进行纺丝，从异形喷丝板中喷出形成熔体细流，然后经过吹风冷却后形成具有中空结构的单丝；
（4）上油集束：在喷嘴处进行上油集束，形成丝束；
（5）预网络：所述丝束在预网络器上进行预网络；
（6）卷绕：预网络的丝束经过导丝后，在卷绕头处进行卷绕成型，其中卷绕速度为4800-5000m/min。
2.如权利要求1所述的一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，其特征在于，所述隔热颗粒为沸石、海泡石、多孔陶瓷粉中的至少一种。
3.如权利要求2所述的一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，其特征在于，所述沸石、海泡石、多孔陶瓷粉经过焙烧处理或硅烷偶联剂的改性处理中的至少一种。
4.如权利要求1或2或3所述的一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，其特征在于，所述隔热颗粒为微米级或纳米级。
5.如权利要求1所述的一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，其特征在于，所述耐磨功能母粒的制备方法为：将浓度为8-12wt%的氧化石墨烯水溶液加热至50-60℃，向氧化石墨烯水溶液中滴加浓度为4-6wt%的水溶性聚酰胺酸溶液并同时进行搅拌，其中水溶性聚酰胺酸溶液的滴加量为氧化石墨烯水溶液体积的2-3倍，滴加后分散均匀形成溶胶，常温下静置10-16h，用水将溶胶中的未反应物质洗去；然后将溶胶转移至惰性气体环境中，以5-7℃/min的升温速率将溶胶升温至350-400℃，保温2-3h，然后以7-9℃/min的升温速率继续升温至500-550℃，保温4-5h，然后取出反应物，洗去反应物中的杂质后进行干燥，最后粉碎后制得石墨烯气凝胶干粉；将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯气凝胶干粉和水混合，在50-60℃温度下搅拌发泡，在常温下静置老化0.5-1h，最后粉碎得到耐磨功能母粒；其中，按质量份计，所述聚醚多元醇为40-50份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯60-70份、丙三醇2-3份、三乙烯二胺0.2-0.4份、石墨烯气凝胶干粉30-40份、水4-8份。
6.如权利要求1或5所述的一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，其特征在于，所述耐磨功能母粒的粒径为0.4-10微米。
7.如权利要求1所述的一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，其特征在于，步骤（2）中热熔融挤压分为4个过程，其熔融温度分别为：245-250℃、250-255℃、255-260℃、250-255℃。
8.如权利要求1所述的一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，其特征在于，步骤（3）中吹风冷却温度为20-22℃，吹风速度为0.4-0.5m/s。
9.如权利要求1所述的一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，其特征在于，步骤（4）上油过程中，上油的纺丝油剂中含有环氧树脂，所述环氧树脂的用量为高取向丝质量的0.3-0.5%。
10.如权利要求1所述的一种保暖耐磨型锦纶6高取向丝，其特征在于，所述预网络器的压力为1.0-1.2bar。
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