CN108796653A - 一种聚酰胺5x割草丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚酰胺5X割草丝，其生产原料包括1,5‑戊二胺和长碳链二元酸；或者，以1,5‑戊二胺和长碳链二元酸为单体聚合得到的聚酰胺5X。本发明还涉及该聚酰胺5X割草丝的制备方法：(1)、将1,5‑戊二胺和长碳链二元酸聚合，形成聚酰胺5X熔体；或者，将聚酰胺5X树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺5X熔体；(2)、将聚酰胺5X熔体进行纺丝，形成初生丝；(3)、对初生丝进行处理后得到聚酰胺5X割草丝。本发明中生产的割草丝具有环保、耐磨及割草效率高等特点。
Description
技术领域
本发明属于聚酰胺材料技术领域，具体涉及一种聚酰胺5X割草丝及其制备方法。
背景技术
割草丝为单丝的一种，目前基本采用切片纺丝，由于单丝较粗，一般为1-5mm，其后成型与普通纤维不同，主要采用液体冷却加热水牵伸工艺。
割草丝的材料一般为聚酰胺、共聚酰胺、聚丙烯等。目前，随着生活水平的改善，人们对绿化面积的需求进一步提高，对割草丝的耐磨性与柔软性要求越来越高。聚酰胺耐磨性与柔软性较聚丙烯好，一般割草丝材料为聚酰胺6、聚酰胺66与6/66共聚酰胺。申请号为CN 200910263371.8的专利公布了一篇生物可降解尼龙割草线的生产方法，但实际使用中其耐磨性与柔软性低于长碳链聚酰胺。申请号为CN 201610497976.3的专利公布了一篇聚酰胺单丝及其制造方法，其单丝主要用于割草丝，且报道的割草丝截面为圆形、三角形、正方形、五角星，其截面圆整度较高，各个尖角锐化度小，割草时打磨效果一般，且长时间使用，其尖角容易钝化，割草效率大大降低。
发明内容
长碳链聚酰胺5X较聚酰胺6、聚酰胺66与6/66共聚酰胺具有更好的耐磨性能，且初始模量更小，其制备的割草丝更加柔软，能满足高速割草机的需求，且长碳链5X属于生物基材料，其聚合单体通过生物发酵法制得，因而属于环保材料。
本发明的第一个目的在于提供一种具有柔软耐磨性能聚酰胺5X割草丝，且其截面尖角锐化度高，有利于提高割草效率。
本发明的第二个目的在于提供一种上述聚酰胺5X割草丝的制备方法，该方法的生产原料采用非石油基来源(生物基来源)的材料，不会产生较大的污染，有利于环保。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
[聚酰胺5X割草丝]
一种聚酰胺5X割草丝，其生产原料包括：1,5-戊二胺和长碳链二元酸；或者，以1,5-戊二胺和长碳链二元酸为单体聚合得到的聚酰胺5X。
其中，1,5-戊二胺可以由生物基原料通过发酵法或酶转化法制备而成。
长碳链二元酸可以由生物基原料通过发酵法或酶转化法制备而成。
长碳链二元酸包括C9-20的脂肪族长碳链二元酸，即：脂肪族长碳链二元酸的碳原子数目(即X)可以≥9，也可以优选为12-20，还可以优选为13-18。
具体而言，长碳链二元酸可以包括：壬二酸、癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸、十七碳二元酸、十八碳二元酸、马来酸和Δ9-1,18十八烯二元酸中的一种或多种。
聚酰胺5X的结构式如下：
其中m＝5，n＝4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18；本发明所述的聚酰胺5X，n＝9、11、12、13、14、15、16、17、18。
具体而言，聚酰胺5X割草丝可以包括：聚酰胺59割草丝、510割草丝、聚酰胺511割草丝、聚酰胺512割草丝、聚酰胺513割草丝、聚酰胺514割草丝、聚酰胺515割草丝、聚酰胺516割草丝、聚酰胺517割草丝和聚酰胺518割草丝中的一种或多种。
所述聚酰胺5X割草丝的外切圆直径为0.5-10mm，优选为0.6-8mm，更优选为0.8-7mm，进一步优选为0.9-6mm，更进一步优选为1-5mm；
所述聚酰胺5X割草丝的断裂强度为1.5-8.0cN/dtex，优选为2.0-7.0cN/dtex，更优选为2.5.0-5.0cN/dtex，进一步优选为3.0-4.5cN/dtex；所述聚酰胺5X割草丝的断裂伸长率为20-50％，优选为22-48％，更优选为25-45％，进一步优选为28-40％；所述聚酰胺5X割草丝的初始模量为20-50cN/dtex，优选为22-45cN/dtex，更优选为23-40cN/dtex，进一步优选为25-38cN/dtex；
[聚酰胺5X割草丝的制备方法]
一种上述的聚酰胺5X割草丝的制备方法，包括如下步骤：
1)、将1,5-戊二胺和长碳链二元酸聚合，形成聚酰胺5X熔体；或者，将聚酰胺5X树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺5X熔体；
2)、将聚酰胺5X熔体进行纺丝，形成初生丝；
3)、对初生丝进行处理后得到聚酰胺5X割草丝。
其中，在步骤1)中，聚合过程包括以下步骤：
1-1)氮气条件下，将1,5-戊二胺、长碳链二元酸和水混合均匀，制得聚酰胺的盐溶液；所述1,5-戊二胺和所述长碳链二元酸的摩尔比为(1-1.1)：1；
1-2)将聚酰胺的盐溶液加热，反应体系内压力升至0.25-2.5Mpa，排气，保压，再降压使反应体系内压力降至表压0-0.3MPa，抽真空至真空度-0.08～-0.01Mpa，得到聚酰胺熔体；
步骤1-2)中，所述保压结束时反应体系的温度为220-270℃；步骤1-2)中，所述降压结束后反应体系的温度为250-280℃；
步骤1-2)中，所述抽真空后的温度为250-270℃。
步骤1)中，所述聚酰胺5X树脂为聚酰胺5X切片；
所述聚酰胺5X树脂的相对粘度为2.0-4.0，优选为1.5-3.8，更优选为2.0-3.6，进一步优选为3.0-3.5；，
所述聚酰胺5X树脂的含水率为50-1300ppm，优选为100-1000ppm，更优选为200-800ppm，进一步优选为300-500ppm；
所述聚酰胺5X树脂选自聚酰胺59树脂、510树脂、聚酰胺511树脂、聚酰胺512树脂、聚酰胺513树脂、聚酰胺514树脂、聚酰胺515树脂、聚酰胺516树脂、聚酰胺517树脂和聚酰胺518树脂中的一种或多种；
步骤1)中，所述加热是在螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机分为五区加热，一区温度为100-180℃，二区温度为120-250℃，三区温度为180-290℃，四区温度为200-320℃，五区温度为250-300℃；
更优选地，一区温度为120-170℃，二区温度为150-240℃，三区温度为200-280℃，四区温度为220-310℃，五区温度为260-290℃。
步骤2)中的纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺5X熔体送入纺丝箱体，通过喷丝板喷出，形成所述初生丝；
优选地，所述纺丝箱体的温度为220-320℃，更优选为230-310℃，进一步优选为240-300℃，更进一步优选为250-290℃；所述纺丝箱体的内部压力为5-20MPa，更优选为7-17MPa，进一步优选为8-15MPa；
所述喷丝板的半径为50-300mm，更优选为60-250mm，进一步优选为70-230mm，更进一步优选为90-200mm；所述喷丝板的喷丝孔的孔径为1-10mm，更优选为2-9mm，进一步优选为3-8mm，更进一步优选为4-7mm。
所述喷丝板的喷丝孔截面为三角形、菱形、十字形、扁平形、正方形、五角形、六角形中的一种。
步骤3)中的处理过程包括如下步骤：
对所述初生丝首先进行液体冷却成型、然后喂入到第一组导丝辊与第二组导丝辊，在第一组导丝辊与第二组导丝辊之间进行热水拉伸，之后在连续二级烘箱中进行热定型，最后卷绕得到聚酰胺5X割草丝；
所述热水拉伸时的温度70-110℃，优选为80-100℃，
所述热水拉伸时的拉伸倍数为1.0-5.0，优选为2.0-4.5，更优选为3.0-4.0；
所述第一级烘箱定型时的温度为100-230℃，优选为130-190℃，更优选为150-180℃；所述第二级烘箱定型时的温度为60-180℃，优选为80-160℃，更优选为90-150℃；
所述卷绕成型时的卷绕速度为10-500m/min，优选为30-400m/min，更优选为50-300m/min，进一步优选为100-250m/min。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
第一、本发明的聚酰胺5X割草丝的生产原料均由生物法制成，为绿色材料，不依赖于石油资源并且不对环境造成严重的污染，并且能够降低二氧化碳的排放，减少温室效应的产生。
第二、本发明的聚酰胺5X割草丝柔软且吸水率低，因而在割草时磨耗少，其耐磨性较好。
第三、本发明的聚酰胺5X割草丝截面尖角锐化度高，有利于提高割草效率。
附图说明
图1是本发明实施例1、对比例1中割草丝截面图；
图2是本发明实施例2、对比例2中割草丝截面图；
图3是本发明实施例3中割草丝截面图；
图4是本发明实施例4中割草丝截面图；
图5是本发明实施例5中割草丝截面图。
具体实施方式
本发明涉及一种聚酰胺5X割草丝及其制备方法。
<聚酰胺5X割草丝>
本发明的聚酰胺5X割草丝的生产原料含有1,5-戊二胺和长碳链二元酸；或者，以1,5-戊二胺和长碳链二元酸为单体聚合得到的聚酰胺5X。
[1,5-戊二胺]
1,5-戊二胺可以由生物基原料通过生物法制备而成。
生物法包括采用生物基原料经生物转化方法(如发酵法、酶转化法)来生产1,5-戊二胺；或采用石油基原料经生物转化方法生产1,5-戊二胺；或采用生物基原料经化学方法生产1,5-戊二胺。由此，戊二胺含有符合ASTM D6866标准的可再生来源的有机碳。
具体而言，可以将赖氨酸或赖氨酸盐在赖氨酸脱羧酶(如EC 4.1.1.18)的作用下，脱去两端的羧基后，即可产生1,5-戊二胺，如“L-赖氨酸脱羧酶性质及应用研究”(蒋丽丽，南京大学，2007)中公开了具体的生物法制备戊二胺的方法；又如“微生物转化L-赖氨酸为尸胺的研究”(朱婧，天津科技大学，2009.3)中也公开了具体的生物法制备戊二胺的方法。
[长碳链二元酸]
上述的长碳链二元酸可以为脂肪族长碳链二元酸，其也可以由生物基原料通过生物法制备而成。
生物法可以包括采用生物基原料经生物转化方法(如发酵法、酶转化法)来生产脂肪族长碳链二元酸；或者采用石油基原料经生物转化方法生产脂肪族长碳链二元酸；或者采用生物基原料经化学方法生产脂肪族长碳链二元酸(例如癸二酸等)。由此，脂肪族长碳链二元酸也可含有符合ASTM D6866标准的可再生来源的有机碳。
长碳链二元酸包括C9-20的脂肪族长碳链二元酸，即：脂肪族长碳链二元酸的碳原子数目(即X)可以≥9，也可以为12-20，还可以为13-18。具体而言，长碳链二元酸包括：壬二酸、癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸、十七碳二元酸、十八碳二元酸、马来酸和Δ9-1,18十八烯二元酸中的一种或多种。
聚酰胺5X割草丝包括：聚酰胺59割草丝、510割草丝、聚酰胺511割草丝、聚酰胺512割草丝、聚酰胺513割草丝、聚酰胺514割草丝、聚酰胺515割草丝、聚酰胺516割草丝、聚酰胺517割草丝和聚酰胺518割草丝中的一种或多种。
[聚酰胺5X割草丝的性质]
上述的聚酰胺5X割草丝的性质如下所示：
所述聚酰胺5X割草丝的断裂强度为1.5-8.0cN/dtex，优选为2.0-7.0cN/dtex，更优选为2.5.0-5.0cN/dtex，更进一步优选为3.0-4.5cN/dtex；
所述聚酰胺5X割草丝的断裂伸长率为20-50％，优选为22-48％，更优选为25-45％，进一步优选为28-40％；所述聚酰胺5X割草丝的初始模量为20-50cN/dtex，优选为22-45cN/dtex，更优选为23-40cN/dtex，进一步优选为25-38cN/dtex；本发明实施例的各项性能指标评价方法：
(1)公称直径
用手持测厚仪测割草丝截面10个不同位置，然后取平均值。
(2)线密度
割草丝较粗，用尺子量取一定长度的割草丝，长度大于3m，称其重量，然后转化成10000米的重量，单位dtex。
(3)断裂强度、断裂伸长率、初始模量
万能强力试验机，按GB/T21032-2007方法测定，断裂强度＝(断裂强力/线密度)×100％，初始模量＝(1％断裂伸长率对于的断裂强力/线密度)×100％。
(4)耐磨性
往复式磨损试验机
强度保持率＝(磨损一定时间后的断裂强度/磨损前的断裂强度)×100％；单位线密度磨断次数＝(磨断时总次数/线密度)×100％；割草丝质量损失＝((磨损前的质量-磨损一定时间后的质量)/磨损前的质量)×100％；砂石质量损失＝((磨损前的质量-磨损一定时间后的质量)/磨损前的质量)×100％。
<聚酰胺5X割草丝的制备方法>
一种上述的聚酰胺5X割草丝的制备方法，包括如下步骤：
1)、将1,5-戊二胺和长碳链二元酸聚合，形成聚酰胺5X熔体；或者，
将聚酰胺5X树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺5X熔体；
2)、将聚酰胺5X熔体进行纺丝，形成初生丝；
3)、对初生丝进行处理后得到聚酰胺5X割草丝。
其中，在步骤1)中，聚合过程包括以下步骤：
1-1)氮气条件下，将1,5-戊二胺、长碳链二元酸和水混合均匀，制得聚酰胺的盐溶液；所述1,5-戊二胺和所述长碳链二元酸的摩尔比为(1-1.1)：1；
1-2)将聚酰胺的盐溶液加热，反应体系内压力升至0.25-2.5Mpa，排气，保压，再降压使反应体系内压力降至表压0-0.3MPa，抽真空至真空度-0.08～-0.01Mpa，得到聚酰胺熔体；或者，
步骤1)中，所述聚酰胺5X树脂为聚酰胺5X切片；
所述聚酰胺5X树脂的相对粘度为2.0-4.0，优选为2.4-3.8，更优选为2.7-3.6，进一步优选为3.0-3.4；
相对粘度的测定方法如下：
聚酰胺5X树脂的相对粘度通过乌氏粘度计浓硫酸法进行测定，其步骤如下：准确称量干燥后的聚酰胺5X割草丝样品(如聚酰胺510或聚酰胺512等)0.25±0.0002g，加入50mL浓硫酸(96％)溶解，在25℃恒温水浴槽中测量并记录浓硫酸的流经时间t0和聚酰胺5X割草丝样品溶液的流经时间t。
相对粘度计算公式为：相对粘度VN＝t/t0；
t—溶液流经时间；
t0—溶剂流经时间。
所述聚酰胺5X树脂的含水率为50-1300ppm，优选为100-1000ppm，更优选为200-800ppm，进一步优选为300-500ppm；
聚酰胺5X树脂选自聚酰胺59树脂、510树脂、聚酰胺511树脂、聚酰胺512树脂、聚酰胺513树脂、聚酰胺514树脂、聚酰胺515树脂、聚酰胺516树脂、聚酰胺517树脂或聚酰胺518树脂。
所述加热是在螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机分为五区加热，一区温度为100-180℃，二区温度为120-250℃，三区温度为180-290℃，四区温度为200-320℃，五区温度为250-300℃；
优选地，一区温度为120-170℃，二区温度为150-240℃，三区温度为200-280℃，四区温度为220-310℃，五区温度为260-290℃。
步骤1-2)中，所述保压结束时反应体系的温度为220-270℃；步骤1-2)中，所述降压结束后反应体系的温度为250-280℃；
步骤1-2)中，所述抽真空后的温度为250-270℃。
步骤2)中的纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺5X熔体送入纺丝箱体，通过喷丝板喷出，形成所述初生丝；
所述纺丝箱体的温度为220-320℃，优选为230-310℃，更优选为240-300℃，进一步优选为250-290℃；
所述纺丝箱体的内部压力为5-20MPa，优选为7-17MPa，更优选为8-15MPa；所述喷丝板的半径为50-300mm，优选为60-250mm，更优选为70-230mm，进一步优选为90-200mm；所述喷丝板的喷丝孔的孔径为1-10mm，优选为2-9mm，更优选为3-8mm，进一步优选为4-7mm。
所述喷丝板的喷丝孔截面为三角形、菱形、十字形、扁平形、正方形、五角形、六角形中的一种。
步骤3)中的处理过程包括如下步骤：
对所述初生丝首先进行液体冷却成型、然后喂入到第一组导丝辊与第二组导丝辊，在第一组导丝辊与第二组导丝辊之间进行热水拉伸，之后在连续二级烘箱中进行热定型，最后卷绕得到聚酰胺5X割草丝；
所述热水拉伸时的温度70-110℃，优选为80-100℃，
所述热水拉伸时的拉伸倍数为1.0-5.0，优选为2.0-4.5，更优选为3.0-4.0；所述第一级烘箱定型时的温度为100-230℃，优选为130-190℃，更优选为150-180℃；所述第二级烘箱定型时的温度为60-180℃，优选为80-160℃，更优选为90-150℃；
所述卷绕成型时的卷绕速度为10-500m/min，优选为30-400m/min，更优选为50-300m/min，进一步优选为100-250m/min。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：聚酰胺510割草丝
本实施例提供了一种聚酰胺510割草丝的制备方法，其包括如下步骤：
1)、将聚酰胺510树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺510熔体；
2)、将聚酰胺510熔体进行纺丝，形成初生丝；
3)、对初生丝进行处理后得到聚酰胺510割草丝。
其中，在步骤1)中，聚酰胺510树脂(切片形态)的相对粘度为3.4，由生物发酵法制备而成，切片含水率为300ppm。
步骤1)中的加热是在单螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机分为五区加热，一区温度为150℃，二区温度为200℃，三区温度为270℃，四区温度为300℃，五区温度为290℃。
步骤2)中的纺丝包括如下步骤：将聚酰胺510熔体通过熔体管道进入计量泵，经计量泵准确计量后送入纺丝箱体，通过喷丝板的喷丝孔喷出，形成初生丝。其中，纺丝箱体的温度为290℃，纺丝箱体的纺丝组件压力为12.0MPa。
步骤3)中的处理包括如下步骤：
对所述初生丝首先进行液体冷却成型，然后喂入到第一组导丝辊与第二组导丝辊，在第一组导丝辊与第二组导丝辊之间进行热水拉伸，之后在连续二级烘箱中进行热定型，最后卷绕得到聚酰胺510割草丝，热水拉伸时的温度为95℃，热水拉伸时的拉伸倍数为3.0，第一级烘箱定型时的温度为230℃，第二级烘箱定型时的温度为180℃，卷绕成型时的卷绕速度为180m/min。
聚酰胺510割草丝截面如图1
实施例2：聚酰胺512割草丝
本实施例提供了一种聚酰胺512割草丝的制备方法，其包括如下步骤：
1)、将聚酰胺512树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺512熔体；
2)、将聚酰胺512熔体进行纺丝，形成初生丝；
3)、对初生丝进行处理后得到聚酰胺512割草丝。
其中，在步骤1)中，聚酰胺512树脂(切片形态)的相对粘度为3.2，由生物发酵法制备而成，切片含水率为500ppm。
步骤1)中的加热是在单螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机分为五区加热，一区温度为170℃，二区温度为240℃，三区温度为305℃，四区温度为310℃，五区温度为295℃。
步骤2)中的纺丝包括如下步骤：将聚酰胺512熔体通过熔体管道进入计量泵，经计量泵准确计量后送入纺丝箱体，通过喷丝板的喷丝孔喷出，形成初生丝。其中，纺丝箱体的温度为292℃，纺丝箱体的纺丝组件压力为14.0MPa。
步骤3)中的处理包括如下步骤：
对所述初生丝首先进行液体冷却成型，然后喂入到第一组导丝辊与第二组导丝辊，在第一组导丝辊与第二组导丝辊之间进行热水拉伸，之后在连续二级烘箱中进行热定型，最后卷绕得到聚酰胺512割草丝，热水拉伸时的温度为98℃，热水拉伸时的拉伸倍数为2.5，第一级烘箱定型时的温度为210℃，第二级烘箱定型时的温度为140℃，卷绕成型时的卷绕速度为250m/min。
聚酰胺512割草丝截面如图2
实施例3：聚酰胺511割草丝
本实施例提供了一种聚酰胺511割草丝的制备方法，其包括如下步骤：
1)、将聚酰胺511树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺511熔体；
2)、将聚酰胺511熔体进行纺丝，形成初生丝；
3)、对初生丝进行处理后得到聚酰胺511割草丝。
其中，在步骤1)中，聚酰胺511树脂(切片形态)的相对粘度为3.0，由生物发酵法制备而成，切片含水率为800ppm。
步骤1)中的加热是在单螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机分为五区加热，一区温度为165℃，二区温度为245℃，三区温度为295℃，四区温度为290℃，五区温度为285℃。
步骤2)中的纺丝包括如下步骤：将聚酰胺511熔体通过熔体管道进入计量泵，经计量泵准确计量后送入纺丝箱体，通过喷丝板的喷丝孔喷出，形成初生丝。其中，纺丝箱体的温度为280℃，纺丝箱体的纺丝组件压力为16.0MPa。
步骤3)中的处理包括如下步骤：
对所述初生丝首先进行液体冷却成型，然后喂入到第一组导丝辊与第二组导丝辊，在第一组导丝辊与第二组导丝辊之间进行热水拉伸，之后在连续二级烘箱中进行热定型，最后卷绕得到聚酰胺511割草丝，热水拉伸时的温度为90℃，热水拉伸时的拉伸倍数为1.9，第一级烘箱定型时的温度为215℃，第二级烘箱定型时的温度为135℃，卷绕成型时的卷绕速度为220m/min。
聚酰胺511割草丝截面如图3
实施例4：聚酰胺513割草丝
本实施例提供了一种聚酰胺513割草丝的制备方法，其包括如下步骤：
1)、将聚酰胺513树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺513熔体；
2)、将聚酰胺513熔体进行纺丝，形成初生丝；
3)、对初生丝进行处理后得到聚酰胺513割草丝。
其中，在步骤1)中，聚酰胺513树脂(切片形态)的相对粘度为3.3，由生物发酵法制备而成，切片含水率为1000ppm。
步骤1)中的加热是在单螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机分为五区加热，一区温度为175℃，二区温度为235℃，三区温度为283℃，四区温度为285℃，五区温度为280℃。
步骤2)中的纺丝包括如下步骤：将聚酰胺513熔体通过熔体管道进入计量泵，经计量泵准确计量后送入纺丝箱体，通过喷丝板的喷丝孔喷出，形成初生丝。其中，纺丝箱体的温度为275℃，纺丝箱体的纺丝组件压力为15.0MPa。
步骤3)中的处理包括如下步骤：
对所述初生丝首先进行液体冷却成型，然后喂入到第一组导丝辊与第二组导丝辊，在第一组导丝辊与第二组导丝辊之间进行热水拉伸，之后在连续二级烘箱中进行热定型，最后卷绕得到聚酰胺513割草丝，热水拉伸时的温度为92℃，热水拉伸时的拉伸倍数为2.8，第一级烘箱定型时的温度为220℃，第二级烘箱定型时的温度为160℃，卷绕成型时的卷绕速度为260m/min。
聚酰胺513割草丝截面如图4
实施例5：聚酰胺515割草丝
本实施例提供了一种聚酰胺515割草丝的制备方法，其包括如下步骤：
1)、将聚酰胺515树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺515熔体；
2)、将聚酰胺515熔体进行纺丝，形成初生丝；
3)、对初生丝进行处理后得到聚酰胺515割草丝。
其中，在步骤1)中，聚酰胺515树脂(切片形态)的相对粘度为3.4，由生物发酵法制备而成，切片含水率为700ppm。
步骤1)中的加热是在单螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机分为五区加热，一区温度为165℃，二区温度为205℃，三区温度为265℃，四区温度为270℃，五区温度为270℃。
步骤2)中的纺丝包括如下步骤：将聚酰胺515熔体通过熔体管道进入计量泵，经计量泵准确计量后送入纺丝箱体，通过喷丝板的喷丝孔喷出，形成初生丝。其中，纺丝箱体的温度为270℃，纺丝箱体的纺丝组件压力为12.0MPa。
步骤3)中的处理包括如下步骤：
对所述初生丝首先进行液体冷却成型，然后喂入到第一组导丝辊与第二组导丝辊，在第一组导丝辊与第二组导丝辊之间进行热水拉伸，之后在连续二级烘箱中进行热定型，最后卷绕得到聚酰胺515割草丝，热水拉伸时的温度为85℃，热水拉伸时的拉伸倍数为3.8，第一级烘箱定型时的温度为220℃，第二级烘箱定型时的温度为150℃，卷绕成型时的卷绕速度为160m/min。
聚酰胺515割草丝截面如图5
对比例1：聚酰胺6割草丝
本实施例提供了一种聚酰胺6割草丝的制备方法，其包括如下步骤：
1)、将聚酰胺6树脂加热至熔融状态，形成聚酯熔体；
2)、将聚酰胺6熔体进行纺丝，形成初生丝；
3)、对初生丝进行处理后得到聚酰胺6割草丝。
其中，在步骤1)中，聚酰胺6树脂(切片形态)的相对粘度为3.2，切片含水率为500ppm。
步骤1)中的加热是在单螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机分为五区加热，一区温度为155℃，二区温度为200℃，三区温度为270℃，四区温度为268℃，五区温度为266℃。
步骤2)中的纺丝包括如下步骤：将聚酰胺6熔体通过熔体管道进入计量泵，经计量泵准确计量后送入纺丝箱体，通过喷丝板的喷丝孔喷出，形成初生丝。其中，纺丝箱体的温度为263℃，纺丝箱体的纺丝组件压力为18.0MPa。
步骤3)中的处理包括如下步骤：
对所述初生丝首先进行液体冷却成型，然后喂入到第一组导丝辊与第二组导丝辊，在第一组导丝辊与第二组导丝辊之间进行热水拉伸，之后在连续二级烘箱中进行热定型，最后卷绕得到聚酰胺6割草丝，热水拉伸时的温度为95℃，热水拉伸时的拉伸倍数为3.0，第一级烘箱定型时的温度为200℃，第二级烘箱定型时的温度为110℃，卷绕成型时的卷绕速度为180m/min。
聚酰胺6割草丝截面如图1
对比例2：6/66共聚酰胺割草丝
本实施例提供了一种6/66共聚酰胺割草丝的制备方法，其包括如下步骤：
1)、将6/66共聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成6/66共聚酰胺熔体；
2)、将6/66共聚酰胺熔体进行纺丝，形成初生丝；
3)、对初生丝进行处理后得到6/66共聚酰胺割草丝。
其中，在步骤1)中，6/66共聚酰胺树脂(切片形态)的相对粘度为3.2，，切片含水率为500ppm。
步骤1)中的加热是在单螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机分为五区加热，一区温度为145℃，二区温度为185℃，三区温度为278℃，四区温度为275℃，五区温度为273℃。
步骤2)中的纺丝包括如下步骤：将6/66共聚酰胺熔体通过熔体管道进入计量泵，经计量泵准确计量后送入纺丝箱体，通过喷丝板的喷丝孔喷出，形成初生丝。其中，纺丝箱体的温度为270℃，纺丝箱体的纺丝组件压力为11.0MPa。
步骤3)中的处理包括如下步骤：
对所述初生丝首先进行液体冷却成型，然后喂入到第一组导丝辊与第二组导丝辊，在第一组导丝辊与第二组导丝辊之间进行热水拉伸，之后在连续二级烘箱中进行热定型，最后卷绕得到聚酰胺6/66共聚酰胺割草丝，热水拉伸时的温度为92℃，热水拉伸时的拉伸倍数为2.7，第一级烘箱定型时的温度为210℃，第二级烘箱定型时的温度为140℃，卷绕成型时的卷绕速度为180m/min。
6/66共聚酰胺割草丝截面如图2
表1 本发明的实施例和对比例的产品的各性能对比
Claims (10)
1.一种聚酰胺5X割草丝，其特征在于：其生产原料包括：
1,5-戊二胺和长碳链二元酸；或者，
以1,5-戊二胺和长碳链二元酸为单体聚合得到的聚酰胺5X。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺5X割草丝，其特征在于：
所述1,5-戊二胺和/或所述长碳链二元酸由生物基原料通过发酵法或酶转化法制备而成；和/或，
所述长碳链二元酸为脂肪族长碳链二元酸；
优选地，所述脂肪族长碳链二元酸的碳原子数目≥9；
更优选地，所述脂肪族长碳链二元酸的碳原子数目为12-20；
更进一步优选地，所述脂肪族长碳链二元酸的碳原子数目为13-18。
3.根据权利要求1或2所述的聚酰胺5X割草丝，其特征在于：所述聚酰胺5X割草丝为聚酰胺59割草丝、510割草丝、聚酰胺511割草丝、聚酰胺512割草丝、聚酰胺513割草丝、聚酰胺514割草丝、聚酰胺515割草丝、聚酰胺516割草丝、聚酰胺517割草丝和聚酰胺518割草丝中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的聚酰胺5X割草丝，其特征在于：所述聚酰胺5X割草丝的外切圆直径为0.5-10mm，优选为0.6-8mm，更优选为0.8-7mm，更进一步优选为0.9-6mm，再进一步优选为1-5mm；和/或，
所述聚酰胺5X割草丝的断裂强度为1.5-8.0cN/dtex，优选为2.0-7.0cN/dtex，更优选为2.5.0-5.0cN/dtex，更进一步优选为3.0-4.5cN/dtex；和/或，
所述聚酰胺5X割草丝的断裂伸长率为20-50％，优选为22-48％，更优选为25-45％，更进一步优选为28-40％；和/或，
所述聚酰胺5X割草丝的初始模量为20-50cN/dtex，优选为22-45cN/dtex，更优选为23-40cN/dtex，更进一步优选为25-38cN/dtex。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的聚酰胺5X割草丝的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
1)、将1,5-戊二胺和长碳链二元酸聚合，形成聚酰胺5X熔体；或者，
将聚酰胺5X树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺5X熔体；
2)、将所述聚酰胺5X熔体进行纺丝，形成初生丝；
3)、对所述初生丝进行处理后得到聚酰胺5X割草丝。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
在步骤1)中，所述聚合过程包括以下步骤：
1-1)氮气条件下，将1,5-戊二胺、长碳链二元酸和水混合均匀，制得聚酰胺的盐溶液；所述1,5-戊二胺和所述长碳链二元酸的摩尔比为(1-1.1)：1；
1-2)将聚酰胺的盐溶液加热，反应体系内压力升至0.25-2.5Mpa，排气，保压，再降压使反应体系内压力降至表压0-0.3MPa，抽真空至真空度-0.08～-0.01Mpa，得到聚酰胺熔体；或者，
步骤1)中，所述聚酰胺5X树脂为聚酰胺5X切片；和/或，
所述聚酰胺5X树脂的相对粘度为2.0-4.0，优选为2.4-3.8，更优选为2.7-3.6，更进一步优选为3.0-3.4；和/或，
所述聚酰胺5X树脂的含水率为50-1300ppm，优选为100-1000ppm，更优选为200-800ppm，更进一步优选为300-500ppm；和/或，
所述聚酰胺5X树脂选自聚酰胺59树脂、510树脂、聚酰胺511树脂、聚酰胺512树脂、聚酰胺513树脂、聚酰胺514树脂、聚酰胺515树脂、聚酰胺516树脂、聚酰胺517树脂和聚酰胺518树脂中的一种或多种；和/或，
步骤1)中，所述加热是在螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机分为五区加热，一区温度为100-180℃，二区温度为120-250℃，三区温度为180-290℃，四区温度为200-320℃，五区温度为250-300℃；
优选地，一区温度为120-170℃，二区温度为150-240℃，三区温度为200-280℃，四区温度为220-310℃，五区温度为260-290℃。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
步骤1-2)中，所述保压结束时反应体系的温度为220-270℃；和/或，
步骤1-2)中，所述降压结束后反应体系的温度为250-270℃；和/或，
步骤1-2)中，所述抽真空后的温度为250-270℃。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于：
步骤2)中的纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺5X熔体送入纺丝箱体，通过喷丝板喷出，形成所述初生丝；
所述纺丝箱体的温度为220-320℃，优选为230-310℃，更优选为240-300℃，更进一步优选为250-290℃；和/或，
所述纺丝箱体的内部压力为5-20MPa，优选为7-17MPa，更优选为8-15MPa；和/或，
所述喷丝板的半径为50-300mm，优选为60-250mm，更优选为70-230mm，更进一步优选为90-200mm；和/或，
所述喷丝板的喷丝孔的孔径为1-10mm，优选为2-9mm，更优选为3-8mm，更进一步优选为4-7mm；和/或，
所述喷丝板的喷丝孔截面为三角形、菱形、十字形、扁平形、正方形、五角形、六角形中的一种。
9.根据权利要求5-8任一项所述的制备方法，其特征在于：
步骤3)中的处理过程包括如下步骤：
对所述初生丝首先进行液体冷却成型、然后喂入到第一组导丝辊与第二组导丝辊，在第一组导丝辊与第二组导丝辊之间进行热水拉伸，之后在连续二级烘箱中进行热定型，最后卷绕得到聚酰胺5X割草丝；
所述热水拉伸时的温度70-110℃，优选为80-100℃，和/或，
所述热水拉伸时的拉伸倍数为1.0-5.0，优选为2.0-4.5，更优选为3.0-4.0；和/或，
所述第一级烘箱定型时的温度为100-230℃，优选为130-190℃，更优选为150-180℃；和/或，
所述第二级烘箱定型时的温度为60-180℃，优选为80-160℃，更优选为90-150℃；和/或，
所述卷绕成型时的卷绕速度为10-500m/min，优选为30-400m/min，更优选为50-300m/min，更进一步优选为100-250m/m。
10.聚酰胺5X在制备割草丝方面的应用。
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