CN109957854A - 一种聚酰胺共混纤维及其制备方法和应用 - Google Patents
一种聚酰胺共混纤维及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种聚酰胺共混纤维，所述聚酰胺共混纤维含有聚酰胺6、聚酰胺66中至少一种，所述聚酰胺共混纤维还含有聚酰胺56。所述聚酰胺共混纤维由聚酰胺树脂原料按照比例在高速混合机中混合均匀，然后在真空转鼓干燥机或连续氮气充填干燥机中进行干燥，将共混聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺熔体，通过喷丝头挤出，形成初生丝，对所述初生丝进行拉伸热定型处理后得到。本发明的聚酰胺共混纤维除了具有一般聚酰胺纤维的强度与耐磨性，还具有柔软、吸湿、低温易染性能。
Description
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，特别涉及一种聚酰胺共混纤维。
背景技术
聚酰胺是世界上最早投入工业化生产的合成纤维之一，聚酰胺是指纤维大分子主链由酰胺键连接起来的一类合成纤维，聚酰胺品种较多，目前工业化生产及应用最广泛的以聚酰胺6和聚酰胺66为主，均属于石油基材料。
聚酰胺6与聚酰胺66纤维在混纺纱中应用广泛，但是聚酰胺6与聚酰胺66分子链排列紧密、结构对称、结晶度高，染色性差，一般染深色需要高温，染色温度需要100℃以上。另外，作为一般服用面料，由于其纤维较粗，手感粗糙，柔软性、吸水性差，易于起毛球。随着人们生活水平的提高，对纺织品的穿着要求也越来越高，因此改善和提高纺织品的性能以满足工业上和生活中的需求是目前亟待解决的问题。
发明内容
为了解决聚酰胺6与聚酰胺66纤维结晶度高、染色性差的问题，同时提高其纤维吸湿性、柔软性，本发明提供一种聚酰胺共混纤维及其制备方法，该共混纤维克服了上述纤维中的缺点，能够广泛地应用于工业生产和生活中。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
[聚酰胺共混纤维]
本发明提供一种聚酰胺共混纤维，所述聚酰胺共混纤维含有聚酰胺6、聚酰胺66中至少一种，所述聚酰胺共混纤维还含有聚酰胺56，聚酰胺56的重量分数为5-50，聚酰胺6和/或聚酰胺66的重量分数为50-95。
其中，聚酰胺共混纤维中聚酰胺56重量份数优选6-48，进一步优选为8-45，更进一步优选为10-40，再进一步优选为20-30。
其中，聚酰胺共混纤维为聚酰胺6/聚酰胺56共混纤维，聚酰胺66/聚酰胺56共混纤维，聚酰胺66/聚酰胺6/聚酰胺56共混纤维，优选聚酰胺66/聚酰胺56共混纤维。
其中，聚酰胺56，可以由1,5-戊二胺和己二酸聚合生成，1,5-戊二胺由生物基原料通过发酵法或酶转化法制备而成。
根据具体情况，所述聚酰胺共混纤维，还可以含有添加剂。所述添加剂可以包括：消光剂、阻燃剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、结晶成核剂、荧光增白剂或抗静电剂中的任意一种或几种。添加剂的添加量可以占生产原料总重量的0.001-10％。
另外，本发明对聚酰胺共混纤维的横截面形状不做具体新限定，可以为圆形、三叶形、十字形、三角形、中空三角形、I字形、T字形、Y字形、扁平形、五角形、六角形、八角形、工字形或哑铃形中的任意一种。
本发明中所述聚酰胺共混纤维的纤度为1.0-3000dtex，优选为30-1000dtex，进一步优选为50-500dtex，更进一步优选为60-300dtex，再进一步优选为70-150dtex；
所述聚酰胺共混纤维的断裂强度为2.0-10.0cN/dtex，优选为2.5-8.0cN/dtex，进一步优选为3.0-7.0cN/dtex，更进一步优选为4.0-6.0cN/dtex；
所述聚酰胺共混纤维的断裂伸长率为10-65％，优选为12-55％，进一步优选为14-45％，更进一步优选为16-40％；
所述聚酰胺共混纤维的初始模量为20-60cN/dtex，优选为25-55cN/dtex，进一步优选为30-50cN/dtex，更进一步优选为35-45cN/dtex；
所述聚酰胺共混纤维的回潮率为4.0-8.0％，优选为4.5-7.5％，进一步优选为5.0-7.0；
所述聚酰胺共混纤维的酸性染料染色上染率为90-100％，优选为92-98％，进一步优选为95-96％；
所述聚酰胺共混纤维的染色温度为40-90℃，优选为50-80℃，进一步优选为65-75℃。
[聚酰胺共混纤维的制备方法]
上述聚酰胺共混纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将两种及以上聚酰胺树脂混合均匀；
(2)将共混聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺熔体，通过喷丝头挤出，形成初生丝；
(3)对所述初生丝进行拉伸热定型处理后得到所述聚酰胺共混纤维。
步骤(1)中，将两种及以上聚酰胺树脂混合均匀具体为：将聚酰胺树脂按照比例在高速混合机中混合均匀，然后在真空转鼓干燥机或连续氮气充填干燥机中进行干燥，干燥温度为80-120℃，干燥时间为5-30h；
所述聚酰胺树脂在96wt％硫酸的相对粘度为2.3-3.6，优选为2.4-3.4，更优选为2.6-3.2，进一步优选为2.8-3.0；所述干燥后的聚酰胺树脂的含水率≤1000ppm，优选为50-800ppm，更优选为100-600ppm，进一步优选为200-400ppm。
步骤(2)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；
其中，一区温度为180-280℃；
二区温度为230-300℃；
三区温度为240-320℃；
四区温度为250-310℃；
五区温度为270-300℃；
所述二区温度大于所述一区温度；和/或，
所述三区温度、所述四区温度和/或所述五区温度大于所述一区温度和/或所述二区温度；
步骤(2)中的纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺熔体经纺丝箱体的喷丝头喷出，形成所述初生丝；
所述纺丝箱体的温度为260-310℃，优选为270-305℃，更优选为280-300℃，进一步优选为290-295℃；
所述纺丝箱体的纺丝组件压力为10-20MPa，优选为12-18MPa，更优选为15-17MPa。
步骤(3)中所述拉伸热定型是在两对热辊上完成，所述的拉伸倍数为2-7倍，优选为3-6倍，进一步优选为4-5倍；热定型温度为100-240℃，优选为120-220℃，更优选为140-200℃，进一步优选为160-180℃。
[聚酰胺共混纤维的应用]
上述的聚酰胺共混纤维能够用于制备民用长丝、工业丝、膨体变形纱、单丝与短纤维。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
第一、本发明的聚酰胺共混纤维除了具有一般聚酰胺纤维的强度与耐磨性，还具有柔软、吸湿性能。
第二、本发明的聚酰胺共混纤维中含有聚酰胺56，聚酰胺56为非对称结构，具有较多自由的酰胺键，且其酰胺键密度高，能够实现低温染色效果，酸性染料染色上染率高，染色深。
第三、本发明的选用的聚酰胺56树脂的聚合单体由生物法制成，为绿色材料，不依赖于石油资源，不对环境造成严重的污染，并且能够降低碳的排放量，减少温室效应的产生。
具体实施方式
本发明中涉及的性能参数的检测方法如下所示：
1)相对粘度：
通过乌氏粘度计浓硫酸法：准确称量干燥后的聚酰胺切片或其短纤样品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流经时间t0和聚酰胺样品溶液流经时间t。
粘数计算公式：相对粘度＝t/t0
t—溶液流经时间；
t0—溶剂流经时间。
2)纤度：将纤维在缕纱测长仪上缠绕100圈，称其重量，转化为10000米长纤维的重量，单位dtex。
3)断裂强度、断裂伸长率、模量：
断裂强度和断裂伸长率的测定可以参考GB/T 14344-2008化学纤维长丝拉伸性能试验方法；施加0.05±0.005cN/dtex预张力，加持距离500mm，拉伸速度500mm/min。模量＝断裂伸长率为1％时对应的断裂强度×100。
4)回潮率：
回潮率的测定方法为：将洗涤后的纤维在松散状态下放入烘箱中烘干，在将烘干后的纤维样品放置在GB/T6529规定的标准大气中调试平衡，调湿2h。洗涤调湿后的试样，进行回潮率测定，回潮率测定方法按照GB/T6503执行，其中烘箱的烘干温度为105℃，烘干时间为1h。
5)K/S：
电脑配色仪测得。
6)上染率：
上染率的测定方法为：用酸性红进行染色，pH调节为4.0-6.0，染缸温度为40-95℃，用分光光度计测试染色前后染液浓度变化。
上染率(％)＝(A0-At)/A0×100％；
式中：A0为处理前的染料特征吸收峰的吸光度值，At为处理时间t时的染料吸光度值。
实施例一
(1)将聚酰胺56树脂与聚酰胺66树脂按照20:80(质量比)比例在高速混合机中混合均匀，然后在真空转鼓干燥机中进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为10h；
聚酰胺56树脂的相对粘度为2.8，聚酰胺66树脂的相对粘度为2.7，干燥后切片含水290ppm。
(2)将共混聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺熔体，通过喷丝头挤出，形成初生丝；
所述加热是在螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机优选分为五区加热；其中，一区温度为240℃；二区温度为270℃；三区温度为280℃；四区温度为290℃；五区温度为300℃；
其中纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺熔体经纺丝箱体的喷丝头喷出，形成所述初生丝；箱体的温度为295℃，纺丝组件压力为13MPa。
(3)对所述初生丝进行拉伸热定型处理后得到所述聚酰胺共混纤维。
其中，拉伸热定型是在两对热辊上完成，所述的拉伸倍数4.0倍，热定型温度为180℃。
将聚酰胺共混纤维编织袜带，用酸性染料进行染色。
所得产品性能列于表1、表2。
实施例二
(1)将聚酰胺56树脂与聚酰胺66树脂按照30:70(质量比)比例在高速混合机中混合均匀，然后在真空转鼓干燥机中进行干燥，干燥温度为115℃，干燥时间为12h；
聚酰胺56树脂的相对粘度为2.6，聚酰胺66树脂的相对粘度为2.6，干燥后切片含水305ppm。
(2)将共混聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺熔体，通过喷丝头挤出，形成初生丝；
所述加热是在螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机优选分为五区加热；其中，一区温度为230℃；二区温度为280℃；三区温度为290℃；四区温度为300℃；五区温度为295℃；
其中纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺熔体经纺丝箱体的喷丝头喷出，形成所述初生丝；箱体的温度为293℃，纺丝组件压力为15MPa。
(3)对所述初生丝进行拉伸热定型处理后得到所述聚酰胺共混纤维。
其中，拉伸热定型是在两对热辊上完成，所述的拉伸倍数3.5倍，热定型温度为160℃。
将聚酰胺共混纤维编织袜带，用酸性染料进行深色染色。
所得产品性能列于表1、表2。
实施例三
(1)将聚酰胺56树脂与聚酰胺66树脂按照40:60(质量比)比例在高速混合机中混合均匀，然后在真空转鼓干燥机中进行干燥，干燥温度为95℃，干燥时间为25h；
聚酰胺56树脂的相对粘度为2.4，聚酰胺66树脂的相对粘度为2.4，干燥后切片含水280ppm。
(2)将共混聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺熔体，通过喷丝头挤出，形成初生丝；
所述加热是在螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机优选分为五区加热；其中，一区温度为245℃；二区温度为265℃；三区温度为275℃；四区温度为295℃；五区温度为300℃；
其中纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺熔体经纺丝箱体的喷丝头喷出，形成所述初生丝；箱体的温度为292℃，纺丝组件压力为11MPa。
(3)对所述初生丝进行拉伸热定型处理后得到所述聚酰胺共混纤维。
其中，拉伸热定型是在两对热辊上完成，所述的拉伸倍数3.4倍，热定型温度为150℃。
将聚酰胺共混纤维编织袜带，用酸性染料进行深色染色。
所得产品性能列于表1、表2。
实施例四
(1)将聚酰胺56树脂与聚酰胺66树脂按照50:50(质量比)比例在高速混合机中混合均匀，然后在真空转鼓干燥机中进行干燥，干燥温度为105℃，干燥时间为20h；
聚酰胺56树脂的相对粘度为2.5，聚酰胺66树脂的相对粘度为2.5，干燥后切片含水400ppm。
(2)将共混聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺熔体，通过喷丝头挤出，形成初生丝；
所述加热是在螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机优选分为五区加热；其中，一区温度为235℃；二区温度为275℃；三区温度为285℃；四区温度为295℃；五区温度为290℃；
其中纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺熔体经纺丝箱体的喷丝头喷出，形成所述初生丝；箱体的温度为290℃，纺丝组件压力为12MPa。
(3)对所述初生丝进行拉伸热定型处理后得到所述聚酰胺共混纤维。
所述拉伸热定型是在两对热辊上完成，所述的拉伸倍数3.0倍，热定型温度为170℃。
将聚酰胺共混纤维编织袜带，用酸性染料进行深色染色。
所得产品性能列于表1、表2。
实施例五
(1)将聚酰胺56树脂与聚酰胺6树脂按照30:70(质量比)比例在高速混合机中混合均匀，然后在真空转鼓干燥机中进行干燥，干燥温度为108℃，干燥时间为14h；
聚酰胺56树脂的相对粘度为2.7，聚酰胺6树脂的相对粘度为2.8，干燥后切片含水280ppm。
(2)将共混聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺熔体，通过喷丝头挤出，形成初生丝；
所述加热是在螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机优选分为五区加热；其中，一区温度为245℃；二区温度为270℃；三区温度为295℃；四区温度为305℃；五区温度为298℃；
其中纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺熔体经纺丝箱体的喷丝头喷出，形成所述初生丝；箱体的温度为280℃，纺丝组件压力为11MPa。
(3)对所述初生丝进行拉伸热定型处理后得到所述聚酰胺共混纤维。
所述拉伸热定型是在两对热辊上完成，所述的拉伸倍数2.8倍，热定型温度为150℃。
将聚酰胺共混纤维编织袜带，用酸性染料进行深色染色。
所得产品性能列于表1、表2。
实施例六
(1)将聚酰胺56树脂、聚酰胺66树脂与聚酰胺6按照30:60:10(质量比)比例在高速混合机中混合均匀，然后在真空转鼓干燥机中进行干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为15h；
聚酰胺56树脂的相对粘度为2.6，聚酰胺66树脂的相对粘度为2.8，聚酰胺6树脂的相对粘度为2.7，干燥后切片含水200ppm。
(2)将共混聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺熔体，通过喷丝头挤出，形成初生丝；
所述加热是在螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机优选分为五区加热；其中，一区温度为250℃；二区温度为280℃；三区温度为285℃；四区温度为290℃；五区温度为295℃；
其中纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺熔体经纺丝箱体的喷丝头喷出，形成所述初生丝；箱体的温度为295℃，纺丝组件压力为14MPa。
(3)对所述初生丝进行拉伸热定型处理后得到所述聚酰胺共混纤维。
所述拉伸热定型是在两对热辊上完成，所述的拉伸倍数3.8倍，热定型温度为160℃。
将聚酰胺共混纤维编织袜带，用酸性染料进行深色染色。
所得产品性能列于表1、表2。
对比例一
(1)将聚酰胺66树脂在真空转鼓干燥机中进行干燥，干燥温度为115℃，干燥时间为16h；聚酰胺66树脂的相对粘度为2.7，干燥后切片含水350ppm。
(2)将聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺熔体，通过喷丝头挤出，形成初生丝；加热是在螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机优选分为五区加热；其中，一区温度为250℃；二区温度为280℃；三区温度为285℃；四区温度为290℃；五区温度为295℃；
其中纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺熔体经纺丝箱体的喷丝头喷出，形成所述初生丝；箱体的温度为288℃，纺丝组件压力为16MPa。
(3)对所述初生丝进行拉伸热定型处理后得到所述聚酰胺共混纤维。
所述拉伸热定型是在两对热辊上完成，所述的拉伸倍数3.5倍，热定型温度为165℃。
将聚酰胺共混纤维编织袜带，用酸性染料进行深色染色。
所得产品性能列于表1、表2。
对比例二
(1)将聚酰胺6树脂在真空转鼓干燥机中进行干燥，干燥温度为85℃，干燥时间为25h；步骤(1)聚酰胺6树脂的相对粘度为2.6，干燥后切片含水320ppm。
(2)将聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺熔体，通过喷丝头挤出，形成初生丝；加热是在螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机优选分为五区加热；其中，一区温度为240℃；二区温度为270℃；三区温度为275℃；四区温度为280℃；五区温度为275℃；
其中纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺熔体经纺丝箱体的喷丝头喷出，形成所述初生丝；箱体的温度为278℃，纺丝组件压力为12MPa。
(3)对所述初生丝进行拉伸热定型处理后得到所述聚酰胺共混纤维。
所述拉伸热定型是在两对热辊上完成，所述的拉伸倍数3.6倍，热定型温度为180℃。
将聚酰胺共混纤维编织袜带，用酸性染料进行深色染色。
所得产品性能列于表1、表2。
对比例三
(1)将聚酰胺6树脂与聚酰胺66树脂按照30:70(质量比)比例在高速混合机中混合均匀，然后在真空转鼓干燥机中进行干燥，干燥温度为118℃，干燥时间为10h；聚酰胺6树脂的相对粘度为2.7，聚酰胺66树脂的相对粘度为2.7，干燥后切片含水380ppm。
(2)将共混聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺熔体，通过喷丝头挤出，形成初生丝；步骤(2)中的加热是在螺杆挤出机中进行的，该螺杆挤出机优选分为五区加热；其中，一区温度为255℃；二区温度为290℃；三区温度为305℃；四区温度为295℃；五区温度为290℃；
其中纺丝过程包括如下步骤：
将所述聚酰胺熔体经纺丝箱体的喷丝头喷出，形成所述初生丝；箱体的温度为288℃，纺丝组件压力为17MPa。
(3)对所述初生丝进行拉伸热定型处理后得到所述聚酰胺共混纤维。
所述拉伸热定型是在两对热辊上完成，所述的拉伸倍数3.7倍，热定型温度为140℃。
将聚酰胺共混纤维编织袜带，用酸性染料进行深色染色。
所得产品性能列于表1、表2。
表1实施例与对比例中产品的部分性能
表2实施例与对比例中产品的部分性能
由表1、表2可知，含有聚酰胺56树脂的聚酰胺共混纤维可提高聚酰胺6、聚酰胺66或聚酰胺6/66混合纤维的柔软性、吸湿性以及低温易染性，含有聚酰胺56树脂的聚酰胺共混纤维在较低温度(55-75℃)时，依然具有较高的染色深度和上染率。
Claims (8)
1.一种聚酰胺共混纤维，所述聚酰胺共混纤维含有聚酰胺6、聚酰胺66中至少一种，其特征在于，所述聚酰胺共混纤维还含有聚酰胺56；所述聚酰胺共混纤维中聚酰胺56的重量份数为5-50，聚酰胺6和/或聚酰胺66的重量份数为50-95。
2.根据权利要求1所述的一种聚酰胺共混纤维，其特征在于，所述聚酰胺共混纤维的初始模量为20-60cN/dtex，回潮率为4.0-8.0％，酸性染料染色的上染率为90-100％，染色温度为40-90℃。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种聚酰胺共混纤维，其特征在于，所述聚酰胺共混纤维的纤度为1.0-3000dtex，断裂强度为2.0‐10.0cN/dtex，断裂伸长率为10-65％。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的聚酰胺共混纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将两种及其以上聚酰胺树脂原料按照比例在高速混合机中混合均匀，然后在真空转鼓干燥机或连续氮气充填干燥机中进行干燥，干燥温度为80-120℃，干燥时间为5-30h；
(2)将共混聚酰胺树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺熔体，通过喷丝头挤出，形成初生丝；
(3)对所述初生丝进行拉伸热定型处理后得到所述聚酰胺纤维。
5.根据权利要求4所述的聚酰胺共混纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述聚酰胺树脂的相对粘度为2.3-3.6，干燥后的聚酰胺树脂的含水率≤1000ppm。
6.根据权利要求4-5任一项所述的聚酰胺共混纤维的制备方法，其特征在于，
所述步骤(2)中的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；
其中，一区温度为180-280℃，二区温度为230-300℃，三区温度为240-320℃，四区温度为250-310℃，五区温度为270-300℃；所述二区温度大于所述一区温度，所述三区温度、所述四区温度和/或所述五区温度大于所述一区温度和/或所述二区温度；
所述步骤(2)中的纺丝过程包括如下步骤：将所述聚酰胺熔体经纺丝箱体的喷丝头喷出，形成所述初生丝；
所述纺丝箱体的温度为260-310℃，所述纺丝箱体的纺丝组件压力为10-20MPa。
7.根据权利要求4-6任一项所述的聚酰胺共混纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中拉伸热定型是在两对热辊上完成，所述的拉伸倍数2-7倍，所述热定型温度为100-240℃。
8.权利要求1-3任一项所述的聚酰胺共混纤维在制备民用长丝、工业丝、膨体变形纱、单丝与短纤维上的应用。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114148066A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-08 | 厦门长塑实业有限公司 | 一种切丝用聚酰胺薄膜、纺织用聚酰胺薄膜切丝纤维及其制备方法 |
| CN115449069A (zh) * | 2021-06-09 | 2022-12-09 | 上海凯赛生物技术股份有限公司 | 一种共聚酰胺树脂、共聚酰胺纤维及其制备方法和应用 |
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2017
- 2017-12-14 CN CN201711339200.XA patent/CN109957854A/zh active Pending
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Address after: Majik Park, Wusu Industrial Park, Tacheng District, Xinjiang Uygur Autonomous Region Applicant after: CATHAY (WUSU) BIOMATERIAL Co.,Ltd. Applicant after: CATHAY R&D CENTER Co.,Ltd. Applicant after: CATHAY INDUSTRIAL BIOTECH Ltd. Address before: 833000 Majik Park of Wusu Industrial Park in Tacheng Area of Xinjiang Uygur Autonomous Region Applicant before: CATHAY (WUSU) BIOMATERIAL Co.,Ltd. Applicant before: CATHAY R&D CENTER Co.,Ltd. Applicant before: CATHAY INDUSTRIAL BIOTECH Ltd. |
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