CN113308756A - 超细多孔锦纶6纤维及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超细多孔锦纶6纤维，包括纤维本体，所述纤维本体为纯锦纶6，纤维本体的直径小于1μm，其孔隙率为15%～30%。还涉及超细多孔锦纶6纤维的制备方法，包含熔融共混、静电牵伸和三相分离三个部分。采用熔融、静电纺丝和三相分离的方法，同时避免了溶液静电纺丝溶剂使用的问题和熔体静电纺丝纤维直径粗的问题，可以制备出纳米级锦纶6纤维，同时利用改性二氧化硅提高了其与聚酰胺的相容性，并且能利用二氧化硅对锦纶6纤维进行制孔；制孔剂和牺牲相材料的去除采用了不溶解锦纶，但对改性二氧化硅和醋酸丁酸纤维素溶解性较好的丙酮；本发明提出的方法生产成本较低，生产工艺简单，易于实现大规模的生产，可应用于过滤和水处理等领域。
Description
技术领域
本发明涉及功能纤维材料技术领域，尤其是一种超细多孔锦纶6纤维及制备方法。
背景技术
锦纶纤维是聚酰胺类纤维，由于其优异的力学性能而广泛应用，一般认为锦纶强力在常见化学纤维中最强，锦纶纤维的耐磨性为棉纤维的10倍，粘胶的50倍。而由于聚酰胺分子结构中具有大量的—CH2—，易于弯曲，这一结构导致锦纶纤维具有较高的弹性。但也由于其非晶体区的分子倾向于无规则的纠缠态，因而纺丝时难以通过牵伸倍数的提高降低纤维的直径，常见锦纶纤维的直径大多在1微米以上，并且聚酰胺纤维的密度约为1.15 g/cm，易于沉入水中。
多孔材料也是当今研究的热点之一，多孔材料是在纤维表面或纤维内部形成凹凸不平的状态，这将有利于提高材料的扩散性、存储能力和比表面积，这对需要大的接触面积的应用十分有利。有研究表明，在过滤领域，多孔结构将极大增大吸附量，同时纤维内孔隙的存在，还将显著降低了纤维的密度。
高分子共混体系多数是不相容的共混体系，最常见的是呈两相结构。两种高分子材料，一般是一种分散相液滴悬浮在另外一种高分子材料中，即是连续相。二者在共混加工过程中，受到加工条件的影响，可以获得多种类型的分散相形态，如长条形、长带状、椭球形和球形等。
利用三相共混体系可形成双重海岛状纤维，并通过去除两种材料降低主体纤维材料的直径，同时能形成孔隙结构。
另外，静电纺丝制备的纤维与传统纺丝法制得的纤维相比，表现出优异的性能，如：纤维直径小，这种直径小的纤维形成的纤维膜在吸附性能、过滤阻隔性能以及力学性能（如硬度、拉伸强度）等方面表现优异，因此可以应用于原子工业、净化工业等领域中的吸附材料和过滤材料。但目前常见的熔融静电纺丝得到的纤维直径大多较粗，相比于工业熔融纺丝或者熔喷纺丝来说并无优势。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种超细多孔锦纶6纤维。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超细多孔锦纶6纤维，包括纤维本体，所述纤维本体为纯锦纶6，纤维本体的直径小于1μm，其孔隙率为15%～30%。
本发明要解决的另一个技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种超细多孔锦纶6纤维的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超细多孔锦纶6纤维的制备方法，包括如下工艺步骤：
a. 熔融共混：
将锦纶6 和制孔剂混合，加入熔融炉熔融得到熔融混合物，对熔融混合物进行切片；
b. 静电牵伸：
将醋酸丁酸纤维素加入到切片后的熔融混合物中，两者一同放入螺杆挤出机中，经螺杆熔融造粒，由螺杆推进经静电纺丝机构进行牵伸，得到复配纤维束；
c. 三相分离：
将复配纤维束经过丙酮溶液，循环若干次，得到超细多孔锦纶6纤维。
三相分离是锦纶6和制孔剂（C9H23NO3Si-SiO2）相互作用力比锦纶6与醋酸丁酸纤维素的作用力大，形成了锦纶6均匀包含制孔剂，再与醋酸丁酸纤维素形成两相结构的三相共混高分子形态；丙酮作为脂肪族酮类溶剂与锦纶6不相容，但与醋酸丁酸纤维素可以相容，并且可以去除制孔剂（C9H23NO3Si-SiO2）等有机硅材料，形成仅有锦纶6成分的超细多孔锦纶6纤维。
进一步地限定，所述步骤（a）中制孔剂为改性二氧化硅，其组成为C9H23NO3Si-SiO2。
制孔剂（C9H23NO3Si-SiO2）结构中含有大量的N、O原子，可以与锦纶6（聚氨酰）中的酰胺基团形成氢键，与聚酰胺的相容性较好。
进一步地限定，所述步骤（a）中锦纶6的含量为制孔剂含量的9：1～4：1。
进一步地限定，所述步骤（b）熔融混合物中锦纶6的含量为醋酸丁酸纤维素含量的5：1～3：1。
进一步地限定，所述步骤（c）中静电纺丝机构的纺丝电压为15kV，其喷丝板纺丝距离为20cm，纺丝挤压速度为1～5mL/min。
进一步地限定，所述步骤（c）中复配纤维束经过丙酮溶液的时间为5min。
本发明的有益效果是：本发明采用熔融、静电纺丝和三相分离的方法，同时避免了溶液静电纺丝溶剂使用的问题和熔体静电纺丝纤维直径粗的问题，可以制备出纳米级锦纶6纤维，同时利用改性二氧化硅提高了其与聚酰胺的相容性，并且能利用二氧化硅对锦纶6纤维进行制孔；制孔剂和牺牲相材料的去除采用了不溶解锦纶，但对改性二氧化硅和醋酸丁酸纤维素溶解性较好的丙酮；本发明提出的方法生产成本较低，生产工艺简单，易于实现大规模的生产，可应用于过滤和水处理等领域。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明超细多孔锦纶6纤维的制备原理图。
图2是本发明实施例1的超细多孔锦纶6纤维的SEM图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，锦纶6和C9H23NO3Si-SiO2相互作用力比锦纶6与醋酸丁酸纤维素的作用力大，形成了锦纶6均匀包含制孔剂，与醋酸丁酸纤维素形成两相结构的三相共混高分子形态，纺成三相纤维束，丙酮作为脂肪族酮类溶剂与锦纶6不相容，但与醋酸丁酸纤维素可以相容，并且可以去除C9H23NO3Si-SiO2等有机硅材料，形成仅有锦纶6成分的超细多孔锦纶6纤维。
实施例1
分别称取锦纶6原料 90g、改性二氧化硅10g加入熔融炉熔融，加热到280℃，得到熔融混合物，对熔融混合物进行切片；称取18g醋酸丁酸纤维素，与上述切片共同加入到双螺杆挤出机中，加热至270℃，并在在螺杆挤压头端施加静电电压15kV, 控制挤出速度为2mL/min，通过牵伸装置牵伸，得到复配纤维束，纤维束经过在100mL的丙酮溶液中，循环5min，得到多孔超细锦纶6丝束。
如图2所示，本实施例得到的多孔超细锦纶6丝束，纤维本体的直径小于1μm，其孔隙率为25%。
实施例2
分别称取锦纶6原料 80g、改性二氧化硅20g加入熔融炉熔融,加热到280℃，得到熔融混合物，对熔融混合物进行切片；称取18g醋酸丁酸纤维素，与上述切片共同加入到双螺杆挤出机中，加热至270℃，并在在螺杆挤压头端施加静电电压15kV, 控制挤出速度为5mL/min,通过牵伸装置牵伸，得到复配纤维束，纤维束经过在100mL的丙酮溶液中，循环5min，得到多孔超细锦纶6丝束。
实施例3
分别称取锦纶6原料 90g、改性二氧化硅20g加入熔融炉熔融, 加热到280℃，得到熔融混合物，对熔融混合物进行切片；称取30g醋酸丁酸纤维素，与上述切片共同加入到双螺杆挤出机中，加热至270℃，并在在螺杆挤压头端施加静电电压15kV, 控制挤出速度为1mL/min，通过牵伸装置牵伸，得到复配纤维束，纤维束经过在100mL的丙酮溶液中，循环5min，得到多孔超细锦纶6丝束。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种超细多孔锦纶6纤维，包括纤维本体，其特征在于：所述纤维本体为纯锦纶6，纤维本体的直径小于1μm，其孔隙率为15%～30%。
2.一种超细多孔锦纶6纤维的制备方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
a. 熔融共混：
将锦纶6 和制孔剂混合，加入熔融炉熔融得到熔融混合物，对熔融混合物进行切片；
b. 静电牵伸：
将醋酸丁酸纤维素加入到切片后的熔融混合物中，两者一同放入螺杆挤出机中，经螺杆熔融造粒，由螺杆推进经静电纺丝机构进行牵伸，得到复配纤维束；
c. 三相分离：
将复配纤维束经过丙酮溶液，循环若干次，得到超细多孔锦纶6纤维。
3.根据权利要求2所述的一种超细多孔锦纶6纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（a）中制孔剂为改性二氧化硅，其组成为C9H23NO3Si-SiO2。
4.根据权利要求2所述的一种超细多孔锦纶6纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（a）中锦纶6的含量为制孔剂含量的9：1～4：1。
5.根据权利要求2所述的一种超细多孔锦纶6纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（b）熔融混合物中锦纶6的含量为醋酸丁酸纤维素含量的5：1～3：1。
6.根据权利要求2所述的一种超细多孔锦纶6纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（c）中静电纺丝机构的纺丝电压为15kV，其喷丝板纺丝距离为20cm，纺丝挤压速度为1～5mL/min。
7.根据权利要求2所述的一种超细多孔锦纶6纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（c）中复配纤维束经过丙酮溶液的时间为5min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210827 |