CN114574994A - 一种低成本生物基复合纤维及制备方法和用途 - Google Patents

一种低成本生物基复合纤维及制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低成本生物基复合纤维及制备方法和用途。本发明的复合纤维包括芯层和包覆在芯层外的皮层，所述芯层的材料为尼龙56，所述皮层的材料为尼龙66，所述复合纤维的横截面中，所述芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(20～80)∶(20～80)。制备方法包括：分别制备尼龙66切片和尼龙56切片；将尼龙66切片和尼龙56切片进行熔融挤出复合纺丝，使尼龙56形成芯层，尼龙66形成皮层，得到低成本生物基复合纤维。本发明的复合纤维的力学性能与尼龙66纤维相当，且柔软性更好，生产成本低，能够满足一些低成本尼龙66纤维应用场合，如汽车安全气囊，尼龙工业丝等领域；还属于生物基复合纤维，符合当今低碳绿色环保的发展潮流。

Description

一种低成本生物基复合纤维及制备方法和用途
技术领域
本发明属于复合纤维技术领域，具体地说，涉及一种低成本生物基复合纤维及制备方法和用途。
背景技术
尼龙66又称锦纶66、聚酰胺-66、聚已二酰己二胺，由己二胺和己二酸缩聚制得。尼龙66具有强度高、刚性好、抗冲击、耐油及耐化学品、耐磨和自润滑等优点，尤其是硬度、刚性、耐热性和蠕变性能更佳,因此综合性能好，而且原料易得，可用作工程塑料，机械附件如齿轮、润滑轴承，代替有色金属材料做机器外壳、汽车发动机叶片等，也可用于制合成纤维。因此尼龙66广泛应用于工业、服装、装饰、工程塑料等领域。
生产聚酰胺的起始原料主要来自石油，少量来自煤和植物原料。尼龙66又称聚己二酰己二胺，它的单体己二酸、己二胺和聚酰胺6的单体己内酰胺均主要来自苯加氢制得的环己烷，少部分来自苯酚。作为聚酰胺纤维，尼龙66的来源主要依靠石油，但作为不可再生资源，石油不仅面临资源枯竭的隐患，在应用过程中还会同时触发众多环境问题。另外，由于尼龙66的价格较高，限制了其进一步的广泛应用。因此，如何制备出更低成本、更环保，且具有尼龙66制备的纤维的特性的复合纤维，是目前亟待解决的问题。
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，提供一种低成本生物基复合纤维及制备方法和用途。本发明的复合纤维的力学性能与尼龙66纤维相当，且柔软性更好，生产成本低，能够满足一些低成本尼龙66纤维应用场合，如汽车安全气囊，尼龙工业丝等领域；还属于生物基复合纤维，符合当今低碳绿色环保的发展潮流。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
本发明的第一目的是提供一种低成本生物基复合纤维，复合纤维包括芯层和包覆在芯层外的皮层，所述芯层的材料为尼龙56，所述皮层的材料为尼龙66。
尼龙56是生物基化学纤维材料，从天然生物中提取而来，是一种可持续利用的环保材料。与尼龙66相比，尼龙56的价格较低，且与尼龙66同属于尼龙系列，相容性较好。
本发明的复合纤维为皮芯型结构，以生物基聚酰胺56(尼龙56)作为复合纤维的芯层，聚酰胺66(尼龙66)作为复合纤维的皮层。尼龙66作为皮层，使复合纤维能够外在表现尼龙66纤维的耐磨、强度高、抗冲击、刚性好等特性；生物基尼龙56作为芯层，还可以增加复合纤维整体的柔软性，使复合纤维的初始模量更低，手感更好。
与成本价格较高、来源自石油的尼龙66纤维相比，尼龙56的价格较低，且为生物基尼龙；本发明的复合纤维不但可以保留尼龙66纤维的性能，还可以大大降低生产成本。如此，一方面，复合纤维的生产成本降低，能够满足一些低成本尼龙66纤维应用场合，如汽车安全气囊，尼龙工业丝等领域；另一方面，由于采用了生物基尼龙56，复合纤维还属于生物基复合纤维，符合当今低碳绿色环保的发展潮流。
进一步的方案，所述复合纤维的横截面中，所述芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(20～80)∶(20～80)；
优选的，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(30～60)∶(40～70)；
优选的，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(50～60)∶(40～50)；
优选的，所述芯层与所述皮层为同心型结构；更优选同心圆型实心结构。
本发明中，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值在(20～80)∶(20～80)范围内时，成纤性好，能够使复合纤维的强度等力学性能达到与尼龙66纤维相当的程度，另外还可以提高复合纤维的柔软性。
与纯的尼龙66纤维相比，本发明的复合纤维的成本能够大大降低。尼龙66的价格为42000元/吨，尼龙56的价格为26500元/吨，复合纤维芯中含尼龙56，可以显著降低复合纤维的成本。
进一步的方案，复合纤维的拉伸强度为3.5CN/dtex～5.0CN/dtex，所述复合纤维的断裂伸长率为20％～35％，初始模量为40-50cN.dtex-1。
本发明的复合纤维的拉伸强度可达到与尼龙66纤维相当的水平，且初始模量更低，纤维的柔软性更好，手感更佳，提高穿着的舒适性。
本发明的第二目的是提供一种如上所述的低成本生物基复合纤维的制备方法，包括：
分别制备尼龙66切片和尼龙56切片；
将尼龙66切片和尼龙56切片进行熔融挤出复合纺丝，使尼龙56形成芯层，尼龙66形成皮层，得到低成本生物基复合纤维。
进一步的方案，所述尼龙56切片的制备方法包括：
(1)将生物基1，5戊二胺和己二酸配成尼龙盐水溶液，所述尼龙盐水溶液中尼龙盐的质量分数为30-50％；加入抗氧剂，进行搅拌，升温到140-150℃，进行浓缩，浓缩后的尼龙盐水溶液中，尼龙盐的质量分数为85-88％；
(2)将浓缩后的尼龙盐水溶液升温至230-240℃，加压至2.5-3.0MPa，反应40-60分钟，脱出大部分水分，得到预聚物，压力降至正常；
(3)将所得预聚物升温至270-280℃，抽真空使真空度保持在30-60Pa，进行缩聚反应，特性粘数达到2.4～2.5时，解除真空，充氮气，铸带，切粒，真空干燥，得到尼龙56切片；
优选的，将生物基1，5戊二胺和己二酸配成尼龙盐水溶液时，1，5戊二胺和己二酸的摩尔比为1：1；
优选的，所述尼龙盐水溶液的PH值调节至9-10，温度控制在40-50℃，优选40-45℃。
真空干燥的条件包括：温度为105℃～115℃，真空度为35-70Pa，干燥时间为12-16h，含水率小于50PPm；
优选的，所述抗氧剂包括抗氧剂1098，所述抗氧剂的质量浓度为20-50PPM，优选30-40PPM。
本发明中测定所制备的尼龙56的相对粘度的方法包括以下步骤：
将纯度为99.8％分析纯硫酸作为溶剂；
将所述尼龙56切片加入到所述溶剂中，配置成含量为0.05g/dL的溶液；
在25℃条件下，应用乌氏黏度剂测定所述尼龙56物的相对粘度。
进一步的方案，所述尼龙66切片的制备方法包括：
(1)称量原料尼龙66，放入高速搅拌机中，加入消光剂，所述消光剂的加入量为尼龙66质量的0.2-0.4％，
(2)将(1)中混合好的物料置于双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、真空干燥，即得半消光的尼龙66切片。
所述的双螺杆挤出机的温度设定范围为255～270℃，螺杆转速为450～550rpm，双螺杆挤出机的各区的温度为：一区温度：255～260℃，二区温度：260～265℃，三区温度：265～270℃，四区温度：270～275℃，五区温度：275～270℃，六区温度：270～265℃，七区温度：265～270℃；
所述的双螺杆挤出机的长径比为42：1-60：1。
优选的，进行真空干燥的温度为95℃～105℃，时间为16h～24h；
优选的，所述的消光剂为二氧化钛，纯度99.0-99.9％，类型为锐钛型，粒度150-300纳米；
优选的，作为原料的尼龙66的相对粘度为2.40-2.50，优选2.40-2.45。
进一步的方案，将尼龙66切片和尼龙56切片进行熔融挤出复合纺丝的方法包括：
采用纺丝-拉伸一步法进行复合纺丝，复合纺丝的工艺条件包括：
针对所述芯层：组分的温度为270℃～280℃，螺杆压力为10MPa～12MPa，
针对所述皮层：组分的温度为280℃～290℃，螺杆压力为8.0MPa～10.0MPa，
优选的，纺丝速度为1000m/min～2000m/min；
优选的，拉伸倍数为4.0倍～5.0倍；
优选的，复合纺丝过程中冷却方式为空气冷却，吹风方式采用侧吹风，吹风速率为4m/min～5m/min。
本发明的第三目的是提供一种如上所述的复合纤维在制备工业丝、服装、安全防护产品中的用途；
优选的，在制备耐磨服装、汽车安全气囊中的用途。
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、本发明的复合纤维为皮芯型结构，以生物基聚酰胺56(尼龙56)作为复合纤维的芯层，聚酰胺66(尼龙66)作为复合纤维的皮层。尼龙66作为皮层，使复合纤维能够外在表现尼龙66纤维的耐磨、强度高、抗冲击、刚性好等特性；生物基尼龙56作为芯层，还可以增加复合纤维整体的柔软性，使复合纤维的初始模量更低，手感更好。
2、与成本价格较高、来源自石油的尼龙66纤维相比，尼龙56的价格较低，且为生物基尼龙；本发明的复合纤维不但可以保留尼龙66纤维的性能，还可以大大降低生产成本。如此，一方面，复合纤维的生产成本降低，能够满足一些低成本尼龙66纤维应用场合，如汽车安全气囊，尼龙工业丝等领域；另一方面，由于采用了生物基尼龙56，复合纤维还属于生物基复合纤维，符合当今低碳绿色环保的发展潮流。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1是本发明的低成本生物基复合纤维的横截面结构示意图；
其中，1为尼龙56制成的芯层，2为尼龙66制成的皮层。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
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中的附图，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。
拉伸强度，断裂伸长率及初始模量的测试标准为：ISO11566-1996；
测定尼龙56(或尼龙66)相对粘度的方法包括以下步骤：
将纯度为99.8％分析纯硫酸作为溶剂；
将所述尼龙56切片(或尼龙66)加入到所述溶剂中，配置成含量为0.05g/dL的溶液；
在25℃条件下，应用乌氏黏度剂测定所述尼龙56(或尼龙66)的相对粘度。
实施例1
1.1半消光的尼龙66切片的制备
(1)称量原料尼龙66切片(白色颗粒，相对粘度2.40)，放入高速搅拌机中，加入消光剂二氧化钛(纯度99.9％，类型为锐钛型，粒度300纳米)，二氧化钛的添加量为尼龙66质量的0.2％，100rpm低速搅拌10分钟，取出，待用；
(2)将上述(1)混合好的物料置于长径比为42：1双螺杆挤出机的主喂料口，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、真空干燥，得到干燥后的半消光的尼龙66。
双螺杆挤出机的温度设定范围为255～270℃，螺杆转速为450rpm，双螺杆挤出机的各区的温度为：一区温度：255℃，二区温度：260℃，三区温度：265℃，四区温度：270℃，五区温度：275℃，六区温度：270℃，七区温度：265℃；
其中，所述真空干燥的温度为95℃，真空干燥的持续时间为16h，真空度30Pa,干燥后尼龙66切片的含水率＜50PPm。
1.2生物基尼龙56切片的制备
(1)将生物基1，5戊二胺、己二酸(摩尔比为1：1)配成尼龙盐水溶液，所述尼龙盐水溶液中尼龙盐的质量分数为30％,PH值调节至10，温度控制在45℃，加入抗氧剂1098，所述抗氧剂1098的质量浓度为20PPM，开启搅拌，搅拌速度为80RPM，搅拌15分钟，升温到140℃，进行浓缩，浓缩后的尼龙盐水溶液中，尼龙盐的质量分数为85％；
(2)将浓缩后的尼龙盐水溶液升温至230℃，加压至2.5MPa，反应40分钟，脱出大部分水分，得到预缩聚物，压力降至正常；
(3)将所得预聚物升温至270℃，抽真空30分钟，真空度保持在30Pa，进行缩聚反应40分钟，相对粘度为2.4时，解除真空，充氮气2公斤/cm2压力，铸带，切粒，真空干燥，得到干燥后的尼龙56切片；
真空干燥的条件包括：温度为105℃，真空度达到35Pa，进行干燥持续时间为12h，干燥后的尼龙56切片的含水率小于50PPm。
1.3利用尼龙66切片和尼龙56切片进行复合纺丝
复合纺丝的过程采用纺丝-拉伸一步法实现，拉伸倍数的取值范围为4倍；芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值的取值范围为：40∶60；纺丝规格为75D/36f。
复合纺丝的工艺条件包括：
针对所述芯层：组分的温度为270℃～280℃，螺杆压力为10MPa，
针对所述皮层：组分的温度为280℃～290℃，螺杆压力为8.0MPa，
纺丝速度的取值范围为1500m/min；
风方式采用侧吹风，吹风速率的取值范围为5m/min。
本实施例制备的复合纤维的性能参数见表1。
实施例2
2.1半消光的尼龙66切片的制备
(1)称量原料尼龙66切片(白色颗粒，相对粘度2.40)，放入高速搅拌机中，加入消光剂二氧化钛(纯度99.9％，类型为锐钛型，粒度300纳米)，二氧化钛的添加量为尼龙66质量的0.3％，100rpm低速搅拌10分钟，取出，待用；
(2)将上述(1)混合好的物料置于长径比为42：1双螺杆挤出机的主喂料口，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、真空干燥，得到干燥后的半消光的尼龙66。
双螺杆挤出机的温度设定范围为255～270℃，螺杆转速为500rpm，双螺杆挤出机的各区的温度为：一区温度：255℃，二区温度：260℃，三区温度：265℃，四区温度：270℃，五区温度：275℃，六区温度：270℃，七区温度：265℃；
其中，所述真空干燥的温度为95℃，真空干燥的持续时间为16h，真空度30Pa,干燥后尼龙66切片的含水率＜50PPm。
2.2生物基尼龙56切片的制备
(1)将生物基1，5戊二胺、己二酸(摩尔比为1：1)配成尼龙盐水溶液，所述尼龙盐水溶液中尼龙盐的质量分数为40％,PH值调节至10，温度控制在45℃，加入抗氧剂1098，所述抗氧剂1098的质量浓度为20PPM，开启搅拌，搅拌速度为80RPM，搅拌15分钟，升温到140℃，进行浓缩，浓缩后的尼龙盐水溶液中，尼龙盐的质量分数为85％；
(2)将浓缩后的尼龙盐水溶液升温至230℃，加压至2.5MPa，反应40分钟，脱出大部分水分，得到预缩聚物，压力降至正常；
(3)将所得预聚物升温至270℃，抽真空30分钟，真空度保持在30Pa，进行缩聚反应40分钟，相对粘度为2.4时，解除真空，充氮气2公斤/cm2压力，铸带，切粒，真空干燥，得到干燥后的尼龙56切片；
真空干燥的条件包括：温度为105℃，真空度达到35Pa，进行干燥持续时间为12h，干燥后的尼龙56切片的含水率小于50PPm。
2.3利用尼龙66切片和尼龙56切片进行复合纺丝
复合纺丝的过程采用纺丝-拉伸一步法实现，拉伸倍数的取值范围为4倍；芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值的取值范围为：50∶50；纺丝规格为75D/36f。
复合纺丝的工艺条件包括：
针对所述芯层：组分的温度为270℃～280℃，螺杆压力为10MPa，
针对所述皮层：组分的温度为280℃～290℃，螺杆压力为8.0MPa，
纺丝速度的取值范围为1500m/min；
风方式采用侧吹风，吹风速率的取值范围为5m/min。
本实施例制备的复合纤维的性能参数见表1。
实施例3
3.1半消光的尼龙66切片的制备
(1)称量原料尼龙66切片(白色颗粒，相对粘度2.40)，放入高速搅拌机中，加入消光剂二氧化钛(纯度99.9％，类型为锐钛型，粒度300纳米)，二氧化钛的添加量为尼龙66质量的0.4％，100rpm低速搅拌10分钟，取出，待用；
(2)将上述(1)混合好的物料置于长径比为42：1双螺杆挤出机的主喂料口，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、真空干燥，得到干燥后的半消光的尼龙66。
双螺杆挤出机的温度设定范围为255～270℃，螺杆转速为550rpm，双螺杆挤出机的各区的温度为：一区温度：255℃，二区温度：260℃，三区温度：265℃，四区温度：270℃，五区温度：275℃，六区温度：270℃，七区温度：265℃；
其中，所述真空干燥的温度为95℃，真空干燥的持续时间为16h，真空度30Pa,干燥后尼龙66切片的含水率＜50PPm。
3.2生物基尼龙56切片的制备
(1)将生物基1，5戊二胺、己二酸(摩尔比为1：1)配成尼龙盐水溶液，所述尼龙盐水溶液中尼龙盐的质量分数为50％,PH值调节至10，温度控制在45℃，加入抗氧剂1098，所述抗氧剂1098的质量浓度为20PPM，开启搅拌，搅拌速度为80RPM，搅拌15分钟，升温到140℃，进行浓缩，浓缩后的尼龙盐水溶液中，尼龙盐的质量分数为85％；
(2)将浓缩后的尼龙盐水溶液升温至230℃，加压至2.5MPa，反应40分钟，脱出大部分水分，得到预缩聚物，压力降至正常；
(3)将所得预聚物升温至270℃，抽真空30分钟，真空度保持在30Pa，进行缩聚反应40分钟，相对粘度为2.4时，解除真空，充氮气2公斤/cm2压力，铸带，切粒，真空干燥，得到干燥后的尼龙56切片；
真空干燥的条件包括：温度为105℃，真空度达到35Pa，进行干燥持续时间为12h，干燥后的尼龙56切片的含水率小于50PPm。
3.3利用尼龙66切片和尼龙56切片进行复合纺丝
复合纺丝的过程采用纺丝-拉伸一步法实现，拉伸倍数的取值范围为4倍；芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值的取值范围为：60∶40；纺丝规格为75D/36f。
复合纺丝的工艺条件包括：
针对所述芯层：组分的温度为270℃～280℃，螺杆压力为10MPa，
针对所述皮层：组分的温度为280℃～290℃，螺杆压力为8.0MPa，
纺丝速度的取值范围为1500m/min；
风方式采用侧吹风，吹风速率的取值范围为5m/min。
本实施例制备的复合纤维的性能参数见表1。
对比例1
1.1半消光的尼龙66切片的制备
(1)(1)称量原料尼龙66切片(白色颗粒，相对粘度2.40)，放入高速搅拌机中，加入消光剂二氧化钛(纯度99.9％，类型为锐钛型，粒度300纳米)，二氧化钛的添加量为尼龙66质量的0.2％，低速搅拌10分钟，取出，待用；
(2)将上述(1)混合好的物料置于长径比为42：1双螺杆挤出机的主喂料口，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、真空干燥，得到干燥后的半消光的尼龙66。
双螺杆挤出机的温度设定范围为255～270℃，螺杆转速为450rpm，双螺杆挤出机的各区的温度为：一区温度：255℃，二区温度：260℃，三区温度：265℃，四区温度：270℃，五区温度：275℃，六区温度：270℃，七区温度：265℃；
其中，所述真空干燥的温度为95℃，真空干燥的持续时间为16h，真空度30Pa,干燥后尼龙66切片的含水率＜50PPm。
1.2纺丝-制备尼龙66纤维
纤维纺丝的过程采用纺丝-拉伸一步法实现，拉伸倍数的取值范围为4倍；纺丝规格为75D/36f。
复合纺丝的工艺条件包括：
组分的温度取值范围为280℃～290℃，螺杆压力的取值范围为8.0MPa，纺丝规格为75D/36f。
本对比例制备的复合纤维的性能参数见表1。
对比例2
2.1半消光的尼龙66切片的制备
(1)称量原料尼龙66切片(白色颗粒，相对粘度2.40)，放入高速搅拌机中，加入消光剂二氧化钛(纯度99.9％，类型为锐钛型，粒度300纳米)，二氧化钛的添加量为尼龙66质量的0.4％，100rpm低速搅拌10分钟，取出，待用；
(2)将上述(1)混合好的物料置于长径比为42：1双螺杆挤出机的主喂料口，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、真空干燥，得到干燥后的半消光的尼龙66。
双螺杆挤出机的温度设定范围为255～270℃，螺杆转速为550rpm，双螺杆挤出机的各区的温度为：一区温度：255℃，二区温度：260℃，三区温度：265℃，四区温度：270℃，五区温度：275℃，六区温度：270℃，七区温度：265℃；
其中，所述真空干燥的温度为95℃，真空干燥的持续时间为16h，真空度30Pa,干燥后尼龙66切片的含水率＜50PPm。
2.2生物基尼龙56切片的制备
(1)将生物基1，5戊二胺、己二酸(摩尔比为1：1)配成尼龙盐水溶液，所述尼龙盐水溶液中尼龙盐的质量分数为50％,PH值调节至10，温度控制在45℃，加入抗氧剂1098，所述抗氧剂1098的质量浓度为20PPM，开启搅拌，搅拌速度为80RPM，搅拌15分钟，升温到140℃，进行浓缩，浓缩后的尼龙盐水溶液中，尼龙盐的质量分数为85％；
(2)将浓缩后的尼龙盐水溶液升温至230℃，加压至2.5MPa，反应40分钟，脱出大部分水分，得到预缩聚物，压力降至正常；
(3)将所得预聚物升温至270℃，抽真空30分钟，真空度保持在30Pa，进行缩聚反应40分钟，相对粘度为2.4时，解除真空，充氮气2公斤/cm2压力，铸带，切粒，真空干燥，得到干燥后的尼龙56切片；
真空干燥的条件包括：温度为105℃，真空度达到35Pa，进行干燥持续时间为12h，干燥后的尼龙56切片的含水率小于50PPm。
2.3利用尼龙66切片和尼龙56切片进行复合纺丝
复合纺丝的过程采用纺丝-拉伸一步法实现，拉伸倍数的取值范围为4倍；芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值的取值范围为：15∶85；纺丝规格为75D/36f。
复合纺丝的工艺条件包括：
针对所述芯层：组分的温度为270℃～280℃，螺杆压力为10MPa，
针对所述皮层：组分的温度为280℃～290℃，螺杆压力为8.0MPa，
纺丝速度的取值范围为1500m/min；
风方式采用侧吹风，吹风速率的取值范围为5m/min。
本实施例制备的复合纤维的性能参数见表1。
表1复合纤维的性能指标表
Figure BDA0003558462890000111
注：初始模量可表示柔软度，初始模量越低，纤维越柔软。
由表1中可以看出，本发明的实施例1-3制备的复合纤维与对比例1制备的尼龙66纤维的拉伸强度相差不大，即复合纤维的力学性能与尼龙66纤维接近，断裂伸长率更高，说明复合纤维韧性更好；同时本发明方法制备的复合纤维的初始模量更低，说明柔软性更好，手感更好。另外，复合纤维比尼龙66纤维的成本更低且属于生物基复合纤维，绿色环保，能够更广泛的应用于训练服，汽车安全气囊，工业丝等方面。
对比例2中，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为15∶85，其断裂伸长率和初始模量与对比例1相当，断裂伸长率低于实施例1-3，初始模量远高于实施例1-3。
因此，本发明的芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值在(20～80)∶(20～80)范围内时，可以提高复合纤维的柔软性，低于该范围时柔软性改善不大。
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 (10)

1.一种低成本生物基复合纤维，其特征在于，复合纤维包括芯层和包覆在芯层外的皮层，所述芯层的材料为尼龙56，所述皮层的材料为尼龙66。
2.根据权利要求1所述的低成本生物基复合纤维，其特征在于，所述复合纤维的横截面中，所述芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(20～80)∶(20～80)；
优选的，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(30～60)∶(40～70)；
优选的，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(50～60)∶(40～50)；
优选的，所述芯层与所述皮层为同心型结构；更优选同心圆型实心结构。
3.根据权利要求1或2所述的低成本生物基复合纤维，其特征在于，复合纤维的拉伸强度为3.5CN/dtex～5.0CN/dtex，所述复合纤维的断裂伸长率为20％～35％，初始模量为:40-50cN.dtex-1。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述的低成本生物基复合纤维的制备方法，其特征在于，包括：
分别制备尼龙66切片和尼龙56切片；
将尼龙66切片和尼龙56切片进行熔融挤出复合纺丝，使尼龙56形成芯层，尼龙66形成皮层，得到低成本生物基复合纤维。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述尼龙56切片的制备方法包括：
(1)将生物基1，5戊二胺和己二酸配成尼龙盐水溶液，所述尼龙盐水溶液中尼龙盐的质量分数为30-50％；加入抗氧剂，进行搅拌，升温到140-150℃，进行浓缩，浓缩后的尼龙盐水溶液中，尼龙盐的质量分数为85-88％；
(2)将浓缩后的尼龙盐水溶液升温至230-240℃，加压至2.5-3.0MPa，反应40-60分钟，脱出大部分水分，得到预聚物，压力降至正常；
(3)将所得预聚物升温至270-280℃，抽真空使真空度保持在30-60Pa，进行缩聚反应，特性粘数达到2.4～2.5时，解除真空，充氮气，铸带，切粒，真空干燥，得到尼龙56切片；
优选的，将生物基1，5戊二胺和己二酸配成尼龙盐水溶液时，1，5戊二胺和己二酸的摩尔比为1：1；
优选的，所述尼龙盐水溶液的pH值调节至9-10，温度控制在40-50℃，优选40-45℃。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，真空干燥的条件包括：温度为105℃～115℃，真空度为35-70Pa，干燥时间为12-16h，含水率小于50PPm；
优选的，所述抗氧剂包括抗氧剂1098，所述抗氧剂的质量浓度为20-50PPM，优选30-40PPM。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述尼龙66切片的制备方法包括：
(1)称量原料尼龙66，放入高速搅拌机中，加入消光剂，所述消光剂的加入量为尼龙66质量的0.2-0.4％，
(2)将(1)中混合好的物料置于双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、真空干燥，即得半消光的尼龙66切片。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的温度设定范围为255～270℃，螺杆转速为450～550rpm，双螺杆挤出机的各区的温度为：一区温度：255～260℃，二区温度：260～265℃，三区温度：265～270℃，四区温度：270～275℃，五区温度：275～270℃，六区温度：270～265℃，七区温度：265～270℃；
优选的，进行真空干燥的温度为95℃～105℃，时间为16h～24h；
优选的，所述的消光剂为二氧化钛，纯度99.0-99.9％，类型为锐钛型，粒度150-300纳米；
优选的，作为原料的尼龙66的相对粘度为2.40-2.50，优选2.40-2.45。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将尼龙66切片和尼龙56切片进行熔融挤出复合纺丝的方法包括：
采用纺丝-拉伸一步法进行复合纺丝，复合纺丝的工艺条件包括：
针对所述芯层：组分的温度为270℃～280℃，螺杆压力为10MPa～12MPa，
针对所述皮层：组分的温度为280℃～290℃，螺杆压力为8.0MPa～10.0MPa，
优选的，纺丝速度为1000m/min～2000m/min；
优选的，拉伸倍数为4.0倍～5.0倍；
优选的，复合纺丝过程中冷却方式为空气冷却，吹风方式采用侧吹风，吹风速率为4m/min～5m/min。
10.一种如权利要求1-3任意一项所述的低成本可生物降解复合纤维在制备工业丝、服装、安全防护产品中的用途；
优选的，在制备耐磨服装、汽车安全气囊中的用途。
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