一种阻燃尼龙6树脂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及纺织材料领域，为解决目前市场上的阻燃尼龙6产品所用的阻燃剂近70％为含卤阻燃剂的问题，本发明专利技术提出了一种阻燃尼龙6树脂的制备方法及其在阻燃尼龙6扁平丝上的应用。即在己内酰胺单体原位聚合过程中加入阻燃剂，本发明专利技术生产方法简便，采用的无卤阻燃原位聚合改性方法使阻燃改性剂在尼龙基体中分散均匀无聚集，阻燃效果持久，且力学性能稳定优良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纺织材料领域，具体地说涉及一种阻燃尼龙6树脂的制备方法及其在尼龙6扁平纤维上的应用。
技术介绍
在合成纤维成型过程中，采用异形喷丝孔（非圆形孔眼）纺制的具有非传统圆形横截面的纤维或中空纤维称为异形截面纤维，简称异形纤维。异形纤维可改善圆形丝的蜡状感和光泽，提高纤维的摩擦系数，增大纤维比表面积从而克服了合成纤维某些固有的缺陷。扁平丝是异形丝中的一种，具有耐污和抗起球、更易于染色，可赋予织物独特的风格和优异的性能而倍受消费者的欢迎。尼龙纤维具有优异的物理性能，广泛用于针织内衣、袜类、运动衣、滑雪衫、紧身衣等领域；而且与聚烯烃、聚酯纤维相比，尼龙的分子结构特性（含有酰胺基团，类似蛋白质结构），具有良好的亲水亲肤性，吸湿性，透气性等优异性能。传统的尼龙截面均为圆形，圆形结构使其吸湿性差，易弯曲，且易起皱，限制了其在高端纺织及服装领域中的应用。而扁平丝因其比表面积大，吸湿性有所改善，而且其刚性增加，抗起毛起球能力也会显著改善，因此引起了业内人士的重视和开发。但是由于尼龙纤维属于化学纤维，传统产品易熔滴燃烧，随着各个行业对纺织品材料防火安全要求的不断提高以及国家有关政策的相继出台，普通尼龙纤维在阻燃要求较高领域的使用受到一定限制。而根据“磷-卤协同阻燃”的理论，目前市场上的阻燃尼龙6产品所用的阻燃剂近70％为含卤阻燃剂，但2006年7月1日起欧盟ROHS出于环保健康原因，明令禁止含有因燃烧产生二噁英的聚溴二苯醚和聚溴联苯的电子电气产品的销售，从而致使这类含卤阻燃尼龙的应用受到了极大限制。因此为了使尼龙扁平纤维能得到更广泛的应用，必须在保持或提高现有尼龙6扁平纤维的特性基础上，大幅提高尼龙6扁平纤维的阻燃性。中国专利CN201110048630.2公开了一种高可纺性无卤阻燃锦纶纤维的制备方法，该专利采用通常的物理熔融共混改性，虽然具有一定阻燃效果，但是阻燃剂在尼龙基体中的分散不佳，导致锦纶纺丝过程中断头率高，毛丝较多，产品质量下降，成本升高。
技术实现思路
为解决目前市场上的阻燃尼龙6产品所用的阻燃剂近70％为含卤阻燃剂的问题，本专利技术提出了一种阻燃尼龙6树脂的制备方法及其应用，本专利技术生产方法简便，采用的无卤阻燃原位聚合改性方法使阻燃改性剂在尼龙基体中分散均匀无聚集，阻燃效果持久，且力学性能稳定优良。本专利技术是通过一下技术方案实现的：一种阻燃尼龙6树脂的制备方法，在己内酰胺单体原位聚合过程中加入阻燃剂，原位聚合过程中聚合管的上段温度为250～300℃，聚合管中段温度为250～280℃，聚合管下段温度为230～270℃，聚合时间为12～24h，阻燃尼龙6树脂的特性粘度为2.4～2.8。作为优选，聚合管选自常压直型连续聚合管（简称直型VK管）。所述的阻燃剂由多聚磷酸铵（APP）、有机硅、氢氧化镁组成的混合物，其中多聚磷酸铵与己内酰胺单体的质量比为0.1~0.2：1；有机硅与己内酰胺单体的质量比为0~0.05：1，氢氧化镁与己内酰胺单体的质量比为0～0.05：1。有机硅选自低聚倍半硅氧烷、多面齐聚倍半硅氧烷（POSS）中一种或两种。原位聚合过程中加入开环剂和分子量稳定剂，所述开环剂选自蒸馏水、无离子水中一种，开环剂用量为己内酰胺单体质量的1～5%，分子量稳定剂选自N,N'-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-间苯二甲酰胺（简称SEED）或者其与醋酸、己二酸中的一种或两种的混合物，使用量为己内酰胺单体质量的0.1～0.5%。所述的一种阻燃尼龙6树脂的制备方法制备出来的阻燃尼龙6树脂在阻燃尼龙6扁平丝上的应用。所述的在阻燃尼龙6扁平丝的单丝纤度为1.1dtex～6.6dtex；纤维的扁平度为3.0～6.0；纤维的条干均匀度为1.0～2.0%；纤维断裂强度为3.0～5.0cN/dtex；断裂伸长率为20%～40%，极限氧指数为25～33，阻燃尼龙6扁平丝阻燃性能良好。采用双螺杆熔融常规高速纺丝方法，将干燥的阻燃尼龙6树脂切片树脂送入螺杆加热熔融，将熔融的混合物熔体经螺杆（内含有静态、动态混合器）挤压入箱体；由计量泵挤压入喷丝组件，经海砂过滤进入喷丝孔喷出丝束；所述纺丝（箱体）温度为250～280℃，所述喷丝板上的喷丝孔尺寸为“一”字形，其中长为1.0mm～3.0mm，宽为0.16mm～0.6mm，孔深0.7mm～2.0mm，喷丝孔数8～48。作为优选，喷丝板板面内径为75mm。作为优选，海砂选自20～50目粗砂与50～80目细砂两种不同粒径的复配物，海砂在总重量不变的情况下，细砂与粗砂的质量比为1：0.5～2。尼龙6纺丝时，易分解产生己内酰胺单体或低聚物，若不及时除去，会对纤维条干及不匀率产生影响，需添加单体抽吸装置。作为优选，在纺丝组件与侧吹风冷却过程中设有单体抽吸装置，缓冷区域长度为15～20cm。由于丝束为异形丝或扁平丝，为了更好的控制纤维的条干，以使丝束冷却均匀、条干均一、染色性能好，喷丝头需采用环吹风装置冷却，吹出的风温17～22℃，湿度70～90%，风速0.2～0.7m/s。经环吹风冷却的纤维经二级油雾喷嘴上油集束，其中油嘴距离喷丝板60cm～110cm，所述油剂浓度为9%～13%含油量的二次水乳液。上油丝束经第一、第二热辊牵伸、定型再经第三导辊进入网络喷嘴后进入卷绕头升头纺丝，其中第一、第二热辊温度分别为60～100℃、130～180℃，第二与第一热辊牵伸比为1.05～1.40；纺丝速度在3800～4700m/min。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术生产方法生产的阻燃尼龙6扁平丝生产过程稳定，产品质量提高，产品的扁平度、断裂强度、断裂伸长率、含油率、阻燃性能等均可满足后道加工要求；（2）本专利技术生产方法简便，采用的无卤阻燃原位聚合改性方法使阻燃改性剂在尼龙基体中分散均匀无聚集，阻燃效果持久，且力学性能稳定优良。附图说明图1为本专利技术阻燃尼龙6树脂制备工艺流程图；图2为本专利技术阻燃尼龙6扁平丝制备工艺流程图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，但是，这些实施例仅仅是范例性的，用于对本专利技术进行解释说明，而并不对本专利技术的范围构成任何限制。实施例1如图1所示，将重量份为100份的己内酰胺单体经进料泵从储存桶中泵入VK管中，己内酰胺单体由重量份为1.0的开环剂蒸馏水引发聚合，在VK管上部加入重量份为20.0阻燃剂多聚磷酸铵，同时加入分子量稳定剂重量份为0.2份的己二酸和重量份为0.1份的SEED，熔体混合物经过层层挡板下流至VK管中部直至VK管底部，完成聚合，聚合时间12h。其中，VK管上部温度控制275℃，VK管中段温度控制在265℃；VK管下段温度控制在240℃。之后由出料泵将聚合物熔体带出，以保持管中液面高度。将所得聚合物熔体经水洗切粒和真空干燥，以除去水分和小分子物质。干燥温度在90～100℃之间，干燥时间为24h，即得阻燃尼龙6切片树脂1。阻燃尼龙6切片树脂1中切片特性粘度2.48，熔点218℃。实施例2如图1所示，将重量份为100份己内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃尼龙6树脂的制备方法，其特征在于，在己内酰胺单体原位聚合过程中加入阻燃剂，原位聚合过程中聚合管的上段温度为250～300℃，聚合管中段温度为250～280℃，聚合管下段温度为230～270℃，聚合时间为12～24h，阻燃尼龙6树脂的特性粘度为2.4～2.8。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃尼龙6树脂的制备方法，其特征在于，在己内酰胺单体原位聚合过程中加入阻燃剂，原位聚合过程中聚合管的上段温度为250～300℃，聚合管中段温度为250～280℃，聚合管下段温度为230～270℃，聚合时间为12～24h，阻燃尼龙6树脂的特性粘度为2.4～2.8。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃尼龙6树脂的制备方法，其特征在于，所述的阻燃剂由多聚磷酸铵、有机硅、氢氧化镁组成的混合物，其中多聚磷酸铵与己内酰胺单体的质量比为0.1~0.2：1；有机硅与己内酰胺单体的质量比为0~0.05：1，氢氧化镁与己内酰胺单体的质量比为0～0.05：1。
3.根据权利要求2所述的一种阻燃尼龙6树脂的制备方法，其特征在于，有机硅选自低聚倍半硅氧烷、多面齐聚倍半硅氧烷中一种或两种。
4.根据权利要求1或2所述的一种阻燃尼龙6树脂的制备方法，其特征在于，原位聚合过程中加入开环剂和分子量稳定剂，所述开环剂选自蒸馏水、无离子水中一种，开环剂用量为己内酰胺单体质量的1～5%，分子量稳定剂选自N,N'-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-间苯二甲酰胺或者其与醋酸、己二酸中的一种或两种的混合物，使用量为己内酰胺单体质量的0.1～0.5%。
5.一种如权利要求1所述的一种阻燃尼龙6树脂的制备方法制备出来的阻燃尼龙6树脂在阻燃尼龙6扁平丝上的应用。
6.根据权利要求5所述的一种阻燃尼龙6树脂的制备方法制备出来的阻燃尼龙6树脂在阻燃尼龙6扁平丝上的应用，其特征在于：所述的在阻燃尼龙6扁平丝的单丝纤度为1.1dtex～6.6dtex；纤维的扁平度为3.0～6.0；纤维的条干均匀度为1.0～2.0%；纤维断裂强度为3.0～5.0cN\...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝超伟，来国桥，马清芳，蒋剑雄，罗蒙贤，李美江，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33