一种二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法技术

本发明专利技术涉及化学纤维制造技术领域，尤其涉及一种二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法，以己内酰胺为原料，经加压开环后获得聚酰胺预聚物，在体系中引入一定量的钛酸盐，在氮气保护的条件下继续反应，聚酰胺预聚物缩聚反应产生的水与钛酸盐反应，使钛酸盐缓慢水解形成二氧化钛。采用本发明专利技术提供的二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法解决了目前二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法无法将二氧化钛均匀分散，而添加分散剂原位聚合的方法存在分散剂在萃取过程中被洗出的问题，同时分散剂存在影响己内酰胺聚合过程的问题。

A preparation method of titanium dioxide modified polyamide fiber

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法
本专利技术涉及化学纤维的制造
，尤其涉及一种二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法。
技术介绍
由于聚酰胺纤维在化学稳定性、热性能、机械性能等方面具有突出的优点，为化纤产业第二大品种，广泛应用于服装、产业、地毯等各个领域。用锦纶纤维制成的产品弹性好、强度高、耐磨、耐用、比重小、不易虫蛀等，一直受到广大消费者的喜爱，尤其在户外服饰占有稳定的市场。随着生活水平的提高，人们对纤维的风格及功能提出了更高的要求，因此开发改性聚酰胺纤维成为热点，二氧化钛改性聚酰胺纤维的研究是其中之一。目前，关于二氧化钛改性聚酰胺纤维已有大量研究。中国专利技术专利CN103409843A公开了一种具有抗紫外线功能的锦纶纤维的制备方法，该方法制得的锦纶纤维不仅具有良好的防紫外线性能，还具有高强高耐磨性能；中国专利技术专利CN106633039A公开了本专利技术提供了一种全消光尼龙6切片的制备方法，采用该专利技术提供的切片制得的长丝具有消光度好，透明性好，同时具有良好的手感，柔软，垂顺，且效果持久；中国专利技术专利CN102352538A公布的一种锦纶消光剂的配制工艺；中国专利技术专利CN106436023A公布的一种饱和浸渍非织造新材料的生产工艺。综合目前研究情况，二氧化钛的分散主要通过熔融共混或添加分散剂原位聚合分散。然而对于高比表面积的纳米级二氧化钛，熔融共混无法将二氧化钛均匀分散，而添加分散剂原位聚合的方法存在分散剂在萃取过程中被洗出的问题，同时分散剂存在影响己内酰胺聚合过程的问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法，采用本专利技术提供的技术方案解决了目前二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法无法将二氧化钛均匀分散，而添加分散剂原位聚合的方法存在分散剂在萃取过程中被洗出的问题，同时分散剂存在影响己内酰胺聚合过程的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法，以己内酰胺为原料，经加压开环后获得聚酰胺预聚物；在体系中引入一定量的钛酸盐，在氮气保护的条件下继续反应；聚酰胺预聚物缩聚反应产生的水与钛酸盐反应，使钛酸盐缓慢水解形成二氧化钛；随后通过熔融纺丝组件制备得到二氧化钛改性聚酰胺纤维。作为优选的一种技术方案，包括以下步骤：(1)己内酰胺水解开环：己内酰胺在水及催化剂的作用下，在一定温度、压力条件下进行开环反应一段时间，随后将压力卸除，得到聚酰胺预聚物；(2)二氧化钛改性聚酰胺的制备：往步骤(1)所获的己内酰胺预聚物中加入一定量的钛酸盐，在氮气保护的条件下，在一定温度下进行缩聚反应，缩聚反应产生的水可使钛酸盐水解形成二氧化钛，从而实现二氧化钛的原位聚合生长，从而获得具有高分散性的二氧化钛改性聚酰胺；(3)二氧化钛改性聚酰胺纤维的制备：以步骤(2)制备得的二氧化钛改性聚酰胺为原料，经萃取后，通过熔融纺丝的方法制得到二氧化钛改性聚酰胺纤维。在步骤(1)中，作为优选的一种技术方案，所述催化剂为质子酸和/或氨基酸。其中，所述质子酸为HCl、H3PO4、H2SO4、HNO3、NH3、[Al(H2O)6]中的一种或多种。所述氨基酸为脂肪族氨基酸或芳香族氨基酸。所述脂肪族氨基酸的分子式为NH2(CH2)xCOOH，其中x＝1～16；所述芳香族氨基酸为主链或支链上存在苯环，为苯丙氨酸。在步骤(1)中，作为优选的一种技术方案，所述催化剂添加量为相对于己内酰胺质量分数的0.01％-5％；所述水的添加量为相对于己内酰胺质量分数的0.1％-10％；所述开环反应时间为：0.5-5h，反应温度为：200-280℃，反应压力控制在0.1MPa-0.4Mpa。在步骤(2)中，作为优选的一种技术方案，所述钛酸盐为钛酸四丁酯和四氯化钛中的一种或两种。优选的，所述钛酸盐的添加量为相对于己内酰胺质量分数的1％-10％；所述缩聚反应时间为：3-11h，反应温度为：240-280℃。在步骤(3)中，作为优选的一种技术方案，在萃取工序中采用的萃取液为水和甲醇中的一种或两种；萃取温度为80-120℃，萃取时间为12-24h。在步骤(3)中，作为优选的一种技术方案，通过熔融纺丝的方法制得到二氧化钛改性聚酰胺纤维为二氧化钛改性聚酰胺FDY、POY、HOY或BCF纤维。用于制备所述二氧化钛改性聚酰胺FDY纤维的FDY工艺为：纺丝温度为240-280℃，第一导丝盘速度为4000-4500m/min，第二导丝盘速度为5000-6000m/min，拉伸倍数为1.1-1.5倍，冷却风温为15-25℃，风速0.5-1m/s，相对湿度为60％-90％，得到全拉伸丝。用于制备所述二氧化钛改性聚酰胺POY纤维的POY工艺为：纺丝温度为240-280℃，纺丝速度为4000-4500m/min，冷却风温为15-25℃，风速0.3-0.6m/s，相对湿度为60％-80％，得到预取向丝。用于制备所述二氧化钛改性聚酰胺HOY纤维的HOY工艺为：所获己内酰胺水解聚合物在缩聚反应结束后，可立即按照尼龙6纺丝工艺直接纺丝，纺丝温度为240-280℃，纺丝速度为4500-6000m/min，冷却风温为15-20℃，风速0.3-0.5m/s，相对湿度为80％-90％，得到高取向丝。用于制备所述二氧化钛改性聚酰胺BCF纤维的BCF工艺为：纺丝温度为240-280℃，冷却风温为20-30℃，风速0.3-1m/s，相对湿度为60％-80％；喂入辊温度为60-120℃，拉伸辊温度为100-190℃，喂入速度为300-1000m/min，拉伸速度为1000-3500m/min，拉伸倍数为3.5-5倍；变形热空气温度为190-230℃，空气喷射压力为196kPa-490kPa，卷绕速度为600-3000m/min，冷却空气温度为25℃。由上可见，采用本专利技术提供的技术方案能够达到以下有益效果：1)本专利技术在己内酰胺开环后加入钛酸盐，此时的熔体粘度较低，有利于提高钛酸盐在熔体中的分散性，同时也有利于提高二氧化钛在熔体中的分散性；2)本专利技术在己内酰胺开环后加入钛酸盐，此时体系中含水量较低，不会引起钛酸盐的水解；随着缩聚反应的进行，体系中不断产生水分，钛酸盐与这些水分进行反应，形成二氧化钛，这种原位反应的方法大大提高了二氧化钛的分散性，且降低了二氧化钛的粒径，有利于提高熔体的可纺性及二氧化钛的利用率，不需要加入分散剂，从而避免了分散剂对聚合的影响，也不需考虑分散剂在萃取过程会析出；3)由于钛酸盐可以消耗体系中的水分，因此钛酸盐的加入还具有促进缩聚反应进行的作用，提高了聚合效率，降低能耗；4)本专利技术采用的工艺路线与生产常规聚酰胺纤维的路线相近，并不会提高生产成本，易于实现工艺化。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法中，二氧化钛的分散主要通过熔融共混或添加分散剂原位聚合分散，对于高比表面积的纳米级二氧化钛，熔融共混无法将二氧化钛均匀分散，而添加分散剂原位聚合的方法存在分散剂在萃取过程中被洗出的问题，同时分散剂存在影响己内酰胺聚合过程的问题。为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法，其特征在于：以己内酰胺为原料，经加压开环后获得聚酰胺预聚物；在体系中引入一定量的钛酸盐，在氮气保护的条件下继续反应；聚酰胺预聚物缩聚反应产生的水与钛酸盐反应，使钛酸盐缓慢水解形成二氧化钛；随后通过熔融纺丝组件制备得到二氧化钛改性聚酰胺纤维。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法，其特征在于：以己内酰胺为原料，经加压开环后获得聚酰胺预聚物；在体系中引入一定量的钛酸盐，在氮气保护的条件下继续反应；聚酰胺预聚物缩聚反应产生的水与钛酸盐反应，使钛酸盐缓慢水解形成二氧化钛；随后通过熔融纺丝组件制备得到二氧化钛改性聚酰胺纤维。2.根据权利要求1所述的二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)己内酰胺水解开环：己内酰胺在水及催化剂的作用下，在一定温度、压力条件下进行开环反应一段时间，随后将压力卸除，得到己内酰胺预聚物；(2)二氧化钛改性聚酰胺的制备：往步骤(1)所获的己内酰胺预聚物中加入一定量的钛酸盐，在氮气保护的条件下，在一定温度下进行缩聚反应，缩聚反应产生的水可使钛酸盐水解形成二氧化钛，从而实现二氧化钛的原位聚合生长，从而获得具有高分散性的二氧化钛改性聚酰胺；(3)二氧化钛改性聚酰胺纤维的制备：以步骤(2)制备得的二氧化钛改性聚酰胺为原料，经萃取后，通过熔融纺丝的方法制得到二氧化钛改性聚酰胺纤维。3.根据权利要求2所述的二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述催化剂为质子酸和/或氨基酸；所述质子酸为HCl、H3PO4、H2SO4、HNO3、NH3、[Al(H2O)6]中的一种或多种；所述氨基酸为脂肪族氨基酸或芳香族氨基酸；所述脂肪族氨基酸的分子式为NH2(CH2)xCOOH，其中x＝1～16；所述芳香族氨基酸为主链或支链上存在苯环，为苯丙氨酸。4.根据权利要求3所述的二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述催化剂添加量为相对于己内酰胺质量分数的0.01％-5％；所述水的添加量为相对于己内酰胺质量分数的0.1％-10％；所述开环反应时间为：0.5-5h，反应温度为：200-280℃，反应压力控制在0.1MPa-0.4Mpa。5.根据权利要求2所述的二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述钛酸盐为钛酸四丁酯和四氯化钛中的一种或两种；所述钛酸盐的添加量为相对于己内酰胺质量分数的1％-10％；所述缩聚反应时间为：3-11h，反应温度为：240-...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯忠，王水棚，陈友乾，
申请(专利权)人：广东大红马纺织新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44