表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维及其制备方法，制备方法为：将改性尼龙母粒与尼龙切片按0.5～5:95～99.5的质量比混合后进行熔融纺丝制得表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维，其中改性尼龙母粒主要由37～88.8wt％的尼龙、10～60wt％的PDMS和0.2～3wt％的支链带有氨基的POSS组成，是通过将各组分按比例加入混料机中搅拌均匀后，输送至双螺杆挤出机中熔融挤出和切粒制得的；最终制得的表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的动摩擦系数与静摩擦系数都低于0.3，与水的接触角大于71°，耐久性良好，可纺性好，力学性能优良，具有广阔的应用前景。

Nylon fibers with low surface friction coefficient and high hydrophobicity and their preparation methods

【技术实现步骤摘要】
表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维及其制备方法
本专利技术属于纤维制造
，涉及一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维及其制备方法。
技术介绍
尼龙纤维是由酰胺键连接起来的一类合成纤维，具有一系列优异的性能，如强度较高、回弹性好、耐磨性和耐化学腐蚀性优良、抗冲击性能强，在服装、装饰和工业等领域得到了广泛的应用。随着应用领域的不断分化，人们对特定应用往往提出了不同要求，为满足服用纤维，尤其是户外运动系列服饰的拒水防污要求，以及改善超细纤维织物的独特外观和手感，需要对尼龙纤维进行改性，降低尼龙纤维的摩擦系数以及提高其疏水性。目前对尼龙的摩擦性和疏水性研究主要集中在尼龙塑料中，常采用物理共混法加入润滑剂(如二硫化钼、石墨、滑石、云母片、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等)来改善尼龙的摩擦性或加入疏水性材料(如聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷等)来改善尼龙的疏水性，但加入添加剂后，由于添加剂与尼龙的相容性较差，不能均匀地分散在基材中，导致材料的可纺性未知以及纤维的摩擦性和疏水性改性效果不佳，因而难以由现有技术中的摩擦系数低且疏水性好的尼龙塑料制备摩擦系数低且疏水性好的尼龙纤维。现有技术少有的表面摩擦系数低或疏水性改善的尼龙纤维都是通过后整理的方法制得的，专利CN103451946A公开了一种多功能尼龙纤维的制备方法，主要是尼龙纤维等浸入到有机硅疏水溶剂复合整理液处理一段时间后固化得到表面带有均匀疏水涂层的多功能纤维，虽然能在一定程度上取得拒水防污的效果，但是耐久性差，而且只是具有单一的疏水性，磨擦性未知，采用后整理的方式，尼龙纤维与整理剂之间的结合作用力较弱，很容易在使用过程中脱落。因而，亟待研究一种耐久性好的摩擦系数低且疏水性改善的尼龙纤维的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种耐久性好的表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法。为达到此目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，将改性尼龙母粒与尼龙切片混合后进行熔融纺丝制得表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维；改性尼龙母粒主要由尼龙、PDMS和支链带有氨基的POSS组成；PDMS(聚二甲基硅氧烷)主链由呈螺旋型的Si-O键构成，具有优异的耐老化性、电绝缘性和耐热性，结构中Si-CH3具有疏水性，表面能低，使得PDMS表面平滑、结构稳定，因此它即可用作润滑剂又可用作疏水处理剂，然而将PDMS应用到纺丝却存在较大的困难，主要原因是PDMS具有一定的粘度，且与尼龙等纤维基体并不相容，因而难以均匀分散在纤维基体中；本专利技术通过采用母粒纺丝法同时在母粒中引入POSS解决了PDMS难以在纤维基体中均匀分散的问题，即先将PDMS、POSS和尼龙共混制备改性尼龙母粒，再将改性尼龙母粒和尼龙切片混合后进行纺丝，POSS作为尼龙与PDMS的相容剂，其中的氨基与尼龙具有较强的氢键作用，而硅氧烷结构与PDMS具有较好的相容性，POSS在尼龙与PDMS之间能够起到桥梁作用，因而能够显著提高PDMS在尼龙基体中的分散均匀性，此外，POSS是一种多面体笼状结构，还兼具一定的疏水性作用，POSS的加入也有利于提升纤维的疏水性能；PDMS在尼龙基体中的分散均匀性提升一方面有利于纤维力学性能的提升，主要原因是PDMS作为一种内润滑剂，促进了纺丝过程中大分子排列的规整性，减少了熔融纺丝过程中熔体破裂以及内部缺陷的产生，另一方面有利于改善纤维的摩擦性和疏水性，主要原因是PDMS的分子链自由度较高，表面能低，极易扩散至纤维表面，此外，还能显著提高纤维所具有功能的耐久性，因为PDMS通过POSS与尼龙基体结合相对于PDMS直接与尼龙基体结合，具有更强的结合作用力，因而PDMS在使用过程中更不容易从尼龙基体中分离，纤维的功能耐久性也就更加优良；本专利技术通过将PDMS作为添加剂引入尼龙纤维中，在降低尼龙纤维摩擦系数以及提高尼龙纤维的疏水性能的同时保证了纤维所具有功能的耐久性，如将PDMS作为整理剂表面处理尼龙纤维，PDMS与尼龙纤维之间作用力不强，在使用过程中容易脱落，造成耐久性较差。作为优选的方案：如上所述的一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，改性尼龙母粒中尼龙、PDMS和支链带有氨基的POSS的质量含量分别为37～88.8wt％、10～60wt％和0.2～3wt％；PDMS在改性尼龙母粒中的含量不宜过高，否则PDMS不易分散均匀，不仅不利于纺丝，而且改性得到的纤维摩擦性能和疏水性能反而效果不佳，也不宜过低，否则PDMS起不到应有的改性效果；支链带有氨基的POSS在改性尼龙母粒中的含量不宜过高，否则相容剂自身会产生聚集，影响PDMS的分散，而且导致制备的纤维含有缺陷；也不宜过低，否则相容剂不能发挥其作用。如上所述的一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，所有的尼龙都为尼龙6和/或尼龙66；PDMS的数均分子量为20～100w，数均分子量在此范围的PDMS在高温下的粘度适中，更易粘合在尼龙表面共混制备改性尼龙母粒切片；支链带有氨基的POSS为氨乙基氨丙基异丁基笼状半硅氧烷(AminoethylaminopropyllsobutylPOSS)、氨丙基异丁基笼状半硅氧烷(AminopropyllsobutylPOSS)、对氨苯基异丁基笼状倍半硅氧烷(p-AminophenyllsobutylPOSS)和N-甲基氨丙基异丁基笼状倍半硅氧烷(N-MethylaminopropyllsobutylPOSS)中的一种以上。如上所述的一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，改性尼龙母粒是通过将各组分按比例加入混料机中搅拌均匀后，输送至双螺杆挤出机中熔融挤出和切粒制得的。如上所述的一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，混料机为高速混合机；搅拌时的转速为1000～6000r/min，温度为180～240℃，时间为2～10min；熔融挤出的温度为210～280℃。如上所述的一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，混合前，将改性尼龙母粒和尼龙切片分别置于真空烘箱中在温度为100～120℃的条件下干燥处理48～72h，干燥处理的主要原因是尼龙切片容易吸水，如果不预先干燥处理，后续熔融纺丝会受到影响。如上所述的一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，混合时，改性尼龙母粒与尼龙切片的质量比为0.5～5:95～99.5。如上所述的一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，熔融纺丝的工艺参数为：纺丝温度270～295℃，纺丝速度600～1000m/min，喷丝孔孔径0.05～0.5mm，喷丝孔数20～50，初生纤维卷绕后立即进行牵伸，牵伸倍数3～5倍，牵伸温度50～130℃。本专利技术还提供了一种采用如上所述的一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法制得的表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维，动摩擦系数与静摩擦系数都低于0.3，与水的接触角大于71°，且断裂强度高于3.0cN/detx，断裂伸长率高于15％，水洗50次后，其摩擦系数与疏水性并没有受到明显的影响。有益效果：1)PDMS在共混体系中充当一种分子链润滑剂降低了尼龙分子链之间的作用力和缠结点，进而降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，其特征是：将改性尼龙母粒与尼龙切片混合后进行熔融纺丝制得表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维；改性尼龙母粒主要由尼龙、PDMS和支链带有氨基的POSS组成。

【技术特征摘要】
1.一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，其特征是：将改性尼龙母粒与尼龙切片混合后进行熔融纺丝制得表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维；改性尼龙母粒主要由尼龙、PDMS和支链带有氨基的POSS组成。2.根据权利要求1所述的一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，其特征在于，改性尼龙母粒中尼龙、PDMS和支链带有氨基的POSS的质量含量分别为37～88.8wt％、10～60wt％和0.2～3wt％。3.根据权利要求2所述的一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，其特征在于，所有的尼龙都为尼龙6和/或尼龙66；PDMS的数均分子量为20～100w；支链带有氨基的POSS为氨乙基氨丙基异丁基笼状半硅氧烷、氨丙基异丁基笼状半硅氧烷、对氨苯基异丁基笼状倍半硅氧烷和N-甲基氨丙基异丁基笼状倍半硅氧烷中的一种以上。4.根据权利要求2所述的一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，其特征在于，改性尼龙母粒是通过将各组分按比例加入混料机中搅拌均匀后，输送至双螺杆挤出机中熔融挤出和切粒制得的。5.根据权利要求4所述的一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光，付康，杨胜林，金俊弘，徐锦龙，王松林，
申请(专利权)人：东华大学，浙江恒逸高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31