一种增塑熔融制备聚酰胺56工业丝的方法技术

本发明专利技术涉及聚酰胺纤维领域，本发明专利技术公开了一种增塑熔融制备聚酰胺56工业丝的方法，包括成盐、聚合、纺丝、牵伸等阶段，首先在原料中加入增塑剂，通过熔融聚合以及固相或液相增粘相结合的方式获得聚酰胺56，所得聚酰胺56具有高流动性，可提高聚酰胺56的加工性能，降低加工温度，有效提高聚酰胺56纤维加工稳定性的同时，还降低了能耗降；随后再经过特定的四步牵伸工艺，将纤维内部的增塑剂去除，通过先取向、后结晶的方式实现了纤维高倍拉伸、高结晶，最终获得高强度的聚酰胺56工业丝，所获产品可替代聚酰胺6和聚酰胺66在工业丝中的应用，广泛应用于轮胎帘子线、缆绳、输送带、钓鱼线等产品。

【技术实现步骤摘要】
一种增塑熔融制备聚酰胺56工业丝的方法
本专利技术涉及聚酰胺纤维领域，尤其涉及一种增塑熔融制备聚酰胺56工业丝的方法。
技术介绍
聚酰胺纤维具有聚酯纤维无法比拟的优良物理性能，如聚酰胺纤维的断裂强度较高，耐磨性居纺织通用纤维之冠，吸湿性好，弹性回复率和耐疲劳性能优良，染色性好。尼龙纤维除了服装业用和装饰用外，在其他产业中也有广阔的应用，如其在轮胎帘子布、汽车用纺织品、过滤材料、BCF地毯膨体纱上都开发了新产品。聚酰胺纤维有很多品种，主要品种是聚酰胺6和聚酰胺66纤维。随着不可再生能源的逐渐枯竭，石油价格在高位不断波动，给聚酰胺纤维生产企业带来巨大的风险，因此，越来越多的人将目光投向了生物基材料中，其中，聚酰胺56纤维是其中最具发展前景的生物基聚酰胺纤维。目前聚酰胺56纤维已经积累了一些研究，专利“尼龙纤维及其制备方法(201710193878.8)”公开一种尼龙纤维的制备方法，包括将包含1，5一戊二胺和己二酸的原料进行聚合反应后直接进行纺丝。专利“一种尼龙纤维(201310060413.4)”公开了一种尼龙纤维，所述尼龙纤维的原料包括以戊二胺和脂肪族二元酸为原料制备的尼龙树脂，其中，所述戊二胺和脂肪族二元酸中至少一种是由生物法制备，也包含了聚酰胺56纤维。然而，聚酰胺56在高温条件下容易发生降解，同时和聚酰胺66类似，在高温条件下容易产生凝胶，这都对工业化长期生产的稳定性及产品的品质造成了巨大的影响。根据目前现有的文献资料，通常情况下，聚酰胺56的熔点在250-255℃，为了保持纺丝的稳定性，纺丝温度通常在280-290℃(尼龙56的物理性能及可纺性探析[J]，聚酯工业，2014，27(1)：38-39；新型尼龙56纤维的制备和表征[D]，东华大学，2014.)。然而，当温度达到275℃，聚酰胺56就开始发生降解以及凝胶化，为了保证生产的稳定性及产品质量，加工温度不宜长时间超过275℃，然而由于聚酰胺56熔点在250-255℃，275℃以下的加工温度并不能保证聚酰胺56熔体具有良好的流动性。对于工业丝来说，由于要求聚酰胺56的分子量更高，在加工过程中要求的加工温度更高，纺丝温度通常达到290-300℃，在此温度下进行纺丝势必产生大量的降解及凝胶化现象，对于纺丝的稳定性及产品的质量造成巨大影响。为了避免这一弊端，提高聚酰胺56的流动性是一种理想的解决方案。专利“高流动性生物基聚酰胺56树脂组合物及其制备方法(201811012042.2)”提供了一种高流动性生物基聚酰胺56树脂组合物，采用的方式是在聚酰胺56中共混添加流动改性剂，这种添加方法容易导致改性剂在基体树脂中分布不均匀，使得聚酰胺56熔体流动性不均匀，同时在共混添加时同样需要经过一道高温热加工过程，这对聚酰胺56切片的品质同样造成了影响。并且为了大幅降低加工温度，需要的增塑剂添加量较大，而大量的增塑剂在纤维内部会大幅降低纤维的强度，无法达到工业丝的要求。此外，由于分子量大，分子链缠结程度较高，同时聚酰胺56分子链间的相互作用力大，如何在牵伸过程中实现高倍拉伸也是赋予纤维高强度的重要研究内容。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种增塑熔融制备聚酰胺56工业丝的方法。本专利技术方法包括了成盐、聚合、纺丝、牵伸过程，首先在原料中加入了具有外增塑作用的增塑剂，通过熔融聚合以及固相或液相增粘相结合的方式获得聚酰胺56，所获得的聚酰胺56具有高流动性，提高了聚酰胺56的加工性能，降低了聚酰胺56的加工温度，有效提高了聚酰胺56纤维的加工稳定性，同时还降低了能耗降；随后通过特定的四步牵伸工艺，将纤维内部的增塑剂去除，同时实现纤维的高取向、高结晶，最终获得高强度的聚酰胺56工业丝。本专利技术的具体技术方案为：一种增塑熔融制备聚酰胺56工业丝的方法，包括以下步骤：1)将生物基戊二胺配制成胺溶液；同时将己二酸配制成酸溶液；随后将胺溶液加入到酸溶液中进行反应，将所得混合溶液冷却、静置，将析出的结晶过滤、洗涤、干燥后获得56盐。2)将所得56盐配制成水溶液，加入增塑剂和助剂，进行聚合反应：首先在190-220℃，1.3-2.2MPa下反应1-4h；随后将压力降为常压，温度控制在230-285℃；最后在-0.1～0MPa下继续反应0.5-3h；将产物进行固相或液相增粘；固相增粘温度为180-210℃，液相增粘温度为245-285℃，时间为0.5-18h，最终获得相对粘度为3.0-6.0(96％浓硫酸)的聚酰胺56。3)将所得聚酰胺56进行熔融纺丝，经冷却成形后，获得聚酰胺56初生纤维。4)将所得聚酰胺56初生纤维依次经水浴牵伸、饱和水蒸汽牵伸、热辊干燥和热辊牵伸共四步牵伸，卷绕后得到聚酰胺56工业丝。本专利技术方法包括成盐、聚合、纺丝、牵伸过程，首先在原料中加入了具有外增塑作用的增塑剂，混合均匀后通过先高压预聚、后真空缩聚以及固相或液相增粘相结合的方式获得聚酰胺56，随后通过熔融纺丝的方法制备得到聚酰胺56纤维；最后经水浴牵伸、饱和水蒸气牵伸、热辊干燥、热辊牵伸后获得聚酰胺56工业丝。由于在加工过程中添加了增塑剂，因此所获得的聚酰胺56具有高流动性，提高了聚酰胺56的加工性能，降低了聚酰胺56的加工温度，有效提高了聚酰胺56纤维的加工稳定性，同时还降低了能耗降。但是如
技术介绍
中所述，增加增塑剂后会影响纤维的强度，因此本专利技术通过特定的四步牵伸工艺，将纤维内部的增塑剂去除，同时实现纤维的高取向、高结晶，最终获得高强度聚酰胺56工业丝。在本专利技术的上述四步牵伸工艺中，每一步都是相互联系、紧密结合的。具体地，第一步为水浴牵伸，设计水浴牵伸的目的在于，由于增塑剂存在纤维内部会对纤维的力学性能造成极大的影响，所以将增塑剂从纤维内部去除，而本专利技术采用的是使初生纤维在水浴中进行牵伸，同时将纤维内部的增塑剂洗出，这种牵伸和洗涤同时进行的工艺，在保证纤维牵伸性能的同时，也可以保证纤维能够承受牵伸过程中的张力，与常规的先洗涤后牵伸(增塑剂被去除，分子间作用力大部分重塑，牵伸性能下降)和先牵伸后洗涤(增塑剂的存在使分子间作用力无法大量重塑，纤维无法承受在高倍拉伸过程中存在的张力而产生毛丝，同时增塑剂的洗出也容易在纤维内部产生空隙、缺陷)的方式相比更具优势。此外，水浴牵伸过程中，部分水分子进入纤维内部，同样起到一定的增塑作用，也延缓了在牵伸过程中纤维的结晶，为后面牵伸提供便利；针对于水浴牵伸因阻力大等问题无法做到高速高倍牵伸，本专利技术第二步采用了饱和水蒸汽牵伸，可以实施更高的牵伸温度，提高分子链的活动能力；同时由于水分子的存在以及纤维前道存在的水分，使分子链之间的相互作用力较低，更容易获得高取向的样品，使纤维获得具有高取向、较低结晶度，而高取向的纤维是获得高强度纤维的基础；第三步为热辊干燥，第四步为热辊牵伸，第三及第四步的目的是使聚酰胺56纤维在张力与热的作用下结晶完善，重塑分子间作用力，同时使纤维致密化，保证纤维具有优异的力学性能。作为优选，步骤1)具体为：将生物基戊二胺在30-80℃下溶于溶剂中，配制成30-70wt％的胺溶液；同时将已本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增塑熔融制备聚酰胺56工业丝的方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)将生物基戊二胺配制成胺溶液；同时将己二酸配制成酸溶液；随后将胺溶液加入到酸溶液中进行反应，将所得混合溶液冷却、静置，将析出的结晶过滤、洗涤、干燥后获得56盐；/n2)将所得56盐配制成水溶液，加入增塑剂和助剂，进行聚合反应：首先在190-220℃，1.3-2.2MPa下反应1-4h；随后将压力降为常压，温度控制在230-285℃；最后在-0.1～0MPa下继续反应0.5-3h；将产物进行固相或液相增粘；固相增粘温度为180-210℃，液相增粘温度为245-285℃，时间为0.5-18h，最终获得相对粘度为3.0-6.0的聚酰胺56；/n3)将所得聚酰胺56进行熔融纺丝，经冷却成形后，获得聚酰胺56初生纤维；/n4)将所得聚酰胺56初生纤维依次经水浴牵伸、饱和水蒸汽牵伸、热辊干燥和热辊牵伸共四步牵伸，卷绕后得到聚酰胺56工业丝。/n

【技术特征摘要】
1.一种增塑熔融制备聚酰胺56工业丝的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将生物基戊二胺配制成胺溶液；同时将己二酸配制成酸溶液；随后将胺溶液加入到酸溶液中进行反应，将所得混合溶液冷却、静置，将析出的结晶过滤、洗涤、干燥后获得56盐；
2)将所得56盐配制成水溶液，加入增塑剂和助剂，进行聚合反应：首先在190-220℃，1.3-2.2MPa下反应1-4h；随后将压力降为常压，温度控制在230-285℃；最后在-0.1～0MPa下继续反应0.5-3h；将产物进行固相或液相增粘；固相增粘温度为180-210℃，液相增粘温度为245-285℃，时间为0.5-18h，最终获得相对粘度为3.0-6.0的聚酰胺56；
3)将所得聚酰胺56进行熔融纺丝，经冷却成形后，获得聚酰胺56初生纤维；
4)将所得聚酰胺56初生纤维依次经水浴牵伸、饱和水蒸汽牵伸、热辊干燥和热辊牵伸共四步牵伸，卷绕后得到聚酰胺56工业丝。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)具体为：将生物基戊二胺在30-80℃下溶于溶剂中，配制成30-70wt％的胺溶液；同时将己二酸在30-80℃下溶于同种溶剂中，配制成酸的质量分数为30-70wt％的酸溶液；随后在搅拌下将胺溶液加入到酸溶液中，胺基与羧基的摩尔比为1～1.002∶1，保持温度为50-90℃，持续搅拌30-120min后，将所得混合溶液冷却至0-20℃，静置2-6小时，将析出的结晶过滤、洗涤、干燥后获得56盐。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
步骤1)中，所述溶剂为水、乙醇、甲醇和乙腈中的一种；和/或
步骤2)中，将所得56盐配制成30-70wt％的水溶液。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述增塑剂为柠檬酸三乙脂、N-丁基苯磺酰胺、N-乙基邻对甲苯磺酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、己二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、葵二酸二辛酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯和磷酸三辛酯中的一种或多种；所述增塑剂的添加量为5-25wt％。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中：所述助剂选自分子量调节剂、热稳定剂、功能性助剂中的一种或多种；所述功能性助剂选自抗紫外剂、抗菌剂、抗静电剂和阻燃剂中的一种或多种。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述分子量...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤廉，徐锦龙，王松林，
申请(专利权)人：浙江恒澜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33