一种聚酰胺56工业丝及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚酰胺56工业丝，所述聚酰胺56工业丝在180℃、4h处理后，耐热断裂强力保持率≥90％；在230℃、30min处理后，耐热断裂强力保持率≥90％；干热收缩率为≤8.0％。所述的聚酰胺56工业丝在缝纫线、轮胎帘子线、气囊丝、脱模布、水布、帆布、安全带、绳索、渔网、工业过滤布、传输带、降落伞、帐篷、箱包领域具有广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰胺56工业丝及其制备方法和应用
本专利技术属于聚酰胺材料
，涉及一种聚酰胺56工业丝及其制备方法和应用。
技术介绍
工业丝的生产工艺有两种：一种是采用熔体直接纺丝法，另一种是采用切片固相增粘间接纺丝法。目前聚酰胺66与聚对苯二甲酸已二醇酯已经部分采用熔体直接纺丝，聚酰胺6因聚合物中含有8-10wt％单体，需要经过除单工序去除单体，目前无法直接进行熔体纺丝。涤纶、锦纶工业丝具有强度高、伸长率低、尺寸稳定性好、耐疲劳和耐老化等特点，使得其广泛应用于轮胎帘子线、帆布、传输带、安全气囊、降落伞、绳索、安全带、工业滤布或帐篷等领域。不同应用领域对工业丝材料耐热性能要求较高，目前主要通过添加热稳定剂母粒进行共混方法。热稳定剂母粒价格高，且在纺丝过程中需要纺丝厂家配备母粒在线装置，设备投资成本大，此外，还需要解决热稳定剂母粒与基体材料相容性问题，如果添加不均匀，纺丝过程中产生断单丝现象，造成工业丝生产制成率降低，甚至影响纤维的力学性能。专利CN110055602A公开了一种聚酰胺56高强力工业丝及其制备方法，使用常规聚酰胺56切片进行纺丝，未对聚酰胺56切片进行耐热改性，其制备的工业丝耐热性能差，无法应用在对耐热要求高的领域，如缝纫线、轮胎帘子线、气囊丝、脱模布、水布等方面。采用高速卷绕工艺，卷绕速度大于4000m/min，卷绕速度高，纤维在不同热辊上面停留时间相对缩短，即纤维高温定型时间缩变短，其次采用低倍率拉伸工艺，造成纤维结晶与取向偏低，制备的纤维强力偏低与尺寸稳定性变差。专利技术内容本专利技术的第一个目的在于提供一种同时具有优异耐热性能与力学性能的聚酰胺56工业丝，所述聚酰胺56工业丝在180℃、4h处理后，耐热断裂强力保持率≥90％；在230℃、30min处理后，耐热断裂强力保持率≥90％；干热收缩率为≤8.0％。本专利技术通过优化聚酰胺56树脂质量：调整其粘度、齐聚物含量、分子量及其分布、含水率，其次优化聚酰胺56工业丝纺丝工艺，提高聚酰胺56工业丝的结晶度与取向度，增加定型温度与增大卷绕超喂比例，降低其后续应力松弛，最终得到具有优异力学性能与尺寸稳定性能的聚酰胺56工业丝，断裂强度为6.5cN/dtex以上；断单丝次数≤2次/24h；制成率≥90％；沸水收缩率为8.0％以下；纤度为100-3500dtex；断裂伸长率为26％以下；结晶度为70％以上；取向度为80％以上。聚酰胺类纤维纺丝过程中需要树脂控制含水率，一般要求在平衡含水率范围内，如果纺丝过程中，树脂含水率过低，熔融过程中发生熔体增粘反应，氨基含量降低，熔体流动性变差，不利于后续拉伸，造成纤维断单丝与强度偏低；含水率过高，熔融过程中发生熔体降解反应，氨基含量增加，容易产生断单丝现象，最终均造成制成率降低。控制纺丝过程中聚酰胺56树脂含水率为300-800ppm，聚酰胺56工业丝的无油丝相对粘度为2.7-4.5，无油丝相对粘度与其树脂相对粘度的差的绝对值≤0.12，无油丝氨基含量为20-50mmol/kg，无油丝氨基与其树脂氨基的差的绝对值≤5。通过降低无油丝粘度与氨基波动范围，提高聚酰胺56熔体均匀性，减少断单丝次数，增加可纺性，制备的聚酰胺56工业丝的制成率≥90％。本专利技术的第二个目的在于提供一种聚酰胺56工业丝的制备方法。本专利技术的第三个目的在于提供一种聚酰胺56工业丝的应用，所述聚酰胺56工业丝在缝纫线、轮胎帘子线、气囊丝、脱模布、水布、帆布、安全带、绳索、渔网、工业过滤布、传输带、降落伞、帐篷、箱包领域中的应用。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：[一种聚酰胺56工业丝]本专利技术所述聚酰胺56工业丝中铜离子含量为10-1000ppm，优选为30-500ppm，更优选为50-200ppm；所述聚酰胺56工业丝180℃、4h处理后，耐热断裂强力保持率≥90％，优选为≥94％，更优选为≥98％；230℃、30min处理后，耐热断裂强力保持率≥90％，优选为≥93％，更优选为≥96％；所述聚酰胺56工业丝的干热收缩率为≤8.0％，优选为≤6.0％，更优选为≤4.0％。所述聚酰胺56工业丝含有热稳定剂；优选地，所述热稳定剂包括：醋酸铜、碘化钾、氯化铜、碘化亚铜、氧化铜、氧化亚铜中的任意一种或几种的组合物；优选地，所述热稳定剂的添加量占生产原料总重量的10-2800ppm，优选为100-2500ppm。优选地，所述热稳定剂为醋酸铜与碘化钾的组合物，其中醋酸铜与碘化钾的摩尔比为1:1-15，优选为1:2-10，更优选为1:6-8，其中，优选醋酸铜的添加量为100-500ppm，碘化钾的添加量为500-2500ppm。所述聚酰胺56工业丝的断裂强度为6.5cN/dtex以上，优选为7.0cN/dtex以上，更优选为8.0cN/dtex以上。所述聚酰胺56工业丝的无油丝相对粘度为2.7-4.5，无油丝相对粘度与其树脂相对粘度的差的绝对值≤0.12，优选为≤0.10，更优选为≤0.08。所述聚酰胺56工业丝的无油丝氨基含量为20-50mmol/kg；无油丝氨基与其树脂氨基的差的绝对值≤5，优选为≤3，更优选为≤2。所述聚酰胺56工业丝断单丝次数≤2次/24h，优选≤1次/24h，更优选0次/24h，所述聚酰胺56工业丝的制成率≥90％，优选为≥93％，更优选为≥96％。所述聚酰胺56工业丝的沸水收缩率为在8.0％以下，优选为在7.0％以下，更优选为在6.0％以下；和/或，所述聚酰胺56工业丝的纤度为100-3500dtex，优选为200-2500dtex，更优选为300-1800dtex；所述聚酰胺56工业丝的断裂伸长率为26％以下，优选为22％以下；和/或，所述聚酰胺56工业丝的结晶度为70％以上，优选为72％以上，更优选为74％以上；和/或，所述聚酰胺56工业丝的取向度为80％以上，优选为82％以上，更优选为84％以上。所述聚酰胺56工业丝的生产原料至少包括：1,5-戊二胺和己二酸；或者，以1,5-戊二胺和己二酸为单体聚合得到的聚酰胺56。所述1,5-戊二胺由生物基原料通过发酵法或酶转化法制备而成。优选地，所述1,5-戊二胺由生物基原料通过发酵法或酶转化法制备而成。例如采用专利CN109536542A公开的1,5-戊二胺制备方法。[一种聚酰胺56工业丝的制备方法]所述制备方法包括如下步骤：所述聚酰胺56工业丝可以采用熔体直接纺丝或切片纺丝2种方法。(1)、将1,5-戊二胺和己二酸聚合，获得高粘度聚酰胺56熔体，通过熔体增压泵输送到纺丝箱体，直接进行纺丝；或者，采用切片纺丝，即先制备低粘度聚酰胺56树脂，然后通过固相增粘获得高粘度聚酰胺56树脂，将高粘度聚酰胺56树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺56熔体进行纺丝；所述固相增粘：通过将低粘度聚酰胺56树脂通过高温干燥来提高粘度。优选地，所述固相增粘的温度为120-180℃，优选为150-160℃。干燥时间10-50h，优选为15-30h。所述固相增粘通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰胺56工业丝，其特征在于：所述聚酰胺56工业丝中铜离子含量为10-1000ppm，优选为30-500ppm，更优选为50-200ppm。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚酰胺56工业丝，其特征在于：所述聚酰胺56工业丝中铜离子含量为10-1000ppm，优选为30-500ppm，更优选为50-200ppm。


2.如权利要求1所述的聚酰胺56工业丝，其特征在于：所述聚酰胺56工业丝在180℃、4h处理后，耐热断裂强力保持率≥90％，优选为≥93％；在230℃、30min处理后，耐热断裂强力保持率≥90％，优选为≥92％；所述聚酰胺56工业丝的干热收缩率为≤8.0％，优选为≤6.0％。


3.一种聚酰胺56工业丝，其特征在于：所述聚酰胺56工业丝含有热稳定剂，所述热稳定剂包括醋酸铜、碘化钾、氯化铜、碘化亚铜、氧化铜、氧化亚铜中的任意一种或几种的组合；
优选地，所述热稳定剂的添加量占生产原料总重量的10-2800ppm，优选为100-2500ppm；
优选地，所述热稳定剂包括碘化钾与醋酸铜的组合物，其中醋酸铜与碘化钾的摩尔比为1:1-15。


4.如权利要求1所述的聚酰胺56工业丝，其特征在于：所述聚酰胺56工业丝的断裂强度为6.5cN/dtex以上，优选为7.0cN/dtex以上，更优选为8.0cN/dtex以上。


5.如权利要求1所述的聚酰胺56工业丝，其特征在于：所述聚酰胺56工业丝的无油丝相对粘度为2.7-4.5，无油丝相对粘度与其树脂相对粘度的差的绝对值≤0.12，优选为≤0.10，更优选为≤0.08。


6.如权利要求1所述的聚酰胺56工业丝，其特征在于：所述聚酰胺56工业丝的无油丝氨基含量为20-50mmol/kg；无油丝氨基与其树脂氨基的差的绝对值≤5，优选为≤3，更优选为≤2。


7.如权利要求1所述的聚酰胺56工业丝，其特征在于：所述聚酰胺56工业丝断单丝次数≤2次/24h，优选为≤1次/24h，更优选为0次/24h，所述聚酰胺56工业丝的制成率≥90％，优选为≥93％，更优选为≥96％。


8.如权利要求1所述的聚酰胺56工业丝，其特征在于：聚酰胺56工业丝还满足下述条件：所述聚酰胺56工业丝的沸水收缩率为在8.0％以下，优选为在7.0％以下，更优选为在6.0％以下；和/或，
所述聚酰胺56工业丝的纤度为100-3500dtex，优选为200-2500dtex，更优选为300-1800dtex；和/或，
所述聚酰胺56工业丝的断裂伸长率为26％以下，优选为22％以下；和/或，
所述聚酰胺56工业丝的结晶度为70％以上，优选为72％以上，更优选为74％以上；和/或，
所述聚酰胺56工业丝的取向度为80％以上，优选为82％以上，更优选为84％以上。


9.如权利要求1所述的聚酰胺56工业丝，其特征在于：所述聚酰胺56工业丝的生产原料至少包括：1,5-戊二胺和己二酸；或者，以1,5-戊二胺和己二酸为单体聚合得到的聚酰胺56；优选地，所述1,5-戊二胺由生物基原料通过发酵法或酶转化法制备而成。


10.一种如权利要求1-9任一项所述的聚酰胺56工业丝的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
(1)、将1,5-戊二胺和己二酸聚合，获得高粘度聚酰胺56熔体，通过熔体增压泵输送到纺丝箱体，直接进行纺丝；或者，采用切片纺丝，即先制备低粘度聚酰胺56树脂，然后通过固相增粘获得高粘度聚酰胺56树脂，将高粘度聚酰胺56树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺56熔体进行纺丝；
(2)、将步骤(1)获得的聚酰胺56熔体进行拉丝，形成初生丝；
(3)、对所述初生丝进行处理后得到所述聚酰胺56工业丝；
其中，在步骤(1)1,5-戊二胺和己二酸聚合过程中加入热稳定剂，或以热稳定剂母粒形式在聚合熔体切粒前在线注入，或以热稳定剂母粒形式在纺丝过程中共混加入；
所述热稳定剂母粒中铜离子含量为0.5-10wt％，优选为0.8-5wt％，更优选为1.2-3wt％；
所述热稳定剂母粒添加量为0.3-5.0wt％，优选为0.5-3.0wt％，更优选为0.8-2.0wt％；
所述热稳定剂母粒基体材料包括聚酰胺6、聚酰胺56、聚酰胺66、聚酰胺510、聚酰胺610、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的任意一种或几种的组合，优选为聚酰胺6、聚酰胺56、聚酰胺510，更优选为聚酰胺6、聚酰胺56；
优选地，所述制备方法还包括加入其它添加剂的步骤，所述其它添加剂包括：消光剂、阻燃剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、结晶成核剂、荧光增白剂和抗静电剂中的任意一种或几种；优选地，所述其它添加剂的添加量占生产原料总重量的0.01-5wt％。


11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)具...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙朝续，陈万钟，陈树沅，商治国，
申请(专利权)人：上海凯赛生物技术股份有限公司，CIBT美国公司，
类型：发明
国别省市：上海;31