專利名稱：一種低溫生產(chǎn)尼龍纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織材料制備方法的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低溫生產(chǎn)尼龍纖維的方法。
背景技術(shù)：
一般說來，可紡織用的高分子材料包括尼龍(聚酰胺)、丙綸(聚丙烯)、滌綸(聚對苯二甲酸乙二醇酯)和腈綸(聚丙烯腈)等。這些材料可以通過紡絲而形成纖維絲，從而用于紡織工業(yè)。熔融紡絲是一種常用的紡絲方法，通過熔融紡絲可以得到適于紡織用的纖維細(xì)絲。通常，使用熔融紡絲方法得到的纖維細(xì)絲可達到幾旦的纖細(xì)程度(纖度)。用這樣纖度的纖維細(xì)絲紡織、編制而得的產(chǎn)品，例如服裝面料等，具有很多優(yōu)點，因此市場應(yīng)用空間廣闊。
尼龍纖維織物具有吸汗、輕質(zhì)、韌性佳、回彈性好、抗酸堿等特點，是最適合人類穿著的人造織物之一。在服裝上的應(yīng)用也是尼龍纖維的主要用途之一。
目前，尼龍纖維的工業(yè)生產(chǎn)方法主要是熔融紡絲方法。這種情況下，通常需要將尼龍加熱至熔融狀態(tài)，然后在熔融狀態(tài)下(紡絲溫度一般在260～280℃范圍內(nèi))進行紡絲。此時，為了維持尼龍?zhí)幱谌廴跔顟B(tài)，需要對其持續(xù)進行加熱，這會消耗大量的能量，尤其紡絲設(shè)備的噴絲板或噴絲頭，溫度一般會高達280℃，實踐中一般使用聯(lián)苯對其進行加熱，聯(lián)苯的沸點約為265°，因此需要加壓提高聯(lián)苯的沸點以避免其沸騰汽化，這不僅需要消耗高能量，還需要耐壓設(shè)備。這些因素使得使用現(xiàn)有熔融紡絲方法生產(chǎn)尼龍纖維的成本昂貴，工藝要求高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種低溫生產(chǎn)尼龍纖維的方法，該方法顯著降低了尼龍纖維生產(chǎn)的能耗，從而節(jié)約成本。
本發(fā)明人經(jīng)過大量研究和試驗發(fā)現(xiàn)，可以在比現(xiàn)有熔融紡絲的紡絲溫度更低的溫度下，例如低于聯(lián)苯沸點的溫度下紡出得到尼龍纖維絲。
本申請?zhí)峁┝艘环N低溫生產(chǎn)尼龍纖維的方法，該方法是熔融紡絲方法，包括在尼龍的熔融紡絲過程中加入一種第一主族金屬的化合物，然后所得熔融體在160～250℃的低溫下進行紡絲。
文中術(shù)語“熔融紡絲方法”是指將紡絲用的原料加熱熔融，熔融體通過螺桿擠出機擠出后送至紡絲機，經(jīng)計量泵將熔融體定量壓入紡絲部件，通過噴絲板上的噴絲孔將熔體以細(xì)絲態(tài)流出，上油卷繞，或再經(jīng)熱牽伸過程，生產(chǎn)纖維絲的方法。
本發(fā)明低溫生產(chǎn)尼龍纖維的方法中，所述尼龍是指可紡絲用的尼龍，例如尼龍6、尼龍66等，優(yōu)選尼龍6。
本發(fā)明低溫生產(chǎn)尼龍纖維的方法中，所述第一主族金屬的化合物非限定性地包括第一主族金屬鹽或絡(luò)合物。所述第一主族金屬元素選自鋰、鈉、鉀、銣、銫等。所述金屬鹽的陰離子或絡(luò)合物的配體選自磷酸根、碳酸根、羧酸根、硝酸根、硫酸根、磺酸根、亞硫酸根、鹵素陰離子(如氟離子、氯離子和溴離子等)、擬鹵素離子(例如，硫氫酸根)以及其他含氮和/或含氧(如羧酸根)和/或含硫有機配體等，但并不限于此。
具體而言，所述第一主族金屬的化合物的實例非限定性包括碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銣、碳酸銫；磷酸鋰、磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸銣、磷酸銫；醋酸鋰、醋酸鈉、醋酸鉀、醋酸銣、醋酸銫；硫酸鋰、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸銣、硫酸銫；磺酸鋰、磺酸鈉、磺酸鉀、磺酸銣、磺酸銫；氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀、氟化銣、氟化銫；氯化鋰、氯化鈉、氯化鉀、氯化銣、氯化銫；溴化鋰、溴化鈉、溴化鉀、溴化銣、溴化銫等。
第一主族金屬的化合物能夠降低尼龍纖維的熔點，并且賦予尼龍纖維熔融體以良好的性能，例如高強度、高粘性、高可紡性等，因此，可以在更低的紡絲溫度下得到尼龍纖維。第一主族金屬的化合物的使用量如下基于所用尼龍的重量計，第一主族金屬的化合物中的第一主族金屬元素的重量為50ppm～10wt％，優(yōu)選為0.01wt％～5wt％，更優(yōu)選為0.1wt％～5wt％，特別優(yōu)選為0.5wt％～3wt％。若第一主族金屬的化合物的使用量低于50ppm，則其對尼龍的改性效果不夠好，難以在低溫下得到尼龍纖維。若第一主族金屬的化合物的使用量大于10wt％，則添加的金屬化合物量過多，會導(dǎo)致所得纖維絲的質(zhì)量惡化。
對第一主族金屬的化合物的加入方式?jīng)]有特別限定，可以直接加入，也可以將其與部分尼龍制成包含第一主族金屬的化合物的添加劑后再進行加入，優(yōu)選將其與部分尼龍制成包含第一主族金屬的化合物的添加劑后再進行加入。
本發(fā)明的低溫生產(chǎn)尼龍纖維的方法還可以包括在尼龍的熔融之前或熔融期間加入助劑。所述助劑例如選自抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑和抗靜電劑等。可以使用其中的一種或多種助劑。
其中，所述抗氧劑是受阻酚類和亞磷酸鹽，例如抗氧劑1010、抗氧劑CA、抗氧劑163、抗氧劑168、抗氧劑3114、抗氧劑DLTP和抗氧劑TNP等?？梢允褂闷渲械囊环N或多種?？寡趸瘎┑奶砑恿績?yōu)選為0.001wt％-1wt％，以所用尼龍的重量計。加入的抗氧劑為四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-特丁基苯基)丁烷、亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰酸酯、硫代二丙酸雙月桂酯、亞磷酸三壬基苯酯中的一種或多種。
在尼龍的熔融之前或熔融期間加入的紫外線吸收劑為2-(2-羥基-5-甲基苯基)-苯并三唑、2-(2-羥基-3，5-二叔丁基苯基)-苯并三唑、2-(2-羥基-5-辛基苯基)-苯并三唑、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羥基-3，5-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、碳黑、氧化鋅、二氧化鈦中的一種或多種。
所述紫外線吸收劑是苯并三唑類、苯酮類等有機芳香物質(zhì)，如UV-A、UV-B、UV-320、UV5411、Tinuvin326、Tinuvin 327；碳黑、氧化鋅、二氧化鈦等無機物質(zhì)。可以使用其中的一種或多種。紫外線吸收劑的添加量優(yōu)選為0.001wt％-1wt％，以所用尼龍的重量計。
所述光穩(wěn)定劑是鹵化銅、受阻胺類、酚類、二苯甲酮系、三唑系?？梢允褂闷渲械囊环N或多種。所述光穩(wěn)定劑的添加量優(yōu)選為0.001wt％-1wt％，以所用尼龍的重量計。
所述抗靜電劑是脂肪醇磷酸鹽、脂肪醇氧化烯醚磷酯鹽、脂肪醇磷酸酯鉀、十二烷基硫酸鈉鹽、硬脂酸甘油單酯、月桂醇氧乙烯醚磷酸酯鉀鹽、聚乙二醇等?？梢允褂闷渲械囊环N或多種。所述抗靜電劑的添加量優(yōu)選為0.001wt％-1wt％，以所用尼龍的重量計。
對所述助劑的加入方式也沒有特別限定，可以直接加入，也可以將其與部分尼龍和第一主族金屬的化合物制成第一主族金屬的化合物的添加劑后再進行加入。
這樣，在本發(fā)明低溫生產(chǎn)尼龍纖維的方法中，可以在較低的溫度下進行紡絲，例如在160～250℃的溫度范圍內(nèi)，優(yōu)選在170～230℃的溫度范圍內(nèi)，更優(yōu)選在180～230℃的溫度范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在200～230℃的溫度范圍內(nèi)進行紡絲，也就是說，紡絲溫度可以如上所述。在這樣的紡絲溫度下，使用常規(guī)的熔融紡絲方法即可得到一般紡織用的尼龍纖維。
而現(xiàn)有技術(shù)中，紡絲溫度一般在260～280℃的范圍內(nèi)，相比較而言，本發(fā)明可以顯著降低尼龍纖維的紡絲溫度。雖然沒有任何現(xiàn)有的可適用理論對其進行解釋，但發(fā)明人認(rèn)為可能的機理如下第一主族金屬的化合物可以提高尼龍熔融體的強度，提高熔融體的粘性，降低熔體指數(shù)MFR，因此其能夠經(jīng)受較大的拉伸力，即使在熔融體經(jīng)噴絲后變?yōu)榘肴廴隗w時仍具有較好的強度，因而能夠耐受較大的拉伸力，使得纖維絲在熔融紡絲過程中能夠承受拉細(xì)步驟中所遭受的力而不會斷裂，從而提高尼龍纖維的可紡性；此外，第一主族金屬的化合物可以降低尼龍的熔點，因此可以在更低的溫度下進行紡絲；另一原因在于，當(dāng)溫度高于尼龍熔點時尼龍熔融體會因過老化作用而發(fā)生尼龍的結(jié)晶、析出溫度顯著低于尼龍的熔點，因此會進一步降低尼龍紡絲的溫度；由于上述因素的綜合作用，使得尼龍纖維可以在本發(fā)明所述的低溫下進行紡絲生產(chǎn)。但本發(fā)明的效果并不受該理論的束縛。
有益效果使用本發(fā)明的方法，可以將尼龍，尤其是尼龍6紡絲得到規(guī)格符合紡織用的尼龍纖維，例如，其纖度可以達到幾旦，甚至更細(xì)。采用本發(fā)明方法的紡絲溫度顯著低于現(xiàn)有技術(shù)的紡絲溫度，因此能夠顯著降低能耗，并且能夠降低成本，而且噴絲設(shè)備，尤其是噴絲板或噴絲頭不再需要使用高壓設(shè)備進行加熱，因此工業(yè)生產(chǎn)安全性得到進一步提高。
具體實施例方式
以下通過具體實施例來進一步描述本發(fā)明。本發(fā)明的特點和優(yōu)點會隨著這些描述而變得更為清楚。但是，這些實施例僅僅是范例性的，用于解釋說明本發(fā)明，但并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不違背本發(fā)明的精神和范圍情況下，可以在細(xì)節(jié)方面對本發(fā)明進行修飾和/或改變和/或等價替換，這些修飾/修改/替換均應(yīng)落入本發(fā)明所請求保護的范圍內(nèi)。
實施例中所涉及到的“份”均為“重量份”。
所用原料尼龍6切片寧波亨潤公司生產(chǎn)的高速紡純尼龍6切片實施例1將6份Na2CO3與100份尼龍6切片一起進行加熱熔融，熔融體通過螺桿擠出機擠出送至紡絲機，經(jīng)計量泵將熔融體定量壓入紡絲部件，通過噴絲板上的噴絲孔將熔體以細(xì)絲態(tài)流出，上油卷繞得卷繞絲，其中熔體在螺桿擠出機中各區(qū)的的溫度分別是230℃、250℃、250℃、255℃，紡絲溫度是230℃，所用的噴絲板孔徑為0.35mm，長度為0.7mm，卷繞速度為1000m/min。所得卷繞絲纖度為8旦，在120℃的溫度下進行3.7倍的熱牽伸，得到纖度為3旦的尼龍6纖維。其強度為3.6cN/dtex，斷裂伸長率為30％。
實施例2按下表1的比例使用雙螺桿擠出機制備LiCl添加劑母粒，其中擠出機各區(qū)的溫度為I區(qū)為260℃；II區(qū)為305℃；III區(qū)為290℃；IV區(qū)為290℃。
表1含LiCl的添加劑母粒配方

將所得LiCl的添加劑母粒與尼龍6切片在真空烘箱中進行干燥，以除去水分和小分子物質(zhì)。干燥溫度在90-100℃之間，干燥時間為24-48小時。
然后再將LiCl的添加劑母粒與尼龍6切片以重量比5∶1000混合進行加熱熔融，熔融體通過螺桿擠出機擠出后送至紡絲機，經(jīng)計量泵將熔融體定量壓入紡絲部件，通過噴絲板上的噴絲孔將熔體以細(xì)絲態(tài)流出，上油卷繞得卷繞絲，其中熔體在螺桿擠出機中各區(qū)的的溫度分別是230℃、250℃、250℃、255℃，紡絲溫度是200℃，所用的噴絲板孔徑為0.3mm，長度為0.7mm，卷繞速度為1000m/min。所得卷繞絲纖度為10旦，在120℃的溫度下進行3.3倍的熱牽伸，得到纖度為3旦的尼龍6纖維。其強度為3.9cN/dtex，斷裂伸長率為35％。
實施例3
按下表2的比例使用雙螺桿擠出機制備NaBr添加劑母粒，其中擠出機各區(qū)的溫度為I區(qū)為260℃；II區(qū)為305℃；III區(qū)為290℃；IV區(qū)為290℃。
表2含NaBr的添加劑母粒配方

將所得NaBr的添加劑母粒與尼龍6切片在真空烘箱中進行干燥，以除去水分和小分子物質(zhì)。干燥溫度在90-100℃之間，干燥時間為24-48小時。
然后再將NaBr的添加劑母粒與尼龍6切片以重量比1∶100混合加熱熔融，熔融體通過螺桿擠出機擠出后送至紡絲機，經(jīng)計量泵將熔融體定量壓入紡絲部件，通過噴絲板上的噴絲孔將熔體以細(xì)絲態(tài)流出，上油卷繞得卷繞絲，其中熔體在螺桿擠出機中各區(qū)的的溫度分別是230℃、250℃、250℃、255℃，紡絲溫度是190℃，所用的噴絲板孔徑為0.3mm，長度為0.7mm，卷繞速度為1000m/min。所得卷繞絲纖度為3旦，在100℃的溫度下進行1.2倍的熱牽伸，得到纖度為2.5旦的尼龍6纖維。其強度為4.0cN/dtex，斷裂伸長率為38％。
實施例4按照實施例3的方法生產(chǎn)尼龍6纖維，區(qū)別在于，使用80份醋酸鉀代替60份NaBr，添加劑母粒與尼龍6切片以27∶1000的重量比混合，紡絲溫度為210℃。得到纖度為3旦的尼龍6纖維。
實施例5將100份尼龍6切片進行加熱熔融，熔融體通過螺桿擠出機擠出送至紡絲機，經(jīng)計量泵將熔融體定量壓入紡絲部件，通過噴絲板上的噴絲孔將熔體以細(xì)絲態(tài)流出，上油卷繞得卷繞絲，其中熔體在螺桿擠出機中各區(qū)的溫度分別是260℃、305℃、290℃、290℃，紡絲溫度是280℃，所用的噴絲板孔徑為0.35mm，長度為0.7mm，卷繞速度為1000m/min。所得卷繞絲纖度為8旦，在120℃的溫度下進行3.7倍的熱牽伸，得到纖度為3旦的尼龍6纖維。其強度為3.6cN/dtex，斷裂伸長率為30％。
實施例6按實施例5的方法將尼龍6切片進行紡絲，其區(qū)別在于紡絲溫度為295℃，卷繞速度為900米/分，噴絲板孔數(shù)為48，孔徑為0.3毫米，長徑比3∶1。得到單絲纖度為7旦的尼龍6尼龍卷繞絲，對所得到的尼龍6卷繞絲進行3.5倍的熱牽伸，羅拉溫度90度，熱板溫度160度，得到單絲纖度為2.0旦的尼龍纖維絲。
通過將實施例1-4和實施例5和6進行比較可知，當(dāng)向尼龍中添加第一主族金屬的化合物時，在較低溫度下就可以紡出品質(zhì)很好的尼龍纖維絲，如實施例1-4所述，而現(xiàn)有方法則需在很高的溫度下進行紡絲。實施例1-4比實施例5和6降低10-20％能耗。
權(quán)利要求
1.一種低溫生產(chǎn)尼龍纖維的方法，該方法是熔融紡絲方法，其特征在于在尼龍熔融紡絲過程中加入一種第一主族金屬的化合物，然后所得熔融體在160～250℃的低溫下進行紡絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溫度為170～230℃的低溫下進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述溫度為200～230℃的低溫下進行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述尼龍為尼龍6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一主族金屬的化合物是第一主族金屬鹽或絡(luò)合物，其中，所述第一主族金屬元素為鋰、鈉、鉀、銣和銫；所述金屬鹽的陰離子或絡(luò)合物的配體為磷酸根、碳酸根、羧酸根、硝酸根、硫酸根、磺酸根、亞硫酸根、鹵素陰離子、擬鹵素離子以及其他含氮和/或含氧和/或含硫有機配體或多元配體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，基于所用尼龍的重量計，所述第一主族金屬的化合物中第一主族金屬元素的重量為50ppm～10wt％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5或6所述的方法，其特征在于，基于所用尼龍的重量計，所述第一主族金屬的化合物中第一主族金屬元素的重量為0.01wt％～5wt％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、5、6或7所述的方法，其特征在于，基于所用尼龍的重量計，所述第一主族金屬的化合物中第一主族金屬元素的重量為0.5wt％～3wt％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、5-8中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一主族金屬的化合物與部分尼龍制成包括第一主族金屬的化合物的添加劑后再進行加入。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在尼龍的熔融之前或熔融期間加入助劑，所述助劑為抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑和抗靜電劑中的一種或多種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的方法，其特征在于，在尼龍的熔融之前或熔融期間加入的抗氧劑是受阻酚類、亞磷酸鹽中的一種或多種。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、10或11所述的方法，其特征在于，加入的抗氧劑為四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-特丁基苯基)丁烷、亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰酸酯、硫代二丙酸雙月桂酯、亞磷酸三壬基苯酯中的一種或多種；以所用尼龍重量計，抗氧化劑的添加量為0.001wt％-1wt％。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的方法，其特征在于，所述在尼龍的熔融之前或熔融期間加入的紫外線吸收劑是苯并三唑類、苯酮類有機芳香物質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1、10或13所述的方法，其特征在于，所述在尼龍的熔融之前或熔融期間加入的紫外線吸收劑為2-(2-羥基-5-甲基苯基)-苯并三唑、2-(2-羥基-3，5-二叔丁基苯基)-苯并三唑、2-(2-羥基-5-辛基苯基)-苯并三唑、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羥基-3，5-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、碳黑、氧化鋅、二氧化鈦中的一種或多種；以所用尼龍的重量計，紫外線吸收劑的添加量為0.001wt％-1wt％。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的方法，其特征在于，所述光穩(wěn)定劑是鹵化銅、受阻胺類、酚類、二苯甲酮系、三唑系中的一種或多種；以所用尼龍的重量計，所述光穩(wěn)定劑的添加量為0.001wt％-1wt％。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的方法，其特征在于，所述抗靜電劑是脂肪醇磷酸鹽、脂肪醇氧化烯醚磷酯鹽、脂肪醇磷酸酯鉀、十二烷基硫酸鈉鹽、硬脂酸甘油單酯、月桂醇氧乙烯醚磷酸酯鉀鹽、聚乙二醇中的一種或多種；以所用尼龍的重量計，所述抗靜電劑的添加量為0.001wt％-1wt％。
17.根據(jù)權(quán)利要求1、10-16任一項所述的方法，其特征在于，所述助劑與第一主族金屬的化合物和部分尼龍制成添加劑后再進行加入。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種紡織材料的生產(chǎn)、制備方法，尤其是指一種低溫生產(chǎn)尼龍纖維的方法。本發(fā)明是采用一種熔融紡絲方法，包括在尼龍熔融紡絲過程中加入一種第一主族金屬的化合物，然后所得熔融體在160～250℃的低溫下進行紡絲。在尼龍的熔融之前或熔融期間加入抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、抗靜電劑的助劑會有更好的效果。依本發(fā)明所制備的尼龍纖維織物具有吸汗、輕質(zhì)、韌性佳、回彈性好、抗酸堿等特點，在服裝、編織等行業(yè)具有廣闊的用途。
文檔編號D01F1/10GK101054736SQ20071006858
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月22日
發(fā)明者來國橋, 劉玉峰, 章成峰, 邱化玉, 吳燕婕, 伍川, 劉毓海, 黃昆, 劉少軒, 陸達天, 李慧珍, 張秀芹, 李龍波, 王明超, 趙瑩, 潘慶華, 王篤金, 徐怡莊, 吳瑾光, 徐端夫 申請人:杭州師范大學(xué)