專利名稱：一種尼龍纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種尼龍纖維。
背景技術(shù)：
尼龍纖維是世界上最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維之一，產(chǎn)量在合成纖維中居第二位。聚酰胺纖維的主要品種有 PA6、PA66、PA4、PA7、PA8、PA9、PA11、PA12、PA610、PA1010、PA6T、MXD6、PACM-12 (脂環(huán)族聚酰胺纖維)、PA612，這些品種的紡絲工藝相對成熟，有些已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。目前的尼龍基本上都是以石油的衍生物作為原料制得，例如尼龍市場占有量最大的兩個品種尼龍6和尼龍66，他們的原料己內(nèi)酰胺和己二酸通過苯類同系物經(jīng)過加氫再氧化等一系列反應(yīng)制得，而己二胺是通過丁二烯或丙烯腈先合成己二腈再通過催化加氫方法制備，整個合成工藝復(fù)雜，存在一定污染。長期以來，人們期待著使用通過從空氣中吸收二氧化碳來生長的植物資源作為起始材料，來制備與現(xiàn)有品種尼龍纖維性能相當(dāng)?shù)木G色尼龍纖維，解決對非再生能源的依賴，建造循環(huán)型社會。尸胺是一種多胺，即1，5-戊二胺(簡稱戊二胺)，又名1，5- 二氨基戊烷，它是生物體內(nèi)廣泛存在的具有生物活性的含氮堿，它在腐爛的尸體和精液中都可以分離得到。為蛋白質(zhì)腐敗時賴氨酸在脫羧酶的作用下發(fā)生脫羧反應(yīng)生成。戊二胺可以通過化學(xué)法，將戊二腈的無水乙醇溶液煮沸后，以較快的速度加入金屬鈉，反應(yīng)完后加入水，將乙醇蒸出，剩余的反應(yīng)物用過熱蒸汽蒸餾，在酸化中和，蒸餾的方法得到。近年來發(fā)現(xiàn)戊二胺可以通過蜂房哈夫尼菌(HafniaAlvei)中的賴氨酸脫羧酶(L-lysine decarboxylase,EC4.1.1.18)作用于賴氨酸的生物法得到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人為了解決上述技術(shù)問題而進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)以戊二胺和脂肪族二元酸為原料制備的尼龍樹脂作為原料制備的尼龍纖維具有優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度。本發(fā)明的目的在于提供一種尼龍纖維。本發(fā)明的尼龍纖維的原料包括以戊二胺和脂肪族二元酸為原料制備的尼龍樹脂，其中，所述戊二胺和脂肪族二元酸中至少一種是由生物法制備。根據(jù)本發(fā)明，所述戊二胺包含符合ASTM D6866標(biāo)準(zhǔn)的可再生來源的有機(jī)碳。根據(jù)本發(fā)明，所述脂肪族二元酸包含符合ASTM D6866標(biāo)準(zhǔn)的可再生來源的有機(jī)碳。 根據(jù)本發(fā)明，所述脂肪族二元酸可以是短鏈二元酸(碳鏈上碳原子數(shù)小于10)，例如丁二酸，戊二酸，己二酸，庚二酸，辛二酸，壬二酸，癸二酸，優(yōu)選己二酸，癸二酸；也可以是長碳鏈二元酸，例如十一碳二元酸，十二碳二元酸，十三碳二元酸，十四碳二元酸，十五碳二元酸，十六碳二元酸，十七碳二元酸，十八碳二元酸，馬來酸，Δ 9_1，18-十八烯二元酸，優(yōu)選十二碳二元酸。根據(jù)本發(fā)明，所述尼龍樹脂為尼龍56樹脂。
根據(jù)本發(fā)明，所述尼龍樹脂比濃粘度為12(T200ml/g。根據(jù)本發(fā)明，所述尼龍纖維為長絲或者短纖。根據(jù)本發(fā)明，所述尼龍纖維為熔融紡絲法制備。本發(fā)明還提供了一種包含上述尼龍纖維的紡織材料，所述的紡織材料可以是紗線、梭織布、針織布或無紡布等。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所制造的尼龍纖維具有優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度，可以進(jìn)一步用于制成紗線、梭織布、針織布或無紡布等紡織材料，能夠應(yīng)用于衣料服裝、產(chǎn)業(yè)、裝飾地毯等領(lǐng)域，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明的高速熔融紡絲工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明所用的紡絲設(shè)備及配套裝置，包括切片料筒1、干燥塔2、螺桿擠出機(jī)3、紡絲箱體4 (內(nèi)置熔體分配管、計量泵、紡絲組件)、側(cè)吹風(fēng)裝置5、紡絲甬道6、上油裝置7、第一導(dǎo)絲輥8、第二導(dǎo)絲輥9和卷繞筒10。本發(fā)明的熔融紡絲的工藝流程如下:尼龍樹脂切片經(jīng)過真空干燥后，喂入到單螺桿擠出機(jī)中，尼龍切片在擠出機(jī)內(nèi)通過熱能和機(jī)械能使之熔融、壓縮和均勻化，聚合物熔體經(jīng)螺桿末端的混煉頭流向熔體分配管，再到紡絲箱體中的紡絲計量泵精確計量，均勻分配到紡絲組件中。經(jīng)噴絲板噴出而成為熔體細(xì)流，并在恒溫、恒濕的側(cè)吹風(fēng)下迅速凝固成為絲條，經(jīng)上油裝置集束上油，絲條離開紡絲甬道，被牽引到第一導(dǎo)絲輥，以一定的高速度將絲條從噴絲板落下，得到預(yù)取向絲。預(yù)取向絲條自第一導(dǎo)絲輥出來后被牽引到第二導(dǎo)絲輥，并改變兩導(dǎo)絲輥的速度比來調(diào)節(jié)所要求的拉伸比。然后進(jìn)入卷繞筒，成品絲卷繞在卷繞筒上，便得到尼龍長纖維。其中，所述尼龍樹脂切片為以生物法提純的戊二胺和己二酸為原料進(jìn)行合成的樹脂切片。所述尼龍樹脂切片的比濃粘度為12(T200ml/g。所述尼龍樹脂切片干燥后的含水率低于0.1%，所含雜質(zhì)的尺寸低于6 μ m。所述單螺桿擠出機(jī)分為六個溫度控制區(qū)，一區(qū)加熱溫度23(T260°C，二區(qū)加熱溫度26(T280°C，三區(qū)加熱溫度27(T290°C，四區(qū)加熱溫度275 295°C，五區(qū)加熱溫度28(T300°C，六區(qū)加熱溫度275 295°C。所述紡絲箱體的溫度控制在27(T290°C，所述計量泵的供給量4.8 72g/min，轉(zhuǎn)數(shù)為2 30r/min。所述噴絲板為圓形，噴絲板外徑為52 70mm，噴絲孔數(shù)為4 80孔，噴絲孔徑為0.2^0.5mm。所述恒溫恒濕的側(cè)吹風(fēng)風(fēng)溫為20 24°C，風(fēng)濕為80 90%，風(fēng)速為0.3 0.5m/s。所述噴絲頭的拉伸倍率為100 300倍。所述第一導(dǎo)絲棍的溫度為常溫，第二導(dǎo)絲棍的溫度為14(T180°C。所述導(dǎo)絲輥間的拉伸比為1.(Tl.5倍。所述紡絲(卷繞)速度為80(T6000m/min。對于短絲的生產(chǎn)，大致與上述方法相同，除了以下有差異。圓形短絲噴絲板的外徑為14(T328mm，噴絲孔數(shù)為14(Γ2002孔，噴絲孔徑為0.35、.50mm。冷卻成形的絲束經(jīng)過紡絲甬道后，經(jīng)上油裝置集束上油，在卷繞機(jī)上卷繞成絲餅，然后經(jīng)集束、拉伸、卷曲、熱定型后，切斷成尼龍56短纖維。 本發(fā)明使用了以下表征方法進(jìn)行了性能表征:
1、纖度按GB/T14343-2003 方法測定。2、強(qiáng)力按GB/T14344-2008 方法測定。3、斷裂強(qiáng)度按GB/T14344-2008 方法測定。4、伸長率按GB/T14344-2008 方法測定。5、粘數(shù)烏氏粘度計濃硫酸法:準(zhǔn)確稱量干燥后的尼龍樣品0.25±0.0002g,加入50mL濃硫酸(96%)溶解，在25°C恒溫水浴槽中測量并記錄濃硫酸流經(jīng)時間t0和尼龍溶液流經(jīng)時間
to粘數(shù)計算公式:粘數(shù)VN= (t/tQ_l)/Ct—溶液流經(jīng)時間t。一溶劑流經(jīng)時間C—聚合物的濃度(g/mL)本發(fā)明中使用的戊二胺可以是通過化學(xué)法制備，也可以采用生物法制備。本領(lǐng)域的技術(shù)人員都可以知道，將賴氨酸(鹽)在賴氨酸脫羧酶(EC4.1.1.18)的作用下，脫去兩端羧基，生成戊二胺。例如“L-賴氨酸脫羧酶性質(zhì)及應(yīng)用研究”(蔣麗麗，南京大學(xué)，碩士論文，2007 )中公開了具體的生物法制備戊二胺方法。例如“微生物轉(zhuǎn)化L-賴氨酸為尸胺的研究”(朱婧，天津科技大學(xué)，碩士論文，2009.3)中公開了具體的生物法制備戊二胺方法。本發(fā)明中使用的脂肪族二元酸可以是通過化學(xué)法制備，也可以通過生物法制備。例如，中國專利文獻(xiàn)(申請?zhí)?201210392035.5)公開了制備丁二酸的方法。例如，中國專利文獻(xiàn)(專利號ZL200410018255.7)公開了制備長鏈二元酸的方法。又例如中國專利文獻(xiàn)(專利號ZL200610029784.6)公開了制備長鏈二元酸的方法。以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1、尼龍56的制備將50升搪瓷成鹽釜通過抽真空充氮?dú)獾姆绞街脫Q其中空氣三遍，并用氮?dú)獗Ｗo(hù)，向成鹽釜中加入30kg純水，然后加入12.46kg戊二胺(購自山東凱賽，包含符合ASTM D6866標(biāo)準(zhǔn)的可再生來源的有機(jī)碳，氣相歸一化法純度99.56%)，開動攪拌，加入17.64kg己二酸(購自遼寧石化)，再加入6g抗氧劑H10(Bruggolen HlO德國布呂格曼公司生產(chǎn)),制得尼龍鹽水溶液。將100升聚合釜(K/SY166-2007型)用氮?dú)庵脫Q空氣，并將尼龍鹽溶液轉(zhuǎn)移至聚合釜中，油浴溫度升至230°C，待釜內(nèi)壓力升至1.73Mpa，開始排氣，待釜內(nèi)溫度達(dá)到265°C時，抽真空至-0.06Mpa (真空表壓)，保持該真空度20min，制得尼龍56，比濃粘度為140ml/g。實(shí)施例2、尼龍56的制備除了調(diào)整實(shí)施例1中戊二胺加入量為12.39kg之外，與實(shí)施例1同樣地操作。制得尼龍56，比濃粘度為120ml/g。
實(shí)施例3、尼龍56的制備除了調(diào)整實(shí)施例1中戊二胺加入量為12.54kg之外，與實(shí)施例1同樣地操作。制得尼龍56，比濃粘度為160ml/g。實(shí)施例4、尼龍56的制備除了調(diào)整實(shí)施例1中戊二胺加入量為12.68kg之外，與實(shí)施例1同樣地操作。制得尼龍56，比濃粘度為200ml/g。實(shí)施例5、尼龍56未柃伸絲的制各干燥的尼龍56切片24kg (比濃粘度為120ml/g，以20kg產(chǎn)品計)喂入單螺桿擠出機(jī)，經(jīng)加熱、擠壓、熔融，形成可紡的尼龍56熔融物，單螺桿擠出機(jī)沿軸向溫度分區(qū)控制，一區(qū)加熱溫度235°C，二區(qū)加熱溫度260°C，三區(qū)加熱溫度270°C，四區(qū)加熱溫度275°C，五區(qū)加熱溫度280°C，六區(qū)加熱溫度275°C，紡絲箱體溫度270°C。再經(jīng)熔體分配管到紡絲箱體中的紡絲計量泵精確計量，經(jīng)等長管將尼龍56熔融物熔體均勻分配到紡絲組件中，紡絲計量泵供給量24g/min，其轉(zhuǎn)數(shù)lOr/min。圓形噴絲板的外徑為52mm，噴絲孔數(shù)為30孔，噴絲孔徑為0.25mm。在紡絲組件中混合好的熔體從噴絲板中噴出，經(jīng)過側(cè)吹風(fēng)裝置冷卻成型，側(cè)吹風(fēng)裝置的風(fēng)溫21°C，風(fēng)濕83%，風(fēng)速0.3m/s。冷卻成形的絲束經(jīng)過紡絲甬道后，經(jīng)上油裝置集束上油，在卷繞機(jī)上卷繞成絲餅，制成尼龍56未拉伸絲。紡絲速度為1000m/min。經(jīng)性能測試，結(jié)果不于表I。實(shí)施例6、尼龍56全柃伸絲的制各干燥的尼龍56切片24kg (比濃粘度為150ml/g，以20kg產(chǎn)品計)連續(xù)喂入單螺桿擠壓機(jī)中，經(jīng)加熱、擠壓、熔融成PA56熔融物，單螺桿擠出機(jī)沿軸向分區(qū)控制，一區(qū)加熱溫度250°C、二區(qū)加熱溫度275°C、三區(qū)加熱溫度285°C，四區(qū)加熱溫度290°C，五區(qū)加熱溫度2950C，六區(qū)加熱溫度288°C，紡絲箱體溫度285°C。再經(jīng)熔體分配管到紡絲箱體中的紡絲計量泵精確計量，經(jīng)等長管將尼龍56熔融物熔體均勻分配到紡絲組件中，計量泵供給量60g/min,其轉(zhuǎn)數(shù)25r/min。圓形噴絲板的外徑為70mm,噴絲孔數(shù)為48孔,噴絲孔徑為0.3mm。在紡絲組件中混合好的熔體從噴絲板中噴出，從紡絲組件底部的噴絲板高壓噴出形成纖維絲，纖維絲在恒溫恒濕的側(cè)吹風(fēng)的條件下冷卻成型，側(cè)吹風(fēng)的風(fēng)溫20°C，風(fēng)濕90%，風(fēng)速0.45m/
S。冷卻成形的絲束經(jīng)過紡絲甬道后，經(jīng)上油裝置集束上油，再經(jīng)倍率為1.5的拉伸后，在卷繞機(jī)上卷繞成絲餅，制成尼龍56全拉伸絲。所采用的紡絲速率為4000m/min。經(jīng)性能測試，結(jié)果不于表I。實(shí)施例7、尼龍56預(yù)取向絲的制備干燥的尼龍56切片24kg (比濃粘度為180ml/g，以20kg產(chǎn)品計)連續(xù)喂入到單螺桿擠壓機(jī)中，經(jīng)加熱、擠壓、熔融成PA56熔融物，單螺桿擠壓機(jī)沿軸向?qū)嵤┓謪^(qū)控制，一區(qū)加熱溫度255°C，二區(qū)加熱溫度280°C，三區(qū)加熱溫度290°C，四區(qū)加熱溫度295°C，五區(qū)加熱溫度300°C，六區(qū)加熱溫度295°C，紡絲箱體溫度290°C。再經(jīng)熔體分配管到紡絲箱體中的紡絲計量泵精確計量，經(jīng)等長管將尼龍56熔融物熔體均勻分配到紡絲組件中，紡絲計量泵供給量24g/min，其轉(zhuǎn)數(shù)lOr/min。圓形噴絲板的外徑為52mm，噴絲孔數(shù)為30孔，噴絲孔徑為0.25mm。在紡絲組件中混合好的熔體從噴絲板中噴出，纖維絲在恒溫恒濕的側(cè)吹風(fēng)的條件下冷卻成型，側(cè)吹風(fēng)的風(fēng)溫24°C，風(fēng)濕83%，風(fēng)速0.35m/s。冷卻成形的絲束經(jīng)過紡絲甬道后，經(jīng)上油裝置集束上油，在卷繞機(jī)上卷繞成絲餅，制成尼龍56預(yù)取向絲。所采用的紡絲速率為2500m/min。經(jīng)性能測試,結(jié)果示于表I。實(shí)施例8、尼龍56短纖的制備干燥的尼龍56切片24kg (比濃粘度為120ml/g，以20kg產(chǎn)品計)喂入單螺桿擠出機(jī)，經(jīng)加熱、擠壓、熔融，形成可紡的尼龍56熔融物，單螺桿擠出機(jī)沿軸向溫度分區(qū)控制，一區(qū)加熱溫度235°C，二區(qū)加熱溫度260°C，三區(qū)加熱溫度270°C，四區(qū)加熱溫度275°C，五區(qū)加熱溫度280°C，六區(qū)加熱溫度275°C，紡絲箱體溫度270°C。再經(jīng)熔體分配管到紡絲箱體中的紡絲計量泵精確計量，經(jīng)等長管將尼龍56熔融物熔體均勻分配到紡絲組件中，紡絲計量泵供給量120g/min,其轉(zhuǎn)數(shù)50r/min。圓形噴絲板的外徑為160mm,噴絲孔數(shù)為500孔,噴絲孔徑為0.40mmο在紡絲組件中混合好的熔體從噴絲板中噴出，經(jīng)過側(cè)吹風(fēng)裝置冷卻成型，側(cè)吹風(fēng)裝置的風(fēng)溫21°C，風(fēng)濕83%，風(fēng)速0.3m/s。冷卻成形的絲束經(jīng)過紡絲甬道后，經(jīng)上油裝置集束上油，在卷繞機(jī)上卷繞成絲餅，然后經(jīng)集束、拉伸、卷曲、熱定型后，切斷成尼龍56短纖維。紡絲速度為800m/min。經(jīng)性能測試,結(jié)果示于表I。表1、性能測試
權(quán)利要求
1.一種尼龍纖維，其特征在于，所述尼龍纖維的原料包括以戊二胺和脂肪族二元酸為原料制備的尼龍樹脂，其中，所述戊二胺和脂肪族二元酸中至少一種是由生物法制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尼龍纖維，其特征在于，所述戊二胺包含符合ASTMD6866標(biāo)準(zhǔn)的可再生來源的有機(jī)碳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尼龍纖維，其特征在于，所述脂肪族二元酸包含符合ASTMD6866標(biāo)準(zhǔn)的可再生來源的有機(jī)碳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的尼龍纖維，其特征在于，所述脂肪族二元酸選自草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸，i^一烷二元酸、十二烷二元酸、十三烷二元酸、十四烷二元酸、十五烷二元酸、十六烷二元酸、十七烷二元酸、十八烷二元酸、A9-1, 18-十八烯二元酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尼龍纖維，其特征在于，所述尼龍樹脂為尼龍56樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的尼龍纖維，其特征在于，所述尼龍樹脂的比濃粘度為 120 200ml/g。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尼龍纖維，其特征在于，所述尼龍纖維為長絲或者短纖。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尼龍纖維，其特征在于，所述尼龍纖維為熔融紡絲法制備。
9.一種紡織材料，其特征在于，包含權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的尼龍纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種尼龍纖維，所述尼龍纖維的原料包括以戊二胺和脂肪族二元酸為原料制備的尼龍樹脂，其中，所述戊二胺和脂肪族二元酸中至少一種是由生物法制備。本發(fā)明所制造的尼龍纖維具有優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度，可以進(jìn)一步用于制成紗線、梭織布、針織布或無紡布等紡織材料，能夠應(yīng)用于衣料服裝、產(chǎn)業(yè)、裝飾地毯等領(lǐng)域，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。
文檔編號C08G63/16GK103147152SQ20131006041
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者錢明娟, 鄧偉, 劉馳, 詹益輝, 鄭毅, 秦兵兵, 李乃強(qiáng) 申請人:上海凱賽生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司