TWI841925B - 一種共聚醯胺樹脂、纖維及其製備方法與應用 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種共聚醯胺樹脂、纖維及其製備方法與應用。所述共聚醯胺樹脂中包括如下鏈段:鏈段A): -NH(CH 2) 5NH CO(CH 2) 4CO-,和鏈段B): -NH(CH 2) 6NH CO(CH 2) 4CO-;其中,所述鏈段A)與鏈段B)的莫耳份數比為(95:5)-(5:95),所述共聚醯胺樹脂的端氨基含量為30-80 mmol/kg。本發明的共聚醯胺樹脂具有黏度、含水率與端氨基含量適中、低聚物含量低、分子量大且分子量分佈窄等優點,且能夠滿足紡絲領域使用要求。紡絲得到的纖維綜合性能優異。

Description

一種共聚醯胺樹脂、纖維及其製備方法與應用
本發明屬於聚醯胺材料技術領域,涉及一種共聚醯胺樹脂、纖維及其製備方法與應用。
共聚醯胺是通過兩種或兩種以上的聚醯胺單體聚合而成的聚醯胺產品。通過選擇合適的共聚單體或聚合物可以對聚醯胺實施共聚改性,在改變其配比和結構的同時達到其熔點、結晶度、溶解性和透明性等性能均發生較大變化的效果,從而製備具有柔軟、透明性好、軟化點低、易溶解等一系列特殊性能的共聚醯胺。
共聚醯胺根據聚合製程不同,製備的共聚物結構也不同,可將其改性製程分為:嵌段共聚、無規共聚、交替共聚以及接枝共聚等,國外對共聚醯胺的研究開展較早,Catlin等研究了PA66/6、PA66/610、PA66/610/6三種系列的共聚醯胺,並對共聚產物的熔點、吸水性、軟化點及溶解性能進行了分析測試,結果表明,在PA66:PA6質量比為40:60時,共聚物熔點最低,為154-156℃。共聚醯胺6/66具有熔點低、結晶度低、透明性好等獨特的共聚醯胺性質,同時還具有韌性好、耐磨、自潤滑性、化學穩定性好等優異性能,被廣泛應用於薄膜、纖維及工程塑料方面。
李鵬州等在共聚尼龍66/6的開發和應用指出:己內醯胺含量為2%-5%(質量比),共聚效果最佳,紡絲滿管率由原來的63.9%提高 到共聚後的81.2%,優等品率由63%提高到85%以上,單耗由1.08下降到1.05,所述己內醯胺添加含量偏低,對於降低尼龍66生產成本意義不大。
羅玉航研究了共聚醯胺6/66的製備與性能,以己內醯胺(CPL)、尼龍66鹽(AH-salt)、對苯二甲酸(PTA)為原料,採用常壓聚合與先預聚再縮聚兩種聚合製程,通過改變共聚單體配方和製程條件製備了系列共聚醯胺6/66。尼龍66鹽含量15-20%,製備的共聚醯胺6/66熔點為188.7-195℃,相對黏度為3.08-3.65,重均分子量為22884-28407,分子量分佈為2.16-3.4,所述共聚醯胺6/66熔點偏低、分子量分佈偏大。
馬海燕研究了大直徑PA6/PA66共聚物單絲的後拉伸性能,以PA6/PA66共聚物為原料,紡製大直徑單絲,採用的共聚物PA6/PA66=60:40,特性黏度0.68dL/g,分子量24000,熔點180℃,所述PA6/PA66共聚物黏度與熔點偏低。
專利號CN 108250433 A公開了一種PA6-56共聚材料及其製備方法,該PA6-56共聚材料通過液體己內醯胺和己二酸戊二胺鹽水溶液共混聚合而成;所述液體己內醯胺與己二酸戊二胺鹽的莫耳比為7:3至9:1。該方法為:將液體己內醯胺、己二酸戊二胺鹽的水溶液以及其他反應原料按比例混合,在惰性氣體保護條件下,在反應器中攪拌,於150-300℃進行縮聚反應,得到PA6-56共聚材料。該專利申請以PA6單體己內醯胺為主,與PA56單體己二酸戊二胺鹽共聚製得PA6-56共聚材料,平衡吸濕率為5.23-5.45%,所述PA6-56共聚材料吸水率偏高。
專利號CN106519219 A公開了一種PA6-5X共聚物的連續聚合製程及PA6-5X共聚物,PA6-5X共聚物中,PA5X鹽的質量百分含量 最高可達60%,共聚物熔點在165℃-219℃之間,相對黏度在2.4-3.6之間。採用三段式連續聚合製備PA6-5X共聚物,其特徵在於採用固體尼龍5X鹽和尼龍5X鹽水溶液結合的添加方式,使己內醯胺與5X鹽在反應前混合均勻,經過聚合得到高度無規的共聚物,應用該製備方法製備PA6-5X共聚物。所述PA6-56共聚材料熔點較低。
目前對於PA56-66共聚物報導較少。PA6-56共聚物熔點偏低,應用領域窄。然而,對於PA56-66共聚纖維,特別是在紡織領域的應用鮮有報導。
本發明的第一個目的在於提供一種共聚醯胺樹脂,所述共聚醯胺樹脂具有黏度與端氨基含量適中、低聚物含量低、分子量大且分子量分佈窄的特點。
為達到上述目的,本發明的解決方案是:一種共聚醯胺樹脂,所述共聚醯胺包括如下鏈段:鏈段A):-NH(CH2)5NH CO(CH2)4CO-,和鏈段B):-NH(CH2)6NH CO(CH2)4CO-;其中,所述鏈段A)與鏈段B)的莫耳份數比為(95:5)-(5:95),所述共聚醯胺樹脂的端氨基含量為30-80mmol/kg,進一步為35-75mmol/kg,進一步為40-60mmol/kg。
進一步地,所述鏈段A)與鏈段B)的莫耳份數比為(95:5)-(20:80),進一步為(95:5)-(35:65),進一步為(95:5)-(50:50),進一步為(95:5)-(65:35)。根據本發明的一些實施方式,適當提高鏈段A)的含量能夠提升共聚醯胺樹脂和紡絲產品的性能。
進一步地,所述鏈段A)與鏈段B)的總質量占共聚醯胺樹脂質量的90%以上,進一步為93%以上,進一步為95%以上,進一步為98%以上。
進一步地,所述共聚醯胺樹脂的相對黏度為2.4-3.7,進一步為2.5-3.5,更進一步為2.65-3.0。
進一步地,所述共聚醯胺樹脂的端氨基含量進一步為45~52.5mmol/kg。
進一步地,所述共聚醯胺的低聚物含量為
Figure 111107462-A0305-02-0005-7
1.0wt%,進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0005-8
0.8wt%,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0005-9
0.6wt%。
進一步地,所述共聚醯胺樹脂的黃色指數為
Figure 111107462-A0305-02-0005-10
6.5,進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0005-11
6,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0005-12
4。
進一步地,所述共聚醯胺樹脂的數均分子量為1.5*104-4.0*104g/mol,進一步為1.8*104-3.5*104g/mol,更進一步為2.2*104-3.0*104g/mol。
所述共聚醯胺樹脂的分子量分佈為1.4-2.5,進一步為1.6-2.4,更進一步為1.8-2.3。
所述共聚醯胺樹脂為PA56/66共聚物,單體包括1,5-戊二胺、己二胺、和己二酸。
根據本發明一些實施方式,所述共聚醯胺樹脂中含有添加劑,所述添加劑包括封端劑、催化劑、阻燃劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、紅外線吸收劑、結晶成核劑、螢光增白劑和抗靜電劑中的任意一種或兩種以上的組合。
所述封端劑包括C2~C16的脂肪族羧酸、和C7~C9的芳香 族羧酸中的任意一種或兩種以上的組合。
進一步地,所述C7~C9的芳香族羧酸包括對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、和苯甲酸中任意一種或兩種以上的組合。
進一步地,所述封端劑為C2~C16的脂肪族羧酸和C7~C9的芳香族羧酸的組合,所述C2~C16的脂肪族羧酸與C7~C9的芳香族羧酸的質量比為(8-1):1,進一步為(5-1):1。
進一步地,所述封端劑為十碳二元酸和對苯二甲酸的組合,所述十碳二元酸與對苯二甲酸的質量比為(8-1):1,進一步為(5-1):1。
進一步地,所述封端劑為十碳二元酸和苯甲酸的組合,所述十碳二元酸與苯甲酸的質量比為(8-1):1,進一步為(5-1):1。
所述封端劑的含量占1,5-戊二胺、己二胺、和己二酸單體總重量的300-10000ppm,進一步為800-7000ppm。採用合適的封端劑可以調控聚合過程。
進一步地,所述抗氧劑包括次亞磷酸鈉、乙酸次亞磷酸鈉、次亞磷酸鈣、亞磷酸、抗氧劑1010、抗氧劑1097中任意一種或兩種以上的組合;所述抗氧劑的含量占1,5-戊二胺、己二胺、和己二酸單體總重量的5-300ppm,進一步為10-200ppm。
本發明的第二個目的在於提供一種共聚醯胺樹脂的製備方法,製得性能優異的共聚醯胺樹脂,且能夠滿足紡絲領域使用要求。
所述製備方法包括如下步驟:
1)將聚醯胺56鹽溶液與聚醯胺66鹽溶液混合,得到混合鹽溶液;或氮氣條件下,將1,5-戊二胺、己二胺、和己二酸按照一定莫耳份數配比和 水混合均勻,直接製得混合鹽溶液。
2)將所述混合鹽溶液加熱濃縮,首先進行預聚合,使反應體系內壓力升至0.3-2.45MPa,排氣保壓,然後降壓使反應體系內壓力降至表壓0-0.3MPa,然後真空條件下進行終縮聚,其中抽真空至真空度為-(0.01~0.08)MPa,得到共聚醯胺熔體,最後切粒、乾燥得到共聚醯胺樹脂。
除非另有說明或者明顯矛盾,本發明中提及的壓力均為表壓。
其中,所述聚醯胺56鹽溶液的製備方法可為本領域常規,進一步地,在氮氣條件下,將1,5-戊二胺、己二酸和水混合均勻,製得聚醯胺56鹽溶液;進一步地,所述1,5-戊二胺和己二酸的莫耳比為(1-1.1):1。
所述聚醯胺66鹽溶液的製備方法可為本領域常規,進一步地,氮氣條件下,將己二胺、己二酸和水混合均勻,製得聚醯胺66鹽溶液;進一步地,所述己二胺和己二酸的莫耳比為(1-1.1):1。
進一步地,步驟1)中,所述聚醯胺56鹽溶液的濃度為30~90wt.%,進一步為60~75wt.%;所述百分比為聚醯胺鹽占聚醯胺鹽溶液的質量百分比。
進一步地,步驟1)中,所述聚醯胺66鹽水溶液的濃度為20~70wt.%,進一步為50~60wt.%;所述百分比為聚醯胺66鹽占聚醯胺66鹽水溶液的質量百分比。
進一步地,步驟1)中,在所述混合鹽溶液中,所述聚醯胺56鹽溶液中的聚醯胺56鹽與所述聚醯胺66鹽溶液中的聚醯胺66鹽的莫 耳份數比為(95:5)-(20:80),進一步為(95:5)-(35:65),進一步為(95:5)-(50:50),進一步為(95:5)-(65:35)。
進一步地,步驟2)中,所述保壓結束時反應體系的溫度為220-260℃;所述降壓結束後反應體系的溫度為240-280℃;所述抽真空後反應體系的溫度為260-290℃。
進一步地,步驟2)所述乾燥處理的設備為真空轉鼓乾燥機或連續減濕熱氮氣乾燥機,所述乾燥處理的溫度為80~120℃,進一步為90~115℃;所述乾燥處理的時間為8~25h,進一步為13~20h。
進一步地,所述方法還可以包括步驟1)之前的步驟a)氮氣條件下,將戊二胺、己二酸和水混合均勻,製得聚醯胺56鹽溶液。所述聚醯胺56鹽溶液具有以上所述的限定。
進一步地,所述方法還可以包括步驟1)之前的步驟b),氮氣條件下,將己二胺、己二酸和水混合均勻,製得聚醯胺66鹽溶液。所述聚醯胺66鹽溶液具有以上所述的限定。
所述聚醯胺56鹽溶液及/或聚醯胺66鹽溶液中可以包括添加劑,或者,在步驟a)、步驟b)、步驟1)及/或步驟2)的任意階段加入添加劑,所述添加劑包括封端劑、催化劑、阻燃劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、紅外線吸收劑、結晶成核劑、螢光增白劑和抗靜電劑中的任意一種或幾種;進一步地,所述添加劑的添加量占1,5-戊二胺、己二胺、和己二酸單體總重量的0-1wt%。
進一步地,所述封端劑包括:C2~C16的脂肪族羧酸、和C7~C9的芳香族羧酸中的任意一種或兩種以上的組合。
所述C2~C16的脂肪族羧酸包括醋酸、己二酸、十碳二元 酸、十一碳二元酸、和十二碳二元酸中任意一種及或兩種以上的組合。
所述C7~C9的芳香族羧酸包括對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、和苯甲酸中任意一種或兩種以上的組合。
所述封端劑進一步為C2~C16的脂肪族羧酸和C7~C9的芳香族羧酸的組合,所述C2~C16的脂肪族羧酸與C7~C9的芳香族羧酸的質量比為(8-1):1,進一步為(5-1):1。
進一步地,所述封端劑為十碳二元酸與對苯二甲酸的組合,所述十碳二元酸與對苯二甲酸的質量比為(8-1):1,進一步為(5-1):1。
進一步地,所述封端劑為十碳二元酸與苯甲酸的組合,所述十碳二元酸與苯甲酸的質量比為(8-1):1,進一步為(5-1):1。
所述封端劑的添加量占1,5-戊二胺、己二胺、和己二酸單體總重量的為300-10000ppm。進一步為800-7000ppm。
進一步地,所述抗氧劑包括:次亞磷酸鈉、乙酸次亞磷酸鈉、次亞磷酸鈣、亞磷酸、抗氧劑1010、和抗氧劑1097中任意一種或兩種以上的組合。
所述抗氧劑的添加量占1,5-戊二胺、己二胺、己二酸單體總重量的5-300ppm。進一步為10-200ppm。
本發明的第三個目的在於提供一種綜合性能優異的共聚醯胺纖維。
所述共聚醯胺纖維包括未牽伸絲(UDY)、預取向絲(POY)、高取向絲(HOY)、全取向絲(FOY)、全牽伸絲(FDY)、牽伸假撚絲(DTY)、連續膨體變形長絲(BCF)、短纖 維、工業絲、和單絲,進一步為全牽伸絲、連續膨體變形長絲、工業絲、和單絲。
所述共聚醯胺纖維滿足下述條件:所述共聚醯胺纖維的沸水收縮率
Figure 111107462-A0305-02-0010-13
25%,進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-14
23%,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-15
20%,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-16
15%;及/或所述共聚醯胺纖維的斷裂強度為
Figure 111107462-A0305-02-0010-17
2.2cN/dtex,進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-66
3.5cN/dtex,進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-18
3.8cN/dtex,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-19
4.2cN/dtex,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-20
6cN/dtex;及/或所述共聚醯胺纖維的斷裂伸長率
Figure 111107462-A0305-02-0010-21
55%,進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-22
50%,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-23
45%,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-24
40%;及/或所述共聚醯胺纖維的初始模量為
Figure 111107462-A0305-02-0010-25
55cN/dtex,進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-26
53cN/dtex,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-27
50cN/dtex;及/或所述共聚醯胺纖維的熱捲曲率
Figure 111107462-A0305-02-0010-28
35%,進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-29
40%,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-30
45%;及/或所述共聚醯胺纖維的回潮率為
Figure 111107462-A0305-02-0010-31
5.0%,進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-32
4.8%,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-33
4.7%;及/或所述共聚醯胺纖維的染色均勻度(灰卡)為
Figure 111107462-A0305-02-0010-34
3.5級,進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-35
4.0級,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-36
4.5級;及/或所述共聚醯胺纖維的皂洗牢度:褪色牢度為
Figure 111107462-A0305-02-0010-37
3.5級,進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-38
4.0級,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-39
4.5級;及/或所述共聚醯胺纖維的沾色牢度為
Figure 111107462-A0305-02-0010-40
3.5級,進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-41
4.0級,更進一步為
Figure 111107462-A0305-02-0010-42
4.5級。
低聚物在力學性能測試過程中為缺陷存在,共聚醯胺中低 聚物含量減少,有利於提高聚合物樹脂的力學性能。並且共聚醯胺樹脂中低聚物含量少,製備纖維過程中產生很少的低聚物分子,纖維更加穩定,回潮率高,褪色牢度、沾色牢度高,力學性能得到提高。
低聚物如果隨切片進入紡絲工段,不僅會對紡絲工藝造成嚴重的後果,同時也是對原料的極大浪費。低聚物主要為聚合階段產生,聚合度一般為1~8,例如單體之間聚合形成二聚體、三聚體,低聚物可以被熱水萃取出來。低聚物含量偏高將影響切片的分子量分佈,並且在熔融紡絲過程中,這些低聚物會從熔融體中蒸發出來變成氣體,增加聚醯胺熔體中的氣泡,蒸發出的氣體再凝固後還會惡化紡絲環境。而此外,低聚物也易在絲的表面析出,纖維的性能產生影響。
本發明的第四個目的在於提供一種共聚醯胺纖維的製備方法。
所述製備方法包括如下步驟:1)將共聚醯胺樹脂加熱至熔融狀態,形成共聚醯胺熔體;2)將所述共聚醯胺熔體通過熔體管道輸送到紡絲箱體中,經計量泵準確計量後,注入到紡絲元件中,從噴絲孔擠出得到初生絲,其中噴絲板下方設置單體抽吸裝置;和3)將製得的初生絲進行後處理得到共聚醯胺纖維,所述後處理包括:冷卻,及/或上油,及/或拉伸,及/或定型。
進一步地,所述步驟3)的後處理包括:對擠出的初生絲進行冷卻、上油、拉伸、定型、和捲繞,得到所述共聚醯胺全牽伸絲;進一步地,上油率為0.4-1.2%,進一步為0.45-1.1%。
進一步地,所述步驟3)的後處理包括:將製得的初生絲 進行保溫、冷卻、上油、預網路、多級拉伸、緊張定型、鬆弛定型、主網路、和捲繞,得到所述共聚醯胺工業絲。
進一步地,所述步驟3)的後處理包括:將製得的初生絲進行冷卻、上油、拉伸、定型、膨化器變形、冷鼓冷卻、主網路、和捲繞,得到所述共聚醯胺連續膨體長絲。
進一步地,所述步驟3)的後處理包括:將製得的初生絲進行水浴冷卻、一級拉伸、二級拉伸、熱定型、和捲繞成型,得到所述共聚醯胺單絲。
步驟1)中所述加熱採用螺杆進行,所述螺杆為四區加熱模式,其中一區溫度為220-270℃,進一步為230-265℃;二區溫度為230-280℃,進一步為240-275℃;三區溫度為240-290℃,進一步為250-285℃;以及四區溫度為250-300℃,進一步為260-295℃。
步驟2)所述紡絲箱體溫度為260-300℃,進一步為270-295℃;組件壓力為10-17MPa,進一步為12-15MPa。
步驟3)所述冷卻風速為0.3-0.7m/s,進一步為0.4-0.6m/s;風溫為16-22℃,進一步為18-21℃;風濕度為65-95%,進一步為70-90%。
步驟3)所述拉伸倍數為1.3-5.5,進一步為1.5-4.8;所述定型溫度為140-210℃,進一步為150-180℃。
步驟3)所述的後處理包括捲繞處理,捲繞速度為2200-5500m/min,進一步為2500-5200m/min。
本發明的第五個目的在於提供一種共聚醯胺纖維在針織與梭織面料、地毯紗、混紡紗、單絲或工業絲領域中的應用。
由於採用上述方案,本發明的有益效果是:
第一、本發明的共聚醯胺纖維的生產原料1,5-戊二胺由生物法製成,為綠色材料,不依賴於石油資源並且不對環境造成嚴重的污染,並且能夠降低二氧化碳的排放,減少溫室效應的產生,適應碳中和發展趨勢。
第二、本發明的共聚醯胺樹脂具有黏度、含水率與端氨基含量適中、低聚物含量低、分子量大且分子量分佈窄等優點,且能夠滿足紡絲領域使用要求。
第三、本發明的共聚醯胺纖維具有較好的力學性能、熱收縮性能、柔軟性能與染色性能等,綜合性能優異。
實施例中所涉及的測試方法如下:
1)相對黏度:通過烏氏黏度計濃硫酸法:準確稱量乾燥後的聚醯胺切片0.25±0.0002g,加入50mL濃硫酸(96wt%)溶解;在25℃恆溫水浴槽中測量並記錄濃硫酸流經時間t0和聚醯胺樣品溶液流經時間t。相對黏度計算公式:相對黏度=t/t0;t-溶液流經時間;t0-濃硫酸流經時間。
2)低聚物含量:採用水萃取法(稱重法):準確稱量130℃下乾燥7小時的共聚醯胺樹脂約8g(實際質量記為m1),置於500mL圓底燒瓶中,加入400g水,於加熱套中在97℃~100℃加熱回流36h,將溶液傾析,粒子在恆重的燒杯內130℃乾燥7小時,後塑封在鋁塑袋中降溫稱重(質量記為m2),計算其失重(m1-m2)。低聚物含量(%)=(m1-m2)/m1*100%。
3)數均分子量、分子量分佈:按凝膠滲透色譜(GPC)測定。
4)斷裂強度、斷裂伸長率、初始模量:參考GB/T 14344-2008化學纖維纖維拉伸性能試驗方法;施加0.05±0.005cN/dtex預張力,夾持距離500mm,拉伸速度500mm/min。模量=斷裂伸長率為1%時對應的斷裂強度×100。
5)回潮率:將洗滌後的纖維在鬆散狀態下放入烘箱中烘乾,在將烘乾後的纖維樣品放置在GB/T6529規定的標準大氣中調試平衡。洗滌調濕後的試樣,進行回潮率測定,回潮率測定方法按照GB/T6503執行,其中烘箱的烘乾溫度為105℃,烘乾時間為1h。
6)沸水收縮率:按照GB/6505測定。
7)染色均勻度(灰卡)/級:FZ/T 50008錦綸長絲染色均勻度試驗方法。
8)皂洗牢度(褪色牢度、沾色牢度):按照國標GB/T 3921.1-1997測定。
9)熱捲曲率:採用自製測長裝置中的烘箱來進行,按FZ/T 50030-2015執行。
10)黃色指數:根據ASTMD1925,使用測度計3600D,利用CLE lab色差評價標準測量樣品的黃色指數。
實施例1
共聚醯胺樹脂製備方法包括如下步驟:1)氮氣條件下,將1,5-戊二胺、己二酸、封端劑、抗氧劑和水混合均勻,製得60wt.%的聚醯胺56鹽溶液;其中,1,5-戊二胺和己二酸的莫 耳比為(1-1.04):1;2)氮氣條件下,將己二胺、己二酸、封端劑、抗氧劑和水混合均勻,製得60wt.%的聚醯胺66鹽溶液;其中,己二胺和己二酸的莫耳比為(1-1.06):1;及3)將聚醯胺56鹽溶液與聚醯胺66鹽溶液按照聚醯胺56鹽與聚醯胺66鹽85:15莫耳份數配比進行混合,加熱濃縮,首先進行預聚合,使反應體系內壓力升至2.45Mpa,排氣保壓,再降壓使反應體系內壓力降至表壓0MPa,然後真空條件下進行終縮聚,其中抽真空至真空度為-0.07MPa,得到共聚醯胺熔體,最後切粒、乾燥得到共聚醯胺樹脂。
所述步驟2)中,所述保壓結束時反應體系的溫度為260℃;所述降壓結束後反應體系的溫度為265℃;所述抽真空後的溫度為273℃;所述步驟3)中,乾燥處理的設備為連續減濕熱氮氣乾燥機,乾燥處理的溫度為90℃,乾燥處理的時間為22h。
各原料的總計用量見表1。
實施例2
共聚醯胺樹脂製備方法包括如下步驟:1)氮氣條件下,將1,5-戊二胺、己二酸、封端劑、抗氧劑和水混合均勻,製得60wt.%的聚醯胺56鹽溶液;其中,1,5-戊二胺和己二酸的莫耳比為(1-1.06):1;2)氮氣條件下,將己二胺、己二酸、封端劑、抗氧劑和水混合均勻,製得60wt.%的聚醯胺66鹽溶液;其中,己二胺和己二酸的莫耳比為(1-1.06):1;及 3)將聚醯胺56鹽溶液與聚醯胺66鹽溶液按照聚醯胺56鹽與聚醯胺66鹽70:30莫耳份數配比進行混合,加熱濃縮,首先進行預聚合,使反應體系內壓力升至2.25MPa,排氣保壓,再降壓使反應體系內壓力降至表壓0MPa,然後真空條件下進行終縮聚,其中抽真空至真空度為-0.08MPa,得到共聚醯胺熔體,最後切粒、乾燥得到共聚醯胺樹脂。
所述步驟2)中,所述保壓結束時反應體系的溫度為260℃;所述降壓結束後反應體系的溫度為265℃;所述抽真空後的溫度為272℃;所述步驟3)中,乾燥處理的設備為連續減濕熱氮氣乾燥機,乾燥處理的溫度為110℃,乾燥處理的時間為12h。
各原料的總計用量見表1。
實施例3-A
共聚醯胺樹脂製備方法包括如下步驟:1)氮氣條件下,將1,5-戊二胺、己二酸、封端劑、抗氧劑和水混合均勻,製得60wt.%的聚醯胺56鹽溶液;其中,1,5-戊二胺和己二酸的莫耳比為(1-1.04):1;2)氮氣條件下,將己二胺、己二酸、封端劑、抗氧劑和水混合均勻,製得60wt.%的聚醯胺66鹽溶液;其中,己二胺和己二酸的莫耳比為(1-1.05):1;及3)將聚醯胺56鹽溶液與聚醯胺66鹽溶液按照聚醯胺56鹽與聚醯胺66鹽60:40莫耳份數配比進行混合,加熱濃縮,首先進行預聚合,使反應體系內壓力升至2.2MPa,排氣保壓,再降壓使反應體系內壓力降至表壓0MPa,然後真空條件下進行終縮聚,其中抽真空至真空度為-0.05MPa, 得到共聚醯胺熔體,最後切粒、乾燥得到共聚醯胺樹脂。
所述步驟2)中,所述保壓結束時反應體系的溫度為262℃;所述降壓結束後反應體系的溫度為266℃;所述抽真空後的溫度為270℃;所述步驟3)中,乾燥處理的設備為連續減濕熱氮氣乾燥機,乾燥處理的溫度為105℃,乾燥處理的時間為16h。
各原料的總計用量見表1。
實施例3-B~實施例3-F
實施例3-B~實施例3-F與實施例3-A基本相同,區別僅在於原料用量不同,原料用量見表1。
實施例4
共聚醯胺樹脂製備方法包括如下步驟:1)氮氣條件下,將1,5-戊二胺、己二酸、封端劑、抗氧劑和水混合均勻,製得60wt.%的聚醯胺56鹽溶液;其中,1,5-戊二胺和己二酸的莫耳比為(1-1.08):1;2)氮氣條件下,將己二胺、己二酸、封端劑、抗氧劑和水混合均勻,製得60wt.%的聚醯胺66鹽溶液;其中,己二胺和己二酸的莫耳比為(1-1.07):1;及3)將聚醯胺56鹽溶液與聚醯胺66鹽溶液按照聚醯胺56鹽與聚醯胺66鹽35:65莫耳份數配比進行混合,加熱濃縮,首先進行預聚合,使反應體系內壓力升至2.3MPa,排氣保壓,再降壓使反應體系內壓力降至表壓0MPa,然後真空條件下進行終縮聚,其中抽真空至真空度為-0.04MPa, 得到共聚醯胺熔體,最後切粒、乾燥得到共聚醯胺樹脂。
所述步驟2)中,所述保壓結束時反應體系的溫度為258℃;所述降壓結束後反應體系的溫度為265℃;所述抽真空後的溫度為275℃;所述步驟3)中,乾燥處理的設備為連續減濕熱氮氣乾燥機,乾燥處理的溫度為95℃,乾燥處理的時間為20h。
各原料的總計用量見表1。
實施例5
共聚醯胺樹脂製備方法包括如下步驟:1)氮氣條件下,將1,5-戊二胺、己二酸、封端劑、抗氧劑和水混合均勻,製得60wt.%的聚醯胺56鹽溶液;其中,1,5-戊二胺和己二酸的莫耳比為(1-1.05):1;2)氮氣條件下,將己二胺、己二酸、封端劑、抗氧劑和水混合均勻,製得60wt.%的聚醯胺66鹽溶液;其中,己二胺和己二酸的莫耳比為(1-1.08):1;及3)將聚醯胺56鹽溶液與聚醯胺66鹽溶液按照聚醯胺56鹽與聚醯胺66鹽20:80莫耳份數配比進行混合,加熱濃縮,首先進行預聚合,使反應體系內壓力升至2.4MPa,排氣保壓,再降壓使反應體系內壓力降至表壓0MPa,然後真空條件下進行終縮聚,其中抽真空至真空度為-0.08MPa,得到共聚醯胺熔體,最後切粒、乾燥得到共聚醯胺樹脂。
所述步驟2)中,所述保壓結束時反應體系的溫度為258℃;所述降壓結束後反應體系的溫度為265℃;所述抽真空後的溫度為276℃;所述步驟3)中,乾燥處理的設備為連續減濕熱氮氣乾燥機,乾燥處 理的溫度為110℃,乾燥處理的時間為16h。
各原料的總計用量見表1。
實施例1-5的原料及製備的樹脂的相對黏度、端氨基含量、數均分子量、分子量分佈、低聚物含量、黃色指數指標如表1所示。
Figure 111107462-A0305-02-0019-1
實施例6~15
共聚醯胺全牽伸絲製備方法包括如下步驟:1)將以上實施例中製備的共聚醯胺樹脂加熱至熔融狀態,形成共聚醯胺熔體;2)將所述共聚醯胺熔體通過熔體管道輸送到紡絲箱體中,經計量泵準確計量後,注入到紡絲元件中,從噴絲孔擠出,其中噴絲板下方設置單體抽吸裝置;和3)對擠出的初生纖維進行冷卻、上油、拉伸、定型、和捲繞,得到所述共聚醯胺全牽伸絲。
步驟1)中所述加熱採用螺杆進行,所述螺杆為四區加熱模式,其中一區溫度為260℃;二區溫度為270℃;三區溫度為280℃;四區溫度為290℃。
所述紡絲箱體溫度為290℃;組件壓力為15MPa。所述冷卻風速為0.42m/s;風溫為18℃;風濕度為80%。所述上油率為1.1%。所述拉伸倍數為1.65,定型溫度為160℃。所述捲繞速度為4800m/min。
實施例6~15所用的樹脂原料及共聚醯胺全牽伸絲的性能指標見表2。
Figure 111107462-A0305-02-0020-2
Figure 111107462-A0305-02-0021-3
實施例16~19
共聚醯胺工業絲製備方法包括如下步驟:1)將以上實施例中製備的共聚醯胺樹脂固相增黏到3.2,加熱至熔融狀態,形成共聚醯胺熔體;2)將所述共聚醯胺熔體通過熔體管道輸送到紡絲箱體中,經計量泵準確計量後,注入到紡絲元件中,從噴絲孔擠出,其中噴絲板下方設置單體抽吸裝置;3)將製得的初生絲進行保溫、冷卻、上油、預網路、多級拉伸、緊張定型、鬆弛定型、主網路、和捲繞,得到所述共聚醯胺工業絲;所述拉伸過程採用5對熱輥,分四級拉伸,所述拉伸過程為:上油後的初生絲首先喂入到第一對熱輥,在所述第一對熱輥與第二對熱輥之間進行第一級預拉伸,然後在所述第二對熱輥與第三對熱輥之間進行第二級主拉伸,在所述第三對熱輥與第四對熱輥之間進行第三級主拉伸並進行緊張熱定型,接著在所述第四對熱輥與第五對熱輥之間進行第四級次拉伸並進行鬆弛熱定型,最後捲繞成型。
步驟1)中所述加熱採用螺杆進行,所述螺杆為四區加熱模式,其中一區溫度為265℃;二區溫度為275℃;三區溫度為285℃;四區溫度為295℃。
所述紡絲箱體溫度為293℃;組件壓力為11MPa。
所述冷卻風速為0.55m/s;風溫為20℃;風濕度為78%。
所述上油率為1.2%。
所述拉伸的總拉伸倍數為5.2,緊張熱定型溫度為215℃,鬆弛熱定型溫度為120℃,捲繞的速度為2800m/min。
實施例16~19所用的樹脂原料及共聚醯胺工業絲的性能指標見表3。
Figure 111107462-A0305-02-0022-4
實施例20~23
共聚醯胺連續膨體長絲製備方法包括如下步驟:1)將以上實施例中製備的共聚醯胺樹脂加熱至熔融狀態,形成共聚醯胺熔體;2)將所述共聚醯胺熔體通過熔體管道輸送到紡絲箱體中,經計量泵準確計量後,注入到紡絲元件中,從噴絲孔擠出,其中噴絲板下方設置單體抽吸裝置;和3)將製得的初生絲進行冷卻、上油、拉伸、定型、膨化器變形、冷鼓冷卻、主網路、和捲繞,得到所述共聚醯胺連續膨體長絲;步驟1)中所述加熱採用螺杆進行,所述螺杆為四區加熱模式,其中一區溫度為265℃;二區溫度為270℃;三區溫度為280℃;四區溫度為290℃。
所述紡絲箱體溫度為285℃;組件壓力為10MPa。所述冷卻風速為0.5m/s;風溫為20℃;風濕度為80%。所述上油率為1.1%。所述膨化變形 溫度為230℃。所述捲繞成型時的捲繞速度為3000m/min。
實施例20~23所用的樹脂原料及共聚醯胺連續膨體長絲的性能指標見表4。
Figure 111107462-A0305-02-0023-5
實施例24~27
共聚醯胺單絲製備方法包括如下步驟:1)將以上實施例製備的共聚醯胺樹脂加熱至熔融狀態,形成共聚醯胺熔體;2)將所述共聚醯胺熔體通過熔體管道輸送到紡絲箱體中,經計量泵準確計量後,注入到紡絲元件中,從噴絲孔擠出;3)將製得的初生絲進行水浴冷卻、一級拉伸、二級拉伸、熱定型、和捲繞成型,得到所述共聚醯胺單絲。
步驟1)中所述加熱採用螺杆進行,其所述螺杆為四區加熱模式,中一區溫度為265℃;二區溫度為275℃;三區溫度為280℃;四區溫度為285℃。
所述紡絲箱體溫度為285℃;組件壓力為11MPa。
步驟3)中:所述水浴冷卻溫度為30℃,一級拉伸倍數為3.0,二級拉伸倍數為1.5,總拉伸倍數為4.5,拉伸溫度為100℃,熱定型溫度為220℃; 所述捲繞成型的速度為180m/min。
實施例24~27所用的樹脂原料及共聚醯胺單絲的性能指標見表5。
Figure 111107462-A0305-02-0024-6
以上所述僅是本發明的較佳實施方式,應當指出,對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明構思的前提下,還可以作出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍內。

Claims (19)

  1. 一種共聚醯胺樹脂,其特徵在於,該共聚醯胺樹脂中包括如下鏈段:鏈段A):-NH(CH2)5NH CO(CH2)4CO-,及鏈段B):-NH(CH2)6NH CO(CH2)4CO-;其中,該鏈段A)與鏈段B)的莫耳份數比為(85:15)-(20:80),該共聚醯胺樹脂的端氨基含量為30-80mmol/kg;所述共聚醯胺樹脂中含有添加劑,所述添加劑包括封端劑和抗氧化劑,以及任選存在的催化劑、阻燃劑、紫外線吸收劑、紅外線吸收劑、結晶成核劑、螢光增白劑和抗靜電劑中的任意一種或兩種以上的組合;所述封端劑為C2~C16的脂肪族羧酸和C7~C9的芳香族羧酸的組合。
  2. 如請求項1之共聚醯胺樹脂,其特徵在於,該鏈段A)與鏈段B)的莫耳份數比為(85:15)-(35:65);及/或,該共聚醯胺樹脂的相對黏度為2.4-3.7;及/或,該共聚醯胺樹脂的端氨基含量為45~52.5mmol/kg;及/或,該共聚醯胺的低聚物含量為
    Figure 111107462-A0305-02-0025-43
    1.0wt%;及/或,該共聚醯胺樹脂的黃色指數為
    Figure 111107462-A0305-02-0025-44
    6.5;及/或,該共聚醯胺樹脂的數均分子量為1.5*104-4.0*104g/mol;及/或,該共聚醯胺樹脂的分子量分佈為1.4-2.5。
  3. 如請求項2之共聚醯胺樹脂,其特徵在於,該共聚醯胺樹脂的相對黏 度為2.65-3.0。
  4. 如請求項2之共聚醯胺樹脂,其特徵在於,該共聚醯胺樹脂的數均分子量為2.2*104-3.0*104g/mol。
  5. 如請求項2之共聚醯胺樹脂,其特徵在於,該共聚醯胺樹脂的分子量分佈為1.8-2.3。
  6. 如請求項2之共聚醯胺樹脂,其特徵在於,該共聚醯胺樹脂的製備原料包括1,5-戊二胺、己二胺、己二酸單體,該添加劑的添加量占1,5-戊二胺、己二胺和己二酸單體總重量的1wt%以下;及/或,該C7~C9的芳香族羧酸包括對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、和苯甲酸中任意一種或兩種以上的組合;及/或,該C2~C16的脂肪族羧酸包括醋酸、己二酸、十碳二元酸、十一碳二元酸、和十二碳二元酸中任意一種或兩種以上的組合;及/或,該封端劑為十碳二元酸和對苯二甲酸的組合;及/或,該封端劑為十碳二元酸和苯甲酸的組合;及/或,該封端劑的含量占1,5-戊二胺、己二胺、和己二酸單體總重量的300-10000ppm;及/或,該抗氧劑包括次亞磷酸鈉、次亞磷酸鈣、亞磷酸、抗氧劑1010、和抗氧劑1097中任意一種或兩種以上的組合;及/或,該抗氧劑的含量占1,5-戊二胺、己二胺、和己二酸單體總重量的5-300ppm。
  7. 如請求項6之共聚醯胺樹脂,其特徵在於,該封端劑為十碳二元酸和對苯二甲酸的組合。
  8. 如請求項6之共聚醯胺樹脂,其特徵在於,該封端劑為十碳二元酸和苯甲酸的組合。
  9. 一種共聚醯胺樹脂的製備方法,其特徵在於,包括下述步驟:1)將聚醯胺56鹽溶液與聚醯胺66鹽溶液混合得到混合鹽溶液;或,氮氣條件下,將1,5-戊二胺、己二胺、己二酸按照一定莫耳份數配比和水混合均勻,直接製得混合鹽溶液,在該混合鹽溶液中,該聚醯胺56鹽溶液中的聚醯胺56鹽與該聚醯胺66鹽溶液中的聚醯胺66鹽的莫耳份數比為(85:15)-(20:80);2)將該混合鹽溶液加熱濃縮,首先進行預聚合,使反應體系內壓力升至0.3-2.45MPa,排氣保壓,再降壓使反應體系內壓力降至表壓0-0.3MPa,然後真空條件下進行終縮聚,抽真空至真空度為-(0.01~0.08)MPa,得到共聚醯胺熔體,最後切粒、乾燥,得到共聚醯胺樹脂;該聚醯胺56鹽溶液及/或聚醯胺66鹽溶液中含有添加劑,或者,在步驟1)及/或步驟2)的任意階段加入添加劑;所述添加劑包括封端劑和抗氧化劑,以及任選存在的催化劑、阻燃劑、紫外線吸收劑、紅外線吸收劑、結晶成核劑、螢光增白劑和抗靜電劑中的任意一種或兩種以上的組合; 所述封端劑為C2~C16的脂肪族羧酸和C7~C9的芳香族羧酸的組合。
  10. 如請求項9之共聚醯胺樹脂的製備方法,其特徵在於,步驟1)中,該聚醯胺56鹽溶液的濃度為30~90wt.%;及/或,步驟1)中,該聚醯胺66鹽水溶液的濃度為20~70wt.%;及/或,步驟1)中,在該混合鹽溶液中,該聚醯胺56鹽溶液中的聚醯胺56鹽與該聚醯胺66鹽溶液中的聚醯胺66鹽的莫耳份數比為(85:15)-(35:65);及/或,步驟2)中,該保壓結束時反應體系的溫度為220-260℃;及/或,步驟2)中,該降壓結束後反應體系的溫度為240-280℃;及/或,步驟2)中,該抽真空後的溫度為260-290℃;及/或,步驟2)中,該乾燥處理的設備為真空轉鼓乾燥機或連續減濕熱氮氣乾燥機;及/或,步驟2)中,該乾燥處理的溫度為80~120℃;及/或,步驟2)中,該乾燥處理的時間為8~25h。
  11. 一種共聚醯胺纖維,其特徵在於,該共聚醯胺纖維係以如請求項1至8中任一項之共聚醯胺樹脂或如請求項9至10中任一項之方法所製得之共聚醯胺樹脂為原料製得,並且該共聚醯胺纖維包括未牽伸絲(UDY)、預取向絲(POY)、高取向絲(HOY)、全取向絲(FOY)、全牽伸絲(FDY)、牽伸假撚絲(DTY)、連續膨體變形長絲(BCF)、短纖維、工業絲、和單絲;及/或, 該共聚醯胺纖維的沸水收縮率
    Figure 111107462-A0305-02-0029-45
    25%;及/或,該共聚醯胺纖維的斷裂強度為
    Figure 111107462-A0305-02-0029-46
    2.2cN/dtex;及/或,該共聚醯胺纖維的斷裂伸長率
    Figure 111107462-A0305-02-0029-47
    55%;及/或,該共聚醯胺纖維的初始模量為
    Figure 111107462-A0305-02-0029-48
    55cN/dtex;及/或,該共聚醯胺纖維的熱捲曲率
    Figure 111107462-A0305-02-0029-49
    35%;及/或,該共聚醯胺纖維的回潮率為
    Figure 111107462-A0305-02-0029-52
    5.0%;及/或,該共聚醯胺纖維的染色均勻度(灰卡)為
    Figure 111107462-A0305-02-0029-53
    3.5級;及/或,該共聚醯胺纖維的皂洗牢度:褪色牢度為
    Figure 111107462-A0305-02-0029-55
    3.5級;及/或,該共聚醯胺纖維的沾色牢度為
    Figure 111107462-A0305-02-0029-56
    3.5級。
  12. 如請求項11之共聚醯胺纖維,其特徵在於,該共聚醯胺纖維的沸水收縮率
    Figure 111107462-A0305-02-0029-58
    15%。
  13. 如請求項11之共聚醯胺纖維,其特徵在於,該共聚醯胺纖維的斷裂強度為
    Figure 111107462-A0305-02-0029-59
    6cN/dtex;及該共聚醯胺纖維的斷裂伸長率
    Figure 111107462-A0305-02-0029-60
    40%。
  14. 如請求項11之共聚醯胺纖維,其特徵在於,該共聚醯胺纖維的熱捲曲率
    Figure 111107462-A0305-02-0029-61
    45%。
  15. 如請求項11之共聚醯胺纖維,其特徵在於,該共聚醯胺纖維的回潮率為
    Figure 111107462-A0305-02-0029-62
    4.7%。
  16. 如請求項11之共聚醯胺纖維,其特徵在於,該共聚醯胺纖維的染色 均勻度(灰卡)為
    Figure 111107462-A0305-02-0030-63
    4.5級;該共聚醯胺纖維的褪色牢度為
    Figure 111107462-A0305-02-0030-64
    4.5級,及該共聚醯胺纖維的沾色牢度為
    Figure 111107462-A0305-02-0030-65
    4.5級。
  17. 一種共聚醯胺纖維的製備方法,其特徵在於,其包括下述步驟:1)將如請求項1至8中任一項之共聚醯胺樹脂或如請求項9至10中任一項之方法所製得之共聚醯胺樹脂加熱至熔融狀態,形成共聚醯胺熔體;2)將該共聚醯胺熔體通過熔體管道輸送到紡絲箱體中,經計量泵準確計量後,注入到紡絲元件中,從噴絲孔擠出得到初生絲,其中噴絲板下方設置單體抽吸裝置;及3)將製得的初生絲進行後處理得到共聚醯胺纖維,該後處理包括:冷卻,及/或上油,及/或拉伸,及/或定型。
  18. 如請求項17之共聚醯胺纖維的製備方法,其特徵在於,步驟1)中所述加熱採用螺杆進行,所述螺杆為四區加熱模式,其中一區溫度為220-270℃;二區溫度為230-280℃;三區溫度為240-290℃;以及四區溫度為250-300℃;及/或,步驟2)該紡絲箱體溫度為260-300℃;及/或,步驟2)該紡絲組件壓力為10-17MPa;及/或,步驟3)該冷卻風速為0.3-0.7m/s;風溫為16-22℃風濕度為65-95%;及/或,步驟3)該拉伸倍數為1.3-5.5;及/或,步驟3)該定型溫度為140-210℃;及/或, 步驟3)所述的後處理包括捲繞處理,捲繞速度為2200-5500m/min;及/或,步驟3)所述的後處理包括:對擠出的初生絲進行冷卻、上油、拉伸、定型、及捲繞,得到該共聚醯胺全牽伸絲;及/或,步驟3)所述的後處理包括:將製得的初生絲進行保溫、冷卻、上油、預網路、多級拉伸、緊張定型、鬆弛定型、主網路、和捲繞,得到所述共聚醯胺工業絲;及/或,步驟3)所述的後處理包括:將製得的初生絲進行冷卻、上油、拉伸、定型、膨化器變形、冷鼓冷卻、主網路、和捲繞,得到該共聚醯胺連續膨體長絲;及/或,步驟3)所述的後處理包括:將製得的初生絲進行水浴冷卻、一級拉伸、二級拉伸、熱定型、及捲繞成型,得到所述共聚醯胺單絲。
  19. 一種如請求項11至16中任一項之共聚醯胺纖維在針織與梭織面料、地毯紗、混紡紗、單絲或工業絲領域中的應用。
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