一种高强度高耐热细单纤尼龙66纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于纺织新材料技术领域。具体涉及一种高强度高耐热细单纤尼龙66纤维及其制备方法。
背景技术
尼龙是通过酰胺键—【NHCO】—连接起来的脂肪族聚酰胺，主要分为尼龙6和尼龙66两大类。其中尼龙66纤维具有强度高、单重轻、耐疲劳、耐冲击、耐磨擦、耐高温、耐热性好、尺寸稳定性等特点，物理性能好。尼龙66细旦丝及尼龙66短纤维均可以单独纺丝和混纺作各种衣料以及针织品，尼龙66中低旦工业丝还可以用在缝纫线、工业水布、高档面料等领域中，尼龙66高旦工业丝则应用于轮胎骨架材料、输送带帆布、缆绳、吊装带等领域中。
目前，已有军队单兵作战服装、装具大量使用尼龙66纤维材质，但制备过程复杂，易产生有害物质，且此类纤维国内尚不能生产，本发明根据军用材料高耐磨、高耐热、单重轻、染色均匀度高、手感柔软等性能的要求，创造性的生产一种能够较好的用于军队单兵作战服装、装具的高强度、高耐热、细单纤尼龙66纤维。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种高强度高耐热细单纤尼龙66纤维及其制备方法。该方法生产的尼龙66纤维断裂强度大、断裂伸长率高，干收缩率小，经过高温加热后仍然具有较高的强力保持率，较高的满足了军用服装、装具的制备，具有很好的应用效果。
本发明是通过以下技术方案实现的一种高强度高耐热细单纤尼龙66纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：
取己二酸己二胺盐溶液，加入耐热剂及稳定剂混合均匀得到混合液；
将混合液进行浓缩、聚合，然后依次进行纺丝、上油、预网络、牵伸、定型、网络、卷绕，得到高强度高耐热细单纤尼龙66纤维。
进一步地，所述己二酸己二胺盐溶液的制备方法包括以下步骤：采用三重结晶制盐工艺制备得到精己二酸，然后精己二酸和己二胺反应得到己二酸己二胺盐溶液；
所得己二酸己二胺盐溶液的分光光度计紫外光吸收值为0.03*10-5；对得到的己二酸己二胺盐溶液进行过滤，过滤后所得己二酸己二胺盐溶液的分光光度计紫外光吸收值＜0.02*10-5。
进一步地，耐热剂加入后己二酸己二胺盐溶液中的耐热剂有效量为100-200ppm。
进一步地，所述的耐热剂为金属铜化合物。所述的金属铜化合物优选为乙酸铜。
进一步地，所述稳定剂溶液的加入量为己二酸己二胺盐溶液总质量的0.1-0.5wt％；所述的稳定剂优选为二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺溶液，该溶液的浓度为5.0wt％。
进一步地，所述二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺溶液的溶剂优选为水。
进一步地，己二酸己二胺盐溶液浓缩前的质量百分浓度为50-55％，浓缩后的质量百分浓度为70-80％。
进一步地，所述的包括为将浓缩后的己二酸己二胺盐溶液依次进行高压聚合、常压聚合和负压聚合，聚合造成得到熔融状态的聚合纺丝熔体，聚合纺丝熔体的硫酸相对粘度为2.45-2.85。优选地，高压聚合的压力为10-20MPa，常压聚合的压力为0.5-1.5MPa，负压聚合的压力小于0.3MPa。
进一步地，纺丝时纺丝组件的压力为10-30Mpa，纺丝甬道口的温度为200-250℃，所述侧吹风的温度≤20℃；侧吹风的湿度优选为50-80％、风速优选为0.5-1.5m/s。
进一步地，纺丝后所得丝束进行两道油轮上油，油剂类型优选为水溶性纺丝助剂；优选地，上油后丝束上的油剂附着量为丝束重量的0.5-1.5％。
进一步地，牵伸、定型时第一对热辊的温度为尼龙玻璃化温度50-80℃、转速为200-500m/min，第二对热辊的温度为200℃、转速为1000-2000m/min，第三对热辊的温度为220℃、转速为1500-3000m/min，第四对热辊的温度为220℃、转速为1500-3000m/min，一级牵伸倍率为3.5-4.0，二级牵伸倍率为1.5-2.0，松弛定型比是0.8-1.0，卷绕定型比是1.0-1.2；优选地，第三对热辊上的绕丝圈数为5-9，第四对热辊上的绕丝圈数为4-8。
进一步地，所述预网络器压力为0.05MPa，网络器压力为0.3-0.5MPa，卷绕的速度优选为1800-3000m/min。
一种由上述的制备方法制备得到的高强度高耐热细单纤尼龙66纤维。
本发明具有以下积极有益效果
本发明生产的高强度高耐热细单纤尼龙66纤维的线密度范围为200-800dtex，单丝纤度为2.5-3.5dtex，断裂强度为8.0-9.5cN/dtex，断裂伸长率为21.0-25.0％，干热收缩率为3.0-5.0％，染色均匀性为灰卡等级4级，经过180℃加热4小时的强力保持率＞90％。
因此，生产的高强度高耐热细单纤尼龙66纤维的断裂强度高，断裂伸长率高，干热收缩率低，耐热性高，染色性能好，织成面料后单平方重量轻，制作的军用单兵战术背心、户外背包等产品。实现了尼龙66在军用服装等产品中的应用，在军用产品中具有很好的应用前景。
本发明操作简便，可以实现高强度高耐热细单纤尼龙66纤维的批量化连续生产，生产效率高，填补了国内军用尼龙66纤维的空白，具有很好的社会经济效益。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行详细的说明，以便对本发明技术方案的理解，但并不用于对本发明保护范围的限制。
本发明提供了一种高强度高耐热细单纤尼龙66纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)采用三重结晶制盐工艺制备得到精己二酸固体(取乙二酸粗品，采用三重结晶制盐工艺将其进行三重结晶，得到精乙二酸。)，然后精己二酸和己二胺反应得到己二酸己二胺盐溶液，所得己二酸己二胺盐溶液的分光光度计所测得的紫外光吸收值为0.03*10-5；
该步骤所得己二酸己二胺盐溶液，可以减少杂质，对提高后续产品质量具有很好的效果。
(2)将步骤(1)所得己二酸己二胺盐溶液再次过滤精制，所用过滤器优选为烛芯式过滤器，过滤后所得己二酸己二胺盐溶液的紫外光吸收值低于0.02*10-5；己二酸己二胺盐溶液的质量百分浓度为50-55％；
(3)在步骤(2)所得己二酸己二胺盐液中加入耐热剂及稳定剂混合均匀得到混合溶液，其中耐热剂加入后己二酸己二胺盐液中耐热剂的有效量为100-200ppm，稳定剂溶液的加入量为己二酸己二胺盐溶液总质量的0.1-0.5wt％；
所述的耐热剂为乙酸铜，稳定剂溶液为二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺溶于水形成悬浊液，该悬浊液浓度为5.0wt％；
其中稳定剂的加入，可以改善尼龙66熔体稳定性，从而降低后续纤维断丝率、明显提高后续产品质量。
(4)将步骤(3)的己二酸己二胺盐溶液进行浓缩，至其质量百分浓度为70-80％；
(5)将步骤(4)浓缩后的己二酸己二胺盐溶液依次进行高压聚合、常压聚合、负压聚合，得到熔融状态的聚合纺丝熔体，所得聚合纺丝熔体的硫酸相对粘度为2.45-2.85；
高压聚合的压力优选为10-20MPa，常压聚合的压力优选为0.5-1.5MPa，负压聚合的压力小于0.3MPa；
(6)步骤(5)聚合后的熔体通过纺丝泵输送至熔体管道，再经分支管道输送至纺丝箱中，由计量泵进行定量注入到纺丝组件，然后由喷丝板喷出丝束在纺丝甬道中经侧吹风冷却形成丝束；
其中熔体管道的温度为280-320℃，所述熔体管道的压力为10-20Mpa，所述纺丝组件压力为10-30Mpa，所述纺丝甬道口的温度为200-250℃，所述侧吹风的温度≤20℃，侧吹风的湿度优选为50-80％、风速优选为0.5-1.5m/s；
(7)将经步骤(6)处理后冷却成型的丝束进行两道油轮上油，油剂类型为水溶性纺丝助剂；其中上油后丝束上油剂的附着量优选为丝束重量的0.5-1.5％；
(8)将经步骤(7)上油后的丝束经过预网络器，有了轻微的网络度，还可以使得丝束上油更加均匀；预网络器压力是0.05Mpa；
(9)对步骤(8)处理后的丝束采用4对热辊牵伸定型处理，其中，第一对热辊与第二对热辊之间进行第一级牵伸，第三对热辊与第二对热辊之间进行第二级牵伸，第三对热辊和第四对热辊之间完成松弛定型；
其中第一对热辊的温度为尼龙玻璃化温度50-80℃、转速为200-500m/min，第二对热辊的温度为200℃、转速为1000-2000m/min，第三对热辊的温度为220℃、转速为1500-3000m/min，第四对热辊的温度为220℃、转速为1500-3000m/min，一级牵伸倍率为3.5-4.0，二级牵伸倍率为1.5-2.0，松弛定型比是0.8-1.0，卷绕定型比是1.0-1.2；优选地，第三对热辊上的绕丝圈数为5-9，第四对热辊上的绕丝圈数为4-8，完成紧张热定型；
(10)将经过步骤(9)处理后的丝束经主网络器空气加捻，使丝束中的各根单丝间产生不规则的交络，形成具有良好抱合性能的结点丝条，主网络器压力是0.3-0.5Mpa；其中通过空气加捻，可以降低纤维毛丝数量、提高产品质量；
(11)以1800-3000m/min的速度对步骤(10)处理后的丝束进行卷绕，得到高强度高耐热细单纤尼龙66纤维。
本发明还提供了一种采用上述制备方法得到的高强度高耐热细单纤尼龙66纤维，所述高强度高耐热细单纤尼龙66纤维的线密度范围为200-1000dtex，单丝纤度2.5-3.6dtex，断裂强度为8.0-9.5cN/dtex，断裂伸长率为21.0-25.0％，干热收缩率为3.0-5.0％，染色均匀性为灰卡等级4级，经180℃加热4小时的强力保持率＞90％。
实施例
下面通过具体实施例对本发明进行更加详细的说明，但并不用于对本发明保护范围的限制。
实施例1
一种高强度高耐热细单纤尼龙66纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)采用三重结晶制盐工艺制备得到精己二酸固体(取乙二酸粗品，采用三重结晶制盐工艺将其进行三重结晶，得到精乙二酸。)，然后精己二酸和己二胺反应得到己二酸己二胺盐溶液，所得己二酸己二胺盐溶液的分光光度计所测得的紫外光吸收值为0.03*10-5；
该步骤所得己二酸己二胺盐溶液，可以减少杂质，对提高后续产品质量具有很好的效果。
(2)将步骤(1)所得己二酸己二胺盐溶液再次过滤精制，所用过滤器优选为烛芯式过滤器，过滤后所得己二酸己二胺盐溶液的紫外光吸收值低于0.02*10-5；己二酸己二胺盐溶液的质量百分浓度为50％；
(3)在步骤(2)所得己二酸己二胺盐液中加入耐热剂及稳定剂混合均匀得到混合溶液，其中耐热剂加入后己二酸己二胺盐溶液中耐热剂的有效量为100ppm，稳定剂溶液的加入量为己二酸己二胺盐溶液总质量的0.5wt％；
所述的耐热剂为乙酸铜水溶液，稳定剂溶液为二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺溶于水形成悬浊液，该悬浊液浓度为5.0wt％；
(4)将步骤(3)的己二酸己二胺盐溶液进行浓缩，至其质量百分浓度为70％；
(5)将步骤(4)浓缩后的己二酸己二胺盐溶液依次进行高压聚合、常压聚合、负压聚合，得到熔融状态的聚合纺丝熔体，所得聚合纺丝熔体的硫酸相对粘度为2.45；
高压聚合的压力为10MPa，常压聚合的压力为0.6MPa，负压聚合的压力为0.1MPa；
(6)步骤(5)聚合后的熔体通过纺丝泵输送至熔体管道，再经分支管道输送至纺丝箱中，由计量泵进行定量注入到纺丝组件，然后由喷丝板喷出丝束在纺丝甬道中经侧吹风冷却形成丝束；
其中熔体管道的温度为280±5℃，所述熔体管道的压力为10Mpa，所述纺丝组件压力为10Mpa，所述纺丝甬道口的温度为200±5℃，所述侧吹风的温度19℃，侧吹风的湿度为50％、风速为0.6m/s；
(7)将经步骤(6)处理后冷却成型的丝束进行两道油轮上油，油剂类型为水溶性纺丝助剂；其中上油后丝束上油剂的附着量优选为丝束重量的0.5-0.6％；
(8)将经步骤(7)上油后的丝束经过预网络器，有了轻微的网络度，还可以使得丝束上油更加均匀；预网络器压力是0.05Mpa；
(9)对步骤(8)处理后的丝束采用4对热辊牵伸定型处理，其中，第一对热辊与第二对热辊之间进行第一级牵伸，第三对热辊与第二对热辊之间进行第二级牵伸，第三对热辊和第四对热辊之间完成松弛定型；
其中第一对热辊的温度为尼龙玻璃化温度50±5℃、转速为285m/min，第二对热辊的温度为200℃、转速为1000m/min，第三对热辊的温度为220℃、转速为1500m/min，第四对热辊的温度为220℃、转速为1500m/min，一级牵伸倍率为3.5，二级牵伸倍率为1.5，松弛定型比是0.8，卷绕定型比是1.0；第三对热辊上的绕丝圈数为6，第四对热辊上的绕丝圈数为5，完成紧张热定型；
(10)将经过步骤(9)处理后的丝束经主网络器空气加捻，使丝束中的各根单丝间产生不规则的交络，形成具有良好抱合性能的结点丝条，主网络器压力是0.3Mpa；
(11)以1800m/min的速度对步骤(10)处理后的丝束进行卷绕，得到高强度高耐热细单纤尼龙66纤维。
实施例2
一种高强度高耐热细单纤尼龙66纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)采用三重结晶制盐工艺制备得到精己二酸固体(取乙二酸粗品，采用三重结晶制盐工艺将其进行三重结晶，得到精乙二酸。)，然后精己二酸和己二胺反应得到己二酸己二胺盐溶液，所得己二酸己二胺盐溶液的分光光度计所测得的紫外光吸收值为0.03*10-5；
(2)将步骤(1)所得己二酸己二胺盐溶液再次过滤精制，所用过滤器优选为烛芯式过滤器，过滤后所得己二酸己二胺盐溶液的紫外光吸收值低于0.02*10-5；己二酸己二胺盐溶液的质量百分浓度为52％；
(3)在步骤(2)所得己二酸己二胺盐液中加入耐热剂及稳定剂混合均匀得到混合溶液，其中耐热剂加入后己二酸己二胺盐液中耐热剂的有效量为150ppm，稳定剂溶液的加入量为己二酸己二胺盐溶液总质量的0.3wt％；
所述的耐热剂为乙酸铜溶液，稳定剂溶液为二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺溶于水形成悬浊液，该悬浊液浓度为5.0wt％；
(4)将步骤(3)的己二酸己二胺盐溶液进行浓缩，至其质量百分浓度为75％；
(5)将步骤(4)浓缩后的己二酸己二胺盐溶液依次进行高压聚合、常压聚合、负压聚合，得到熔融状态的聚合纺丝熔体，所得聚合纺丝熔体的硫酸相对粘度为2.60；
高压聚合的压力为13MPa，常压聚合的压力为1.0MPa，负压聚合的压力为0.07MPa；
(6)步骤(5)聚合后的熔体通过纺丝泵输送至熔体管道，再经分支管道输送至纺丝箱中，由计量泵进行定量注入到纺丝组件，然后由喷丝板喷出丝束在纺丝甬道中经侧吹风冷却形成丝束；
其中熔体管道的温度为300±5℃，所述熔体管道的压力为15Mpa，所述纺丝组件压力为20Mpa，所述纺丝甬道口的温度为220±5℃，所述侧吹风的温度17℃，侧吹风的湿度为60％、风速为0.8m/s；
(7)将经步骤(6)处理后冷却成型的丝束进行两道油轮上油，油剂类型为水溶性纺丝助剂；其中上油后丝束上油剂的附着量优选为丝束重量的1.0％；
(8)将经步骤(7)上油后的丝束经过预网络器，有了轻微的网络度，还可以使得丝束上油更加均匀；预网络器压力是0.05Mpa；
(9)对步骤(8)处理后的丝束采用4对热辊牵伸定型处理，其中，第一对热辊与第二对热辊之间进行第一级牵伸，第三对热辊与第二对热辊之间进行第二级牵伸，第三对热辊和第四对热辊之间完成松弛定型；
其中第一对热辊的温度为尼龙玻璃化温度65℃、转速为360m/min，第二对热辊的温度为200℃、转速为1300m/min，第三对热辊的温度为220℃、转速为2200m/min，第四对热辊的温度为220℃、转速为2000m/min，一级牵伸倍率为3.6，二级牵伸倍率为1.8，松弛定型比是0.9，卷绕定型比是1.1；第三对热辊上的绕丝圈数为7，第四对热辊上的绕丝圈数为6，完成紧张热定型；
(10)将经过步骤(9)处理后的丝束经主网络器空气加捻，使丝束中的各根单丝间产生不规则的交络，形成具有良好抱合性能的结点丝条，主网络器压力是0.4Mpa；
(11)以2200m/min的速度对步骤(10)处理后的丝束进行卷绕，得到高强度高耐热细单纤尼龙66纤维。
实施例3
一种高强度高耐热细单纤尼龙66纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)采用三重结晶制盐工艺制备得到精己二酸固体(取乙二酸粗品，采用三重结晶制盐工艺将其进行三重结晶，得到精乙二酸。)，然后精己二酸和己二胺反应得到己二酸己二胺盐溶液，所得己二酸己二胺盐溶液的分光光度计所测得的紫外光吸收值为0.03*10-5；
(2)将步骤(1)所得己二酸己二胺盐溶液再次过滤精制，所用过滤器优选为烛芯式过滤器，过滤后所得己二酸己二胺盐溶液的紫外光吸收值低于0.02*10-5；己二酸己二胺盐溶液的质量百分浓度为55％；
(3)在步骤(2)所得己二酸己二胺盐液中加入耐热剂及稳定剂混合均匀得到混合溶液，其中耐热剂加入后己二酸己二胺盐液中耐热剂的有效量为200ppm，稳定剂溶液的加入量为己二酸己二胺盐溶液总质量的0.1wt％；
所述的耐热剂为乙酸铜溶液，稳定剂溶液为二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺溶于水形成悬浊液，该悬浊液浓度为5.0wt％；
(4)将步骤(3)的己二酸己二胺盐溶液进行浓缩，至其质量百分浓度为70-80％；
(5)将步骤(4)浓缩后的己二酸己二胺盐溶液依次进行高压聚合、常压聚合、负压聚合，得到熔融状态的聚合纺丝熔体，所得聚合纺丝熔体的硫酸相对粘度为2.85；
高压聚合的压力为18MPa，常压聚合的压力为1.5MPa，负压聚合的为0.05MPa；
(6)步骤(5)聚合后的熔体通过纺丝泵输送至熔体管道，再经分支管道输送至纺丝箱中，由计量泵进行定量注入到纺丝组件，然后由喷丝板喷出丝束在纺丝甬道中经侧吹风冷却形成丝束；
其中熔体管道的温度为320±5℃，所述熔体管道的压力为20Mpa，所述纺丝组件压力为30Mpa，所述纺丝甬道口的温度为250℃，所述侧吹风的温度15℃，侧吹风的湿度为70％、风速为1.5m/s；
(7)将经步骤(6)处理后冷却成型的丝束进行两道油轮上油，油剂类型为水溶性纺丝助剂；其中上油后丝束上油剂的附着量优选为丝束重量的1.5％；
(8)将经步骤(7)上油后的丝束经过预网络器，有了轻微的网络度，还可以使得丝束上油更加均匀；预网络器压力是0.05Mpa；
(9)对步骤(8)处理后的丝束采用4对热辊牵伸定型处理，其中，第一对热辊与第二对热辊之间进行第一级牵伸，第三对热辊与第二对热辊之间进行第二级牵伸，第三对热辊和第四对热辊之间完成松弛定型；
其中第一对热辊的温度为尼龙玻璃化温度70℃、转速为330m/min，第二对热辊的温度为200℃、转速为1250m/min，第三对热辊的温度为220℃、转速为2500m/min，第四对热辊的温度为220℃、转速为2500m/min，一级牵伸倍率为3.8，二级牵伸倍率为2.0，松弛定型比是1.0，卷绕定型比是1.2；第三对热辊上的绕丝圈数为9，第四对热辊上的绕丝圈数为8，完成紧张热定型；
(10)将经过步骤(9)处理后的丝束经主网络器空气加捻，使丝束中的各根单丝间产生不规则的交络，形成具有良好抱合性能的结点丝条，主网络器压力是0.5Mpa；
(11)以3000m/min的速度对步骤(10)处理后的丝束进行卷绕，得到高强度高耐热细单纤尼龙66纤维。
对上述制备的高强度高耐热细单纤尼龙66纤维进行检测，结果如下表所示：
本发明制备的高强度高耐热细单纤尼龙66纤维完全能够作为军队单兵作战服装、装具等的制备原料，具有很好的使用效果。
