一种聚酰胺复合纤维及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及聚酰胺材料技术领域，具体涉及一种聚酰胺复合纤维及其制备方法与应用。

背景技术

生物基聚酰胺56原料及加工过程绿色环保，制备的纤维具有更好的吸湿快干性(公定回潮率6％更接近棉，普通尼龙的公定回潮率为4-5％)、亲肤性，耐磨性和良好的柔软性以及低温易染特征等，可广泛应用于服用长丝领域。

目前服用领域包括预取向丝(POY)、加弹丝(DTY)、全牵伸丝、中取向丝、高取向丝，加弹丝有良好的蓬松性与弹性，在服用领域应用较广。

但目前对于具有双色或多色、低收缩与高弹蓬松的聚酰胺纤维报道较少。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种具有双色或多色效果的聚酰胺复合纤维。通过选择不同端氨基含量、相对粘度、规格的聚酰胺纤维进行复合，经染色可制备具有双色或多色效果的聚酰胺复合纤维。

本发明的第二个目的在于提供一种具有低收缩效果的聚酰胺复合纤维。

本发明的第三个目的在于提供一种具有高弹蓬松效果的聚酰胺复合纤维。

本发明的第四个目的在于提供一种具有较佳力学性能与条干均匀性的聚酰胺复合纤维。

本发明的第五个目的在于提供一种同时具有双色或多色效果、低收缩效果、高弹蓬松、较佳力学性能与条干均匀性的聚酰胺复合纤维的制备方法。

本发明的第六个目的在于提供一种聚酰胺复合纤维在针织与梭织面料领域的应用。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种聚酰胺复合纤维，所述聚酰胺复合纤维包括第一组分和第二组分，所述第一组分为聚酰胺56纤维，所述第二组分为其他聚酰胺纤维，所述其他聚酰胺纤维选自聚酰胺6纤维、聚酰胺66纤维、聚酰胺510纤维、聚酰胺511纤维、聚酰胺512纤维、聚酰胺610纤维、聚酰胺611纤维和聚酰胺612纤维中的至少一种。

在本发明一些具体的实施方式中，所述聚酰胺56纤维与其他聚酰胺纤维的质量比为20∶80-80∶20，优选为30∶70-70∶30，进一步优选为40∶60-60∶40。

更进一步地，所述其他聚酰胺纤维选自聚酰胺6纤维、聚酰胺66纤维和聚酰胺510纤维中的至少一种。

根据本发明一种优选的实施方式，所述第一组分聚酰胺56纤维的端氨基含量为60-150mmol/kg，优选为65-130mmol/kg，进一步优选为70-110mmol/kg。具体实例如60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150mmol/kg等。

根据本发明一种优选的实施方式，所述第一组分聚酰胺56纤维的相对粘度为2.4-3.0，优选为2.5-2.9，进一步优选为2.6-2.8。具体实例如2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0等。

根据本发明一种优选的实施方式，所述第二组分其它聚酰胺纤维的端氨基含量为25-55mmol/kg，优选为30-50mmol/kg，进一步优选为35-45mmol/kg。具体实例如25、30、35、40、45、50、55mmol/kg等。

根据本发明一种优选的实施方式，所述第二组分其它聚酰胺纤维的相对粘度为2.3-2.6，优选为2.35-2.58，进一步优选为2.4-2.55。具体实例如2.3、2.35、2.4、2.45、2.5、2.55、2.6等。

在本发明一些具体的实施方式中，所述第一组分聚酰胺56纤维或第二组分其它聚酰胺纤维的纤度为10-150dtex，优选为20-120dtex，进一步优选为30-90dtex；和/或

所述第一组分聚酰胺56纤维或第二组分其它聚酰胺纤维的孔数为7-192f，优选为12-144f，进一步优选为18-96f。

本发明中，所述聚酰胺复合纤维满足以下条件：所述聚酰胺复合纤维的断裂强度为≥3.0cN/dtex，优选为≥3.2cN/dtex，进一步优选为≥3.4cN/dtex；和/或

所述聚酰胺复合纤维的条干不匀率≤1.3％，优选为≤1.2％，进一步优选为≤1.1％；和/或

所述聚酰胺复合纤维的断裂伸长率≤90％，优选为≤85％，进一步优选为≤80％；和/或

所述聚酰胺复合纤维的初始模量为≤40cN/dtex，优选为≤35cN/dtex，进一步优选为≤33cN/dtex；和/或

所述聚酰胺复合纤维的沸水收缩率≤12％，优选为≤11％，进一步优选为≤10％；和/或

所述聚酰胺复合纤维的卷曲收缩率≥35％，优选为≥40％，进一步优选为≥45％；和/或

所述聚酰胺复合纤维的皂洗牢度：褪色牢度为≥3.5级，优选为≥4.0级，进一步优选为≥4.5级；沾色牢度为≥3.5级，优选为≥4.0级，进一步优选为≥4.5级；和/或

所述聚酰胺复合纤维的15％定伸长弹性回复率为≥92％，优选为≥94％，进一步优选为≥95％。

本发明中，所述聚酰胺复合纤维的制成率为≥92％，优选为≥94％，进一步优选为≥96％。

本发明中，所述聚酰胺复合纤维包括未牵伸丝(UDY)、预取向丝(POY)、高取向丝(HOY)、全取向丝(FOY)、全牵伸丝(FDY)、加弹丝(DTY)，优选为预取向丝(POY)、加弹丝(DTY)或全牵伸丝(FDY)。

一种聚酰胺复合纤维的制备方法，该方法包括：

(1)将聚酰胺56树脂和其它聚酰胺树脂分别加热至熔融状态，形成两种聚酰胺熔体；

(2)分别将两种聚酰胺熔体通过各自熔体管道输送到纺丝箱体中，经计量泵准确计量后，注入到纺丝组件中，从喷丝孔挤出形成初成纤维，其中喷丝板下方均设置单体抽吸装置；

(3)分别对两种初生纤维进行冷却、上油、拉伸、卷绕得到两种聚酰胺纤维；或者分别对两种初生纤维进行冷却、上油、拉伸，然后按比例一起卷绕得到合股聚酰胺纤维；

(4)将两种聚酰胺纤维按比例一起合股进行加弹，或者将合股聚酰胺纤维直接进行加弹，得到聚酰胺复合纤维。

本发明中，所述其它聚酰胺树脂选自聚酰胺6树脂、聚酰胺66树脂、聚酰胺510树脂、聚酰胺511树脂、聚酰胺512树脂、聚酰胺610树脂、聚酰胺611树脂和聚酰胺612树脂中的至少一种，优选为聚酰胺6树脂、聚酰胺66树脂和聚酰胺510树脂中的至少一种。

在本发明一些具体的实施方式中，所述纺丝箱体的温度为245-300℃，优选为250-290℃。

在本发明一些具体的实施方式中，所述纺丝组件的压力为10-18MPa，优选为12-16MPa。

在本发明一些具体的实施方式中，所述冷却为通过侧吹风进行冷却，所述侧吹风的风速为0.3-0.5m/s，优选为0.4-0.45m/s；和/或，所述侧吹风的风温为16-22℃，优选为18-20℃；和/或，所述侧吹风的湿度为75-95％，优选为80-90％。

在本发明一些具体的实施方式中，所述上油率为0.4-0.55％，优选为0.45-0.5％。

在本发明一些具体的实施方式中，所述卷绕速度为4200-5500m/min，优选为4300-5000m/min。

在本发明一些具体的实施方式中，步骤(4)中，所述加弹包括如下步骤：将聚酰胺纤维经导丝器，通过第1罗拉；在热箱中进行热拉伸，接着采用冷却板冷却定型、假捻，经张力在线检测器，通过第2罗拉；然后经网络喷嘴处理，通过第3罗拉、断丝感应器、上油、卷绕，得到聚酰胺复合纤维；其中，

所述假捻的摩擦片为选自C型盘、D型盘、PU型盘，优选为C型盘；和/或

所述热箱的温度为155-200℃，优选160-195℃，进一步优选为165-190℃；和/或

所述热拉伸的倍数为1.20-1.40，优选1.23-1.35，进一步优选为1.25-1.32；和/或

所述假捻的D/Y比为1.6-2.2，优选1.65-2.1，进一步优选为1.7-2.0；和/或

所述假捻的T2加工张力控制为T1张力的0.8-1.1倍，优选0.85-1.05倍，进一步优选为0.9-1.0倍；和/或

所述卷绕的速度为500-800m/min，优选550-750m/min，进一步优选为600-700m/min。

一种具有双色或多色的聚酰胺复合纤维，将如前所述的聚酰胺复合纤维采用染料进行染色，得到具有双色或多色的聚酰胺复合纤维。

根据本发明一种优选的实施方式，所述染料包括酸性染料、活性染料、中性染料、直接染料、金属络合染料、植物染料与分散染料，更优选为酸性染料、活性染料、中性染料、金属络合染料。

一种聚酰胺复合纤维在针织与梭织面料领域中的应用。

通过上述技术方案，本发明获得的有益效果是：

第一、本发明的聚酰胺复合纤维的生产原料包含1，5-戊二胺，由生物法制成，为绿色材料，不依赖于石油资源并且不对环境造成严重的污染，并且能够降低二氧化碳的排放，减少温室效应的产生，适应碳中和发展趋势。

第二、本发明的聚酰胺复合纤维具有较好的双色或多色效果、低收缩、高弹蓬松效果。

第三、本发明的聚酰胺复合纤维具有条干小、染色性能好特点。

第四、本发明的聚酰胺复合纤维采用常规聚酰胺6与聚酰胺66纺丝与加弹设备即可制得，无需对纺丝设备进行改造，通过对纺丝与加弹工艺优化，即可提高制成率。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料均可从商业渠道获得。

1、相对粘度ηr的检测方法

乌氏粘度计浓硫酸法：准确称量干燥后的聚酰胺样品0.5±0.0002g，加入50mL浓硫酸(96wt％)溶解，在25℃恒温水浴槽中测量并记录浓硫酸流经时间t

相对粘度计算公式：相对粘度ηr＝t/t

2、端氨基含量测定

按照自动滴定仪测定，利用三氟乙醇溶解样品后，分别用盐酸标准液和氢氧化钠标准液滴定，并计算。

3、断裂强度、断裂伸长率、初始模量：长丝的断裂强度的测定可以参考GB/T14344-2008化学纤维纤维拉伸性能试验方法；施加0.05±0.005cN/dtex预张力，加持距离500mm，拉伸速度500mm/min。模量＝断裂伸长率为1％时对应的断裂强度×100。

5、皂洗牢度：按照国标GB/T 3921.1-1997测定。

6、卷曲收缩率：按照GB/T6506-2001的《合成纤维变形丝卷缩性能试验方法》。

7、纤度：按照GB/T 14343测定。

8、沸水收缩率：参考GB/6505-2008的“化学纤维长丝热收缩率试验方法”，沸水收缩率＝[(热处理前长度-热处理后长度)/热处理前长度]*100％。

9、制成率：制成率＝(制备的聚酰胺56成品纤维数量/总共投入的聚酰胺56树脂数量)*100％。

10、条干不均率：按GB/T 14346-93方法进行测定。

11、弹性回复率＝[(L-L

实施例1

(1)将聚酰胺56树脂和聚酰胺6树脂分别加热至熔融状态，形成两种聚酰胺熔体；

(2)分别将两种聚酰胺熔体通过熔体管道输送到纺丝箱体中，经计量泵准确计量后，注入到纺丝组件中，从喷丝孔挤出形成初成丝，其中喷丝板下方均设置单体抽吸装置；

(3)分别对两种初生纤维进行冷却、上油、拉伸、卷绕得到两种聚酰胺预取向丝。

其中，聚酰胺56熔体所用的纺丝箱体的温度为280℃，纺丝组件的压力为13MPa，通过侧吹风进行冷却，侧吹风的风速为0.45m/s，风温为18℃，湿度为88％，上油率为0.45％，卷绕的速度为4500m/min。

聚酰胺6熔体所用的纺丝箱体的温度为250℃，纺丝组件的压力为12.5MPa，通过侧吹风进行冷却，侧吹风的风速为0.42m/s，风温为19℃，风湿度为85％，上油率为0.46％，卷绕的速度为4300m/min。

(4)将两种聚酰胺预取向丝按比例一起合股进行加弹，即首先将预取向丝经导丝器，通过第1罗拉；在热箱中进行热拉伸，接着采用冷却板冷却定型、假捻，经张力在线检测器，通过第2罗拉；然后通过网络喷嘴加网络，通过第3罗拉、断丝感应器、油轮上油，最后卷绕，得到聚酰胺加弹丝，即聚酰胺复合纤维。

其中，所述假捻的摩擦片选自C型盘，所述热箱的温度为175℃，所述热拉伸倍数为1.25，所述假捻的D/Y比为1.9，所述假捻的T2加工张力控制为T1张力的1.05倍，所述卷绕的速度为600m/min。

聚酰胺56预取向丝与聚酰胺6预取向丝的质量比为50∶50。

聚酰胺56预取向丝的端氨基含量为85mmol/kg，相对粘度为2.73。

聚酰胺6预取向丝的端氨基含量为40mmol/kg，相对粘度为2.55。

聚酰胺56预取向丝的规格为53dtex/24f，聚酰胺6预取向丝的规格为53dtex/24f。

聚酰胺56加弹丝与聚酰胺6加弹丝的规格均为44dtex/24f，聚酰胺复合纤维的规格为88dtex/48f。

实施例2

按照与实施例1相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，通过控制制备工艺，使聚酰胺56预取向丝的端氨基含量为95mmol/kg，聚酰胺6预取向丝的端氨基含量为43mmol/kg。

实施例3

按照与实施例1相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，通过控制制备工艺，使聚酰胺56预取向丝的端氨基含量为105mmol/kg，聚酰胺6预取向丝的端氨基含量为45mmol/kg。

实施例4

按照与实施例2相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，通过控制制备工艺，使聚酰胺56预取向丝的相对粘度为2.50，聚酰胺6预取向丝的相对粘度为2.55。

实施例5

按照与实施例2相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，通过控制制备工艺，使聚酰胺56预取向丝的相对粘度为2.65，聚酰胺6预取向丝的相对粘度为2.55。

实施例6

按照与实施例1相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，用聚酰胺66树脂代替聚酰胺6树脂，并进一步通过控制制备工艺，使聚酰胺56预取向丝的端氨基含量为85mmol/kg，相对粘度为2.73；聚酰胺66预取向丝的端氨基含量为40mmol/kg，相对粘度为2.5。

实施例7

按照与实施例1相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，用聚酰胺66树脂代替聚酰胺6树脂，并进一步通过控制制备工艺，使聚酰胺56预取向丝的端氨基含量为95mmol/kg，相对粘度为2.73；聚酰胺66预取向丝的端氨基含量为43mmol/kg，相对粘度为2.5。

实施例8

按照与实施例2相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，控制聚酰胺56预取向丝与聚酰胺6预取向丝的质量比为50∶50；

聚酰胺56预取向丝的规格为53dtex/36f，聚酰胺6预取向丝的规格为53dtex/36f；

聚酰胺56加弹丝与聚酰胺6加弹丝的规格分别为44dtex/36f与44dtex/36f，聚酰胺复合纤维的规格为88dtex/72f。

实施例9

按照与实施例2相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，控制聚酰胺56预取向丝与聚酰胺6预取向丝的质量比为50∶50；

聚酰胺56预取向丝的规格为40dtex/24f，聚酰胺6预取向丝的规格为40dtex/24f；

聚酰胺56加弹丝与聚酰胺6加弹丝的规格分别为33dtex/24f与33dtex/24f，聚酰胺复合纤维的规格为66dtex/48f。

实施例10

按照与实施例1相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，用聚酰胺510树脂代替聚酰胺6树脂，并进一步通过控制制备工艺，使聚酰胺56预取向丝的端氨基含量为85mmol/kg，相对粘度为2.73；聚酰胺510预取向丝的端氨基含量为40mmol/kg，相对粘度为2.45。

实施例11

按照与实施例1相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，用聚酰胺510树脂代替聚酰胺6树脂，并进一步通过控制制备工艺，使聚酰胺56预取向丝的端氨基含量为95mmol/kg，相对粘度为2.73；聚酰胺510预取向丝的端氨基含量为43mmol/kg，相对粘度为2.45。

实施例12

按照与实施例1相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，通过控制制备工艺，使聚酰胺56预取向丝的端氨基含量为45mmol/kg，相对粘度为2.73；聚酰胺6预取向丝的端氨基含量为40mmol/kg，相对粘度为2.55。

实施例13

按照与实施例1相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，用聚酰胺66树脂代替聚酰胺6树脂，并进一步通过控制制备工艺，使聚酰胺56预取向丝的端氨基含量为45mmol/kg，相对粘度为2.73；聚酰胺66预取向丝的端氨基含量为40mmol/kg，相对粘度为2.5。

实施例14

按照与实施例1相同的工艺制备聚酰胺复合纤维，区别在于，用聚酰胺66树脂代替聚酰胺56树脂，并进一步通过控制制备工艺，使聚酰胺6预取向丝的端氨基含量为45mmol/kg，相对粘度为2.55；聚酰胺66预取向丝的端氨基含量为40mmol/kg，相对粘度为2.5。

将上述实施例制备得到的聚酰胺加弹丝用酸性染料进行染色，染色效果如表1所示。

上述实施例制备得到的聚酰胺加弹丝的性能指标如表1所示。

由表1可知：本发明通过选择不同端氨基含量、相对粘度、规格的聚酰胺纤维进行复合，能够使制备得到的聚酰胺复合纤维具有较好的双色或多色效果、低收缩、高弹蓬松效果，同时还具有较佳力学性能、条干均匀性和染色性能好的特点。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。