專利名稱：：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
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絲。通常，使用熔融紡絲方法得到的纖維細絲可達到幾旦的纖細程度(纖度)。用這樣纖度的纖維細絲紡織、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26028(TC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°C，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)有烙融紡絲方法生產(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。需要說明的是，本申請人同時向中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局申請?zhí)峤坏木幪枮閜0009的專利申請(其發(fā)明名稱為"生產(chǎn)細旦或超細旦尼龍纖維的組合物以及生產(chǎn)細旦和超細旦尼龍纖維的方法")全部內(nèi)容在本文中參考應用。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，包括在尼龍的熔融之前或熔融期間加入一種稀土金屬的化合物，，然后所得熔融體在160250°C，優(yōu)選17023(TC，更優(yōu)選180~230°C，還更優(yōu)選180210。C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絲態(tài)流出，上油巻繞，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，所述稀土金屬的化合物非限定性地包括稀土金屬鹽、絡合物或氧化物。所述稀土金屬元素選自鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、軋、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和镥等鑭系稀土金屬。所述金屬鹽的陰離子或絡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，硫氰酸根)以及其他含氮和/或含氧(如羧酸根)和/或含硫有機配體(如fi—二酮)等，但并不限于此。具體而言，稀土金屬化合物包括氯化鑭、氯化鈰、氯化鐠、氯化釹、氯化釤、氯化銪、氯化釓、氯化鋱、氯化鏑、氯化鈥、氯化鉺、氯化銩、氯化鐿、氯化镥、磺酸鑭、磺酸鈰、磺酸鐠、磺酸釹、磺酸釤、磺酸銪、磺酸釓、磺酸鋱、磺酸鏑、磺酸鈥、磺酸鉺、磺酸銩、磺酸鐿、磺酸镥、乙酰丙酮鑭、乙酰丙酮鈰、乙酰丙酮鐠、乙酰丙酮釹、乙酰丙酮釤、乙酰丙酮銪、乙酰丙酮釓、乙酰丙酮鋱、乙酰丙酮鏑、乙酰丙酮鈥、乙酰丙酮鉺、乙酰丙酮銩、乙酰丙酮鐿、乙酰丙酮镥、氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化鈥、氧化鉺、氧化銩、氧化鐿和氧化镥等。稀土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。稀土金屬的化合物的使用量如下基于所用尼龍的重量計，稀土金屬的化合物中的稀土金屬元素的重量為50ppm10wt%，優(yōu)選為O.Olwt。％5wt%，更優(yōu)選為0.1wt^5wt^，特別優(yōu)選為0.5wt^3wt%。若稀土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。若稀土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，會導致所得纖維絲的質(zhì)量惡化。對稀土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稀土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稀土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%—lwt%，以所用尼龍的重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2-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯萄-5-氯代苯并三唑、2-(2-羥基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羥基-5-辛基苯基)-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-甲基苯基)-苯并三唑；碳黑、氧化鋅、二氧化鈦等無機物質(zhì)?？梢允褂闷渲械囊环N或多種。紫外線吸收劑的添加量優(yōu)選為0.001wt%—lwt%，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%—lwt%，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%—lwt%，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稀土金屬的化合物制成稀土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16025(TC的溫度范圍內(nèi)，優(yōu)選在170230°C，優(yōu)選為18023(TC，更優(yōu)選為18021(TC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26028(TC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)明人認為可能的機理如下稀土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，稀土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。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。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)人員應該理解，在不違背本發(fā)明的精神和范圍情況下，可以在細節(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LaCl3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絲態(tài)流出，上油巻繞得巻繞絲，其中熔體在螺桿擠出機中各區(qū)的的溫度分別是230。C、250。C、250。C、255。C，紡絲溫度是230。C，所用的噴絲板孔徑為0.35mm，長度為0.7mm，巻繞速度為1000m/min。所得巻繞絲纖度為8旦，在120。C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3.8cN/dtex，斷裂伸長率為30%。實施例2按下表l的比例使用雙螺桿擠出機制備EuCV添加劑母粒，其中擠出機各區(qū)的溫度分別為:260°C、305。C、290。C和290。C。表h含EuCl3的添加劑母粒配方<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>將所得EuCl3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。C之間，干燥時間為24-48小時。然后再將EuCl3的添加劑母粒與尼龍6切片以重量比4.5:1000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絲態(tài)流出，上油巻繞得巻繞絲，其中熔體在螺桿擠出機中各區(qū)的的溫度分別是220。C、23(TC、235。C、235T:，紡絲溫度是180°C，所用的噴絲板孔徑為0.3mm，長度為0.7mm，巻繞速度為1000m/min。所得巻繞絲纖度為10旦，在120'C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Tb(乙酰丙酮)3添加劑母粒，其中擠出機各區(qū)的溫度分別為265°C、300°C、290。C和2卯。C。表2:含Tb(乙酰丙酮)3的添加劑母粒配方<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>40將所得Tb(乙酰丙酮)3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90-10(TC之間，干燥時間為24-48小時。然后再將Tb(乙酰丙酮)3的添加劑母粒與尼龍6切片以重量比2:100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絲態(tài)流出，上油巻繞得巻繞絲，其中熔體在螺桿擠出機中各區(qū)的的溫度分別是225°C、235°C、235°C、240°C，紡絲溫度是210°C，所用的噴絲板孔徑為0.3mm，長度為0.7mm，巻繞速度為1000m/min。所得巻繞絲纖度為3旦，在IO(TC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份磺酸鑭代替40份Tb(乙酰丙酮)3，添加劑母粒與尼龍6切片以30:1000的重量比混合，紡絲溫度為210°C。得到纖度為3旦的尼龍6纖維。比較實施例1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絲態(tài)流出，上油巻繞得巻繞絲，其中熔體在螺桿擠出機中各區(qū)的的溫度分別是260°C、290°C、285°C、285°C，紡絲溫度是270°C，所用的噴絲板孔徑為0.35mm，長度為0.7mm，巻繞速度為1000m/min。所得巻繞絲纖度為8旦，在12(TC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%。比較實施例2按比較實施例1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。C，巻繞速度為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尼龍巻繞絲，對所得到的尼龍6巻繞絲進行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和比較實施例1和2進行比較可知，當向尼龍中添加稀土金屬的化合物時，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l一4所述，而現(xiàn)有方法則需在很高的溫度下進行紡絲。實施例l一4比比較實施例1和2分別節(jié)約了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，包括在尼龍熔融之前或熔融期間加入一種稀土金屬的化合物，然后所得熔融體在16025(TC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，所述稀土金屬的化合物是鑭系金屬的化合物。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溫度為170230°C，優(yōu)選為180230。C，更優(yōu)選為180210°C。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2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1一3任一項所述的方法，其特征在于，所述稀土金屬的化合物是稀土金屬鹽、絡合物或氧化物，其中，所述稀土金屬元素選自鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、軋、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和镥；所述金屬鹽的陰離子或絡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、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1一4任一項所述的方法，其特征在于，基于所用尼龍的重量計，所述稀土金屬的化合物中稀土金屬元素的重量為50ppm10wtn/。，優(yōu)選為0.01wt%5wt%，更優(yōu)選為0.1wt%5wt%，特別優(yōu)選為0.5wt%3wt%。7、根據(jù)權(quán)利要求l一5任一項所述的方法，其特征在于，所述稀土金屬的化合物與部分尼龍制成包括稀土金屬的化合物的添加劑后再進行加入。8、根據(jù)權(quán)利要求1一6任一項所述的方法，其特征在于，該方法還包括在尼龍的熔融之前或熔融期間加入助劑，所述助劑選自抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑和抗靜電劑中的一種或多種，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，可以使用其中的一種或多種，抗氧化劑的添加量優(yōu)選為0.001wt%—lwt%，以所用尼龍重量的計；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2-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2-羥基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羥基-5-辛基苯基)-苯并三哇、2-(2-羥基-3，5-二叔丁基苯基)-苯并三唑、2-(2-羥基-5-甲基苯基)-苯并三唑；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%—lwt%，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，可以使用其中的一種或多種，所述光穩(wěn)定劑的添加量優(yōu)選為0.001wt%—lwt%，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、十二垸基硫酸鈉鹽、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%—lwt%，以所用尼龍的重量計。9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述助劑與稀土金屬的化合物和部分尼龍制成添加劑后再進行加入。10、根據(jù)權(quán)利要求l一8任一項所述的方法制備成的尼龍纖維。全文摘要本發(fā)明公開了一種低溫生產(chǎn)尼龍纖維的方法，該方法包括在尼龍熔融之前或熔融期間加入一種稀土金屬的化合物，然后所得熔融體在160～250℃的低溫下進行紡絲。該方法的能耗較低，成本較低，并且工業(yè)操作更方便、安全。文檔編號D01D5/08GK101311388SQ20071009945公開日2008年11月26日申請日期2007年5月21日優(yōu)先權(quán)日2007年5月21日發(fā)明者丘化玉,川伍,勇倪,劉少軒,劉毓海,劉玉峰,吳瑾光,徐光憲,徐怡莊,徐端夫,徐端平,李慧珍,李維紅,李龍波,來國橋,楊展瀾,潘慶華,王明超,王篤金,章成峰,蔣劍雄,瑩趙,郝超偉,陸達天,馬清芳,昆黃申請人:北京大學;杭州師范大學