專(zhuān)利名稱：一種超高分子量聚酰胺6纖維的制備方法
一種超高分子量聚酰胺6纖維的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于聚酰胺纖維的制備領(lǐng)域，特別涉及一種超高分子量聚酰胺6纖維的 凍膠紡絲方法。
背景技術(shù)：
聚酰胺6分子內(nèi)含有極性酰胺基(-CO-NH-)，其中的-NH-與-C = O形成分 子間氫鍵，導(dǎo)致聚酰胺6具有較高的結(jié)晶度，使得聚酰胺6的熔點(diǎn)高達(dá)220°C，高于聚乙 烯纖維。而且，聚酰胺6纖維具有耐磨、耐腐蝕、粘附性好、易染色等優(yōu)點(diǎn)，是產(chǎn)業(yè)用 布、建筑、高性能纜繩的良好原料。迄今為止國(guó)內(nèi)外制備聚酰胺6纖維的方法有增塑熔 融紡絲、干法紡絲、聚酰胺6/苯甲醇溶液的凍膠紡絲等，其中干法紡絲所得聚酰胺6纖 維的性能最佳，纖維最高強(qiáng)度為O.SGPa，最高模量為19GPa，但與聚酰胺6纖維的理論強(qiáng) 度^GPa和理論模量^3GPa相差甚遠(yuǎn)。造成這種情況的原因是多方面的，歸納起來(lái)主 要有以下兩個(gè)方面
(1)聚酰胺6的聚合度和自身的立構(gòu)規(guī)整性。目前商用或文獻(xiàn)中提到的聚酰胺 6的相對(duì)分子質(zhì)量往往較小，有限的大分子鏈長(zhǎng)度使得纖維中分子末端增多，故而纖維結(jié) 構(gòu)上的微小缺陷必然增多；
(2)聚酰胺6纖維的超拉伸。從柔性鏈高分子制備高強(qiáng)纖維的關(guān)鍵是如何使折疊 的大分子鏈沿著纖維軸方向高度伸展和取向，對(duì)于聚酰胺6而言，由于分子鏈上的酰胺 基相互之間容易形成分子間氫鍵，而破壞5個(gè)氫鍵需要的能量跟破壞一個(gè)C-C共價(jià)鍵相 當(dāng)。在分子排列伸直過(guò)程中，強(qiáng)氫鍵的作用使得聚酰胺6的拉伸倍數(shù)只有6左右，如果 進(jìn)一步拉伸，就會(huì)破壞C-C共價(jià)鍵，導(dǎo)致不能形成高取向。
因此，聚酰胺6纖維高強(qiáng)化的關(guān)鍵在于采用合適的聚合技術(shù)，制備出高相對(duì) 分子質(zhì)量的聚酰胺6聚合物，用適當(dāng)?shù)募徑z方法得到拉伸性能良好的初生絲。通過(guò)拉 伸前弱化分子間氫鍵的作用，達(dá)到高的拉伸倍數(shù)，而后設(shè)法增加分子間氫鍵的作用，即 增加分子之間的物理交聯(lián)點(diǎn)，從而使高拉伸倍數(shù)的聚酰胺6纖維得到相應(yīng)高的強(qiáng)度和模量。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超高分子量聚酰胺6纖維的制備方法，以克服現(xiàn)有 技術(shù)存在的缺陷，滿足相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的需要。
本發(fā)明所提供的一種超高分子量聚酰胺6纖維的制備方法，包括以下步驟
1)將絡(luò)合劑氯化鈣與相對(duì)粘度為18 M的聚酰胺6按照絡(luò)合劑與聚酰胺6單位 鏈節(jié)的摩爾比為0.1 0.2溶解在甲酸中，得到聚酰胺6的濃度為14 20wt%的紡絲液， 并在氮?dú)獗Ｗo(hù)下脫泡；
2)將紡絲液通過(guò)紡絲組件擠成連續(xù)長(zhǎng)絲進(jìn)入溫度為10 20°C的凝固浴中驟冷凝 固，經(jīng)卷繞得到初生凍膠絲；所述的噴絲組件的紡絲壓力為0.3 O.SMPa，溫度為30 50°C ；所述的凝固浴為四氯乙烷和三氯甲烷按體積比為3 1的混合液；
3)將初生凍膠絲在室溫下拉伸6 8倍后，浸泡于乙醇和水按體積比1 1混合 的解絡(luò)合劑中解絡(luò)合2 冊(cè)；
4)將解絡(luò)合后的絲條在180 200°C下拉伸1.2 2倍，再于120 140°C熱定 型 10_20min。
其中，步驟1)中將紡絲液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下靜置M 36小時(shí)脫泡；或?qū)⒓徑z液在 氮?dú)獗Ｗo(hù)下離心30-40min脫泡。步驟幻中所述的噴絲組件的噴絲孔的直徑為0.25 0.5mm，長(zhǎng)徑比為1 10 1 30。噴絲組件的優(yōu)選紡絲壓力為0.3 0.4MPa。
本發(fā)明中聚酰胺6纖維可得到8倍以上的拉伸，纖維的強(qiáng)度最大可達(dá)到 70.3GPa，斷裂強(qiáng)度在0.4GPa以上。
以下結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將絡(luò)合劑氯化鈣和相對(duì)粘度為18的聚酰胺6溶于甲酸中，得到聚酰胺6的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為20%的紡絲液，其中絡(luò)合劑與聚酰胺6單位鏈節(jié)的摩爾比為0.1。室溫下，將紡絲 液離心脫泡30min。紡絲液經(jīng)溫度控制為30°C，壓力控制為0.3MPa，長(zhǎng)徑比為1 10， 噴絲孔直徑為0.25mm的紡絲組件擠出進(jìn)入溫度為10°C的凝固浴中，該凝固浴含有體積比 為3 1的四氯乙烷和三氯甲烷，浸沒(méi)長(zhǎng)度為0.5m，纖維出凝固浴的速度為0.5m/min， 卷繞得到初生凍膠絲。采用拉伸器將聚酰胺6初生凍膠絲在室溫下拉伸6倍后，于室溫 下浸泡于解絡(luò)合劑中處理2h，該解絡(luò)合劑含有體積比為1 1的乙醇和水。將解絡(luò)合后 的絲條在180°C下拉伸1.2倍，然后在140°C下熱定型lOmin。所得到的聚酰胺6纖維的 總拉伸比為7.2倍，模量為11.2GPa，斷裂強(qiáng)度為0J6GPa，斷裂伸長(zhǎng)率為30%。
實(shí)施例2
將絡(luò)合劑氯化鈣和相對(duì)粘度為M的聚酰胺6溶于甲酸中，得到聚酰胺6的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為14%的紡絲液，其中絡(luò)合劑與聚酰胺6單位鏈節(jié)的摩爾比為0.2。室溫下，將紡 絲液靜置脫泡Mh。紡絲液經(jīng)溫度控制為50°C，壓力控制為O.SMPa，長(zhǎng)徑比為1 10， 噴絲孔直徑為0.5mm的紡絲組件擠出進(jìn)入溫度為20°C的凝固浴中，該凝固浴含有體積比 為3 1的四氯乙烷和三氯甲烷，浸沒(méi)長(zhǎng)度為0.5m，纖維出凝固浴的速度為0.5m/min， 卷繞得到初生凍膠絲。采用拉伸器將聚酰胺6初生凍膠絲在室溫下拉伸7倍后，于室溫 下浸泡于解絡(luò)合劑中處理冊(cè)，該解絡(luò)合劑含有體積比為1 1的乙醇和水。將解絡(luò)合后 的絲條在200°C下拉伸1.4倍，然后在140°C下熱定型20min。所得到的聚酰胺6纖維的 總拉伸比為9.8倍，模量為^.7GPa，斷裂強(qiáng)度為0.34GPa，斷裂伸長(zhǎng)率為對(duì)％。
實(shí)施例3
將絡(luò)合劑氯化鈣和相對(duì)粘度為19.44的聚酰胺6溶于甲酸中，得到聚酰胺6的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為16%的紡絲液，其中絡(luò)合劑與聚酰胺6單位鏈節(jié)的摩爾比為0.15。室溫下， 將紡絲液靜置脫泡36h。紡絲液經(jīng)溫度控制為40°C，壓力控制為0.4MPa，長(zhǎng)徑比為 1 30，噴絲孔直徑為0.25mm的紡絲組件擠出進(jìn)入溫度為10°C的凝固浴中，該凝固浴 含有體積比為3 1的四氯乙烷和三氯甲烷，浸沒(méi)長(zhǎng)度為0.5m，纖維出凝固浴的速度為0.5m/min,卷繞得到初生凍膠絲。采用拉伸器將聚酰胺6初生凍膠絲在室溫下拉伸8倍 后，于室溫下浸泡于解絡(luò)合劑中處理冊(cè)，該解絡(luò)合劑含有體積比為1 1的乙醇和水。將 解絡(luò)合后的絲條在200°C下拉伸1.3倍，然后在140°C下熱定型lOmin。所得到的聚酰胺6 纖維的總拉伸比為10.4倍，模量為70.3GPa，斷裂強(qiáng)度為0.41GPa，斷裂伸長(zhǎng)率為觀％。
盡管對(duì)本發(fā)明已經(jīng)做了詳細(xì)的說(shuō)明并引證了一些具體實(shí)例，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，只要不離開(kāi)本發(fā)明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。
權(quán)利要求
1.一種超高分子量聚酰胺6纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將絡(luò)合劑氯化鈣與相對(duì)粘度為18 24的聚酰胺6按照絡(luò)合劑與聚酰胺6單位鏈節(jié) 的摩爾比為0.1 0.2溶解在甲酸中，得到聚酰胺6的濃度為14 20wt%的紡絲液，并在 氮?dú)獗Ｗo(hù)下脫泡；2)將紡絲液通過(guò)紡絲組件擠成連續(xù)長(zhǎng)絲進(jìn)入溫度為10 20°C的凝固浴中驟冷凝 固，經(jīng)卷繞得到初生凍膠絲；所述的噴絲組件的紡絲壓力為0.3 O.SMPa，溫度為30 50°C ；所述的凝固浴為四氯乙烷和三氯甲烷按體積比為3 1的混合液；3)將初生凍膠絲在室溫下拉伸6 8倍后，浸泡于乙醇和水按體積比1 1混合的解 絡(luò)合劑中解絡(luò)合2 6h ；4)將解絡(luò)合后的絲條在180 200°C下拉伸1.2 2倍，再于120 140°C熱定型 10-20min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)中將紡絲液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下靜置 24 36小時(shí)脫泡；或?qū)⒓徑z液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下離心30-40min脫泡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)中所述的噴絲組件的噴絲孔的 直徑為0.25 0.5mm，長(zhǎng)徑比為1 10 1 30。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的噴絲組件的紡絲壓力為0.3 0.4MPa。
全文摘要
本發(fā)明屬于聚酰胺纖維的制備領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)將含有絡(luò)合劑氯化鈣的超高分子量聚酰胺6的紡絲液從紡絲組件中擠出，進(jìn)入由四氯乙烷和三氯甲烷組成的凝固浴中驟冷成初生凍膠絲，將初生凍膠絲在室溫拉伸，而后在乙醇和水的混合液中解絡(luò)合，再進(jìn)行熱拉伸，最后熱定型，得到超高分子量聚酰胺6纖維。本發(fā)明中聚酰胺6纖維可得到8倍以上的拉伸，纖維的強(qiáng)度最大可達(dá)到70.3GPa，斷裂強(qiáng)度在0.4GPa以上。
文檔編號(hào)D02J1/22GK102021665SQ20091009206
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者付中玉, 劉振東, 李小寧, 楊中開(kāi), 熊祖江, 賈清秀 申請(qǐng)人:北京服裝學(xué)院