CN102675628A - 一种高速纺丝的有光尼龙6切片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种高速纺丝的尼龙6有光切片及其制造方法，属于聚合物合成与改性领域，特别适用于高速纺尼龙6有光丝。其目的是研制一种无消光剂的可用于高速纺异形截面尼龙丝的切片。它具备优异的可纺性，在高速度下也达到令人满意的满卷率，特别适用于高速纺的有光尼龙6丝。由以下组份聚合生成：己内酰胺、硫酸钡、分子量调节剂和光稳定剂；其重量百分比是：己内酰胺105~115%，表面处理硫酸钡0.001~0.1%，分子量调节剂0.2~2%，光稳定剂0.05~0.5%。本发明的有光尼龙6切片克服了现在有光尼龙切片纺丝的缺陷，其具备优异的可纺性，在高速度下也达到令人满意的满卷率，特别适用于高速纺有光丝。

Description

一种高速纺丝的有光尼龙6切片及其制造方法

技术领域

本发明涉及到一种高速纺丝的尼龙6有光切片及其制造方法，属于聚合物合成与改性领域，特别适用于高速纺尼龙6有光丝。

背景技术

化学纤维纺织技术发展的其中一个趋势就是不断提高纺丝速度。化纤重要品种尼龙6纤维的熔体纺速度从开始每分钟几百米，发展到了每分钟几千米。高速纺丝显而易见的好处是可以大幅提高生产效率，降低单位成本，而且其生产的纤维具有物性稳定性较高，适合加弹等后处理的优点，因而被广泛采用。尼龙6高速纺丝对纺丝原料切片的要求极高，粘度、水份、低聚物含量，及无机添加剂含量、均匀性、分散性及其它一些因素，都会影响纺丝的过程及纤维的性质。

为提高尼龙6的纺丝速度，中国专利CN93108287.0提出了一种基于聚己内酰胺的高速纺长丝纱及其制备方法，其相对粘度RV为2.0-3.0，至少一种二元羧酸存在下制备而成的。添加二元羧酸稳定熔体质量来制取适合高速纺的尼龙6切片，但实际上这样方法工业上仅在添加有一定范围的消光剂TO2才较易实现。添加少量消光剂的半消光切片是最为广泛的尼龙纤维原料，最早实现了稳定的高速纺丝，添加较大量消光剂的全消光切片则是在解决了大量消光剂分散性问题后也实现了较高的稳定纺速。而无添加剂的有光切片用于高速纺时则仍不够理想。

具有异形截面的透明尼龙丝经光线折射可以呈现闪亮的光泽而被称为有光丝，可以生产各种具有独特闪光色泽的面料。目前尼龙的有光丝常用不含消光剂的尼龙有光切片纺制而成，没有消光剂的有光切片可以在较低的纺速下纺丝，但用于高速纺时却不够理想。主要原因是为求达到良好的透明效果，有光切片不能添加TiO2，因此纺丝时丝面很平整，与丝路及相互的接触面积就多，而且加上有光丝多为异形丝，如三叶型、三角形较普通的圆柱形丝的接触面积也更多，因此摩擦力更高，同时伴随产生的静电作用都对纺丝产生负面的影响，易产生毛丝、断丝。因此常规的有光切片纺异形丝、特别是细旦的异形丝只能采取较低的纺速，达不到高速纺丝的要求。

能够解决摩擦力问题的一个办法是目前最通行的添加二氧化钛等消光剂，消光剂粒子能在表面产生突起，降低摩擦力进而能进行高速的纺丝，因而高速纺级的半消光尼龙切片纺丝速度稳定可达到4500m/min以上。但对于闪亮风格的有光丝，显然不能添加二氧化钛等此类具有消光作用的添加剂，即便微量的二氧化钛也会对丝的闪亮光泽产生负面的影响。

中国专利号CN200810025150.2，名为“一种异形单丝切片及其生产方法”的专利，描述了一种尼龙6异形单丝切片及其生产方法。具体说，是用来生产异形单丝的切片及其生产方法。它是用己内酰胺、硫酸钡、苯甲酸和无离子水等原料通过聚合制成异形单丝切片。用这种异形单丝切片，纺丝质量较好。但该专发明所生产的切片主要是用于单丝异形切片。

发明内容

本发明提出的一种高速纺丝的有光尼龙6切片及其制造方法，其目的是研制一种无消光剂的可用于高速纺异形截面尼龙丝的切片。它具备优异的可纺性，在高速度下也达到令人满意的满卷率，特别适用于高速纺的有光尼龙6丝。

一种高速纺丝的有光尼龙6切片，由以下组份聚合生成：

己内酰胺、硫酸钡、分子量调节剂和光稳定剂；其重量百分比是：

己内酰胺                    105~115%，

表面处理硫酸钡            0.001~0.1%，

分子量调节剂                   0.2~2%，

光稳定剂                     0.05~0.5% 。

上述的一种高速纺丝的有光尼龙6切片，在于所述分子量调节剂是C2~C18直链烷基或C4~C8环烷基、C6~C24芳香族二羧酸，C4~C20直链烷基、C4~C8环烷基、C6~C24芳香族二胺中的任意一种。

上述的一种高速纺丝的有光尼龙6切片，在于所述光稳定剂为4-羧基-2,2,6,6,-四甲基哌啶或4-氨基-2,2,6,6,-四甲基哌啶。

上述的一种高速纺丝的有光尼龙6切片，在于所述的硫酸钡的表面处理剂是：硅烷偶联剂或表面活性剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种。

所述的表面处理硫酸钡的硫酸钡粉体的粒径范围为0.1~0.6um。

一种高速纺丝的有光尼龙6切片的制造方法，包括以下步聚：

一、硫酸钡分散液的配制

（1）、选用表面处理硫酸钡 

可在市场上选用已经表面处理的硫酸钡，硫酸钡表面处理剂可以是硅烷偶联剂、或表面活性剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的任意一种，原料可以是固体粉末、淤浆、水悬液的形态。硫酸钡粉体的粒径范围为0.1~0.6um； 

硫酸钡折射率为1.64，与尼龙6纤维折射率相近（纵向1.58，横向1.53），对光泽影响的程度很小，在一定的添加量下对透明度几乎没有影响。而且沉淀硫酸钡具有微球形状，可在尼龙6纤维表面形成点状突起，进而降低尼龙6纤维的接触面积，减少摩擦力，降低静电效应；

经过表面处理的硫酸钡，表面处理可以提高硫酸钡在溶液中的分散性，减少其团聚，粒径太细，则不易分散，即使分散了，其比表面积大，易发生团聚，生成大颗粒粒子。最终产品中硫酸钡质量含量为10~1000PPM，优选50~500PPM。添加量过大会对透明度产生影响，影响纺出的丝的光泽，添加量过小则纺丝时丝表面没有足够突起，起不到减少摩擦的作用；

（2）、配制硫酸钡分散液

经表面处理的硫酸钡、液态己内酰胺和水的组分按1~20：1~100：1~100的比例配置，然后，把配置好的组分放入搅拌设备，在20~95℃下搅拌0.5~10小时，配制成5%~20%（以硫酸钡质量计）硫酸钡分散液，使用固体粉末时则使用湿法研磨机进行分散，以打开团聚；

（3）、取得硫酸钡悬浮液

硫酸钡分散液经过12~48小时沉淀分层，取上层稳定悬浮液备用；

二、配制分子量调节剂分散液

将分子量调节剂溶于100~50%的熔融己内酰胺或己内酰胺水溶液，搅拌分散制成重量分数为2%~50%分子量调节剂分散液。

   采用双分子基团的分子量调节剂：C2~C18直链烷基、或C4~C8环烷基、C6~C24芳香族二羧酸，C4~C20直链烷基、C4~C8环烷基、或C6~C24芳香族二胺中的一种，优选C6~C24芳香族二羧酸，双分子基团的分子量调节剂有利于熔体粘度的稳定；

三、配制光稳定剂分散液

将光稳定剂溶于50~0%的己内酰胺水溶液或水中，搅拌分散制成重量分数为2%~50%光稳定剂分散液；

优选的光稳定剂为4-羧基-2,2,6,6,-四甲基哌啶、4-氨基-2,2,6,6,-四甲基哌啶。所述的光稳定剂是无色，与己内酰胺相容性好、具有稳定分子结构，具有可与尼龙反应基团的有机物；

 有光尼龙6切片变透明的同时也带来了紫外线可以直接射入尼龙内部，造成了有光尼龙6的光稳定性相对半消光尼龙变差，而半消光尼龙中含有的二氧化钛能有效反射和吸收紫外线，降低紫外线的作用，因而有光尼龙6切片对光稳定性较之普通的半消光切片有更高的要求，所述光稳定剂在最终有光尼龙6切片中的含量为0.05%~0.5%； 

四、经连续聚合、切粒、萃取、干燥得到光尼龙6切片

（1）、聚合反应生成聚合物

己内酰胺或己内酰胺水溶液，计量后与通过计量的硫酸钡分散液、分子量调节剂分散液、光稳定剂分散液一起通过静态混合器，再加入到预聚合塔或聚合塔中，经过开环聚合，聚合温度控制在240~280℃，生成粘度达到2.0~3.0（98%硫酸）聚合物；

（2）、聚合物加工为颗粒

聚合物通过熔体泵经铸带板泵出，经切片成颗粒；

（3）、萃取

颗粒在纯水中用100~120℃萃取，将可萃取物降低至0.5%以下；

（4）、干燥颗粒得到成品

萃取后的颗粒，通入110~150℃氮气干燥，水份干燥至 0.05%以下，即得适用于高速纺的有光尼龙6切片的颗粒。

虽然间歇聚合也可以用于生产高纺有光尼龙切片，但连续生产装置能保持稳定的工艺条件可保持产品的均匀性，减少间歇装置的批次差异等问题，是本发明优选的方法。

本发明的方法制造的有光尼龙6切片克服了现在有光尼龙切片纺丝的缺陷，其具备优异的可纺性，在高速度下也达到令人满意的满卷率，特别适用于高速纺有光丝。

具体实施方式

实施例一

本例有光尼龙6切片所用的原料各组分重量是：

己内酰胺                            2200 kg

硅烷偶联剂处理的硫酸钡粉末          1 kg       

分子量调节剂苯二甲酸                5 kg     

光稳定剂4-氨基-2,2,6,6,-四甲基哌啶  2 kg

   本组分可得有光尼龙6切片            2000kg

一、硫酸钡分散液的配制

     选用硅烷偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷处理过的硫酸钡粉末、纯水和己内酰胺按5：90：5的比例配料，用硫酸钡粉末1kg，配备纯水18kg和己内酰胺1kg混合，搅拌制成硫酸钡的分散液，再通过多级剪切分散泵分散，沉淀24小时，取上层悬浮液。

二、配制分子量调节剂分散液 

取分子量调节剂苯二甲酸（即C8芳香族二羧酸）5kg溶于95kg75%己内酰胺水溶液，配制成含对苯二甲酸5%的分散液。

三、配制光稳定剂分散液 

取光稳定剂4-氨基-2,2,6,6,-四甲基哌啶2kg溶于8kg25%己内酰胺水溶液，配制成含4-氨基-2,2,6,6,-四甲基哌啶20%的分散液。

四、经连续聚合、切粒、萃取、干燥得到有光尼龙6切片

（1）、聚合反应生成聚合物

将熔融成液体状态的己内酰胺按21.5kg/h的流量、流量为0.2kg/h硫酸钡分散液、流量为1.0kg/h对苯二甲酸溶液和流量为0.1kg/h的4-氨基-2,2,6,6,-四甲基哌啶溶液混合后进入聚合釡。控制聚合釡温度从上至下分别为270℃，260℃，250℃。停留时间为12小时，聚合成聚合物熔体。

（2）、聚合物加工为颗粒

聚合物经铸带板熔体泵出，再经水冷后进入切粒机被切成为Ф2*2.5圆柱型颗粒。

（3）、萃取

用输送泵把颗粒加入萃取塔，萃取水温度110℃，停留时间为12小时。

（4）、干燥颗粒得到成品

颗粒加入干燥塔中，通入氮气，氮气进口温度为105℃，露点-20℃，停留时间为24小时，干燥后氮气冷却得尼龙6切片。

对比例一；常规有光尼龙6切片（1）

    醋酸与水按10：90配制成溶液。液态己内酰胺以流速与流量22.2kg/h和0.4kg/h 醋酸溶液混合后进入聚合釡。控制聚合釡温度从上至下分别为270℃，260℃，250℃。停留时间为12小时，聚合完成的熔体用熔体泵经铸带板泵出，再经水冷后进入切粒机被切成为Ф2*2.5圆柱型粒子，再用输送泵加入萃取塔，萃取水温度110℃，停留时间为12小时，再加入干燥塔中，氮气进口温度为105℃，露点-20℃，停留时间为24小时，干燥后氮气冷却得尼龙6切片（1）。

对比例二：低二氧化钛含量尼龙6切片（2）

二氧化钛与纯水、己内酰胺按5：90：5的比例配料，搅拌混合，配制成二氧化钛的悬浮液，再通过多级剪切分散泵分散，沉淀24小时，取上层悬浮液。醋酸与水按10：90配制成溶液。液态己内酰胺以22.2kg/h流量、流量0.2kg/h二氧化钛悬浮液和0.4kg/h醋酸溶液混合后进入聚合釡。控制聚合釡温度从上至下分别为270℃，260℃，250℃。停留时间为12小时，聚合完成的熔体用熔体泵经铸带板泵出，再经水冷后进入切粒机被切成为Ф2*2.5圆柱型粒子，再用输送泵加入萃取塔，萃取水温度110℃，停留时间为12小时，再加入干燥塔中，氮气进口温度为105℃，露点-20℃，停留时间为24小时，干燥后氮气冷却得尼龙6切片。

对比例三 常规半消光尼龙6切片（3）

二氧化钛与纯水、己内酰胺按20：75：5的比例配料，搅拌混合，配制成硫酸钡的悬浮液，再通过多级剪切分散泵分散，沉淀24小时，取上层悬浮液。醋酸与水按10：90配制成溶液。液态己内酰胺（指的是什么）（熔融成液体状态的己内酰胺）以22.2kg/h流量与流量0.3kg/h二氧化钛悬浮液和0.4kg/h醋酸溶液混合后进入聚合釡。控制聚合釡温度从上至下分别为270℃，260℃，250℃。停留时间为12小时，聚合完成的熔体用熔体泵经铸带板泵出，再经水冷后进入切粒机被切成为Ф2*2.5圆柱型粒子，再用输送泵加入萃取塔，萃取水温度110℃，停留时间为12小时，再加入干燥塔中，氮气进口温度为105℃，露点-20℃，停留时间为24小时，干燥后氮气冷却得尼龙6切片。

实施例、对比例在同一台纺丝机上高速成FDY，比较5天时间内的满圈率

   从上表对比中，可见，本发明产品高速纺速满卷率(%)和丝光泽感优于对比例的产品。

Claims (6)

1.一种高速纺丝的有光尼龙6切片，由以下组份聚合生成：

己内酰胺、硫酸钡、分子量调节剂和光稳定剂；其重量百分比是：

己内酰胺                    105~110%，

表面处理硫酸钡             0.001~0.1%，

分子量调节剂                  0.2~2%，

光稳定剂                    0.05~0.5%，

 各组分重量百分比之和为百分之一百。

2.根据权利要求1所述的一种高速纺丝的有光尼龙6切片，其特征在于所述分子量调节剂是C2~C18直链烷基或C4~C8环烷基、C6~C24芳香族二羧酸、C4~C20直链烷基、C4~C8环烷基、C6~C24芳香族二胺中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种高速纺丝的有光尼龙6切片，其特征在于所述的光稳定剂是4-羧基-2,2,6,6,-四甲基哌啶或4-氨基-2,2,6,6,-四甲基哌啶。

4.根据权利要求1所述的一种高速纺丝的有光尼龙6切片，其特征在于所述的表面处理硫酸钡的表面处理剂是硅烷偶联剂或表面活性剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种。

5.根据权利要求4所述的一种高速纺丝的有光尼龙6切片，其特征在于所述表面处理硫酸钡的硫酸钡粉体的粒径范围为0.1~0.6um。

6.根据权利要求1 或2、3、4所述的一种高速纺丝的有光尼龙6切片，其制造方法包括以下步聚：

一、硫酸钡分散液的配制

（1）、选用表面处理硫酸钡 

可在市场上选用已经表面处理的硫酸钡，硫酸钡表面处理剂可以是硅烷偶联剂、表面活性剂或钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的任意一种，原料可以是固体粉末、淤浆、水悬液的形态； 

（2）、配制硫酸钡分散液

经表面处理的硫酸钡、液态己内酰胺和水的组分按1~20：1~100：1~100的比例配置，然后，把配置好的组分放入搅拌设备，在20~95℃下搅拌0.5~10小时，配制成5%~20%（以硫酸钡质量计）硫酸钡分散液，使用固体粉末时则使用湿法研磨机进行分散，以打开团聚；

（3）、取得硫酸钡悬浮液

硫酸钡分散液经过12~48小时沉淀分层，取上层稳定悬浮液备用；

二、配制分子量调节剂分散液

将分子量调节剂溶于100~50%的熔融己内酰胺或己内酰胺水溶液，搅拌分散制成重量分数为2%~50%分子量调节剂分散液； 

三、配制光稳定剂分散液

将光稳定剂溶于50~0%的己内酰胺水溶液或水中，搅拌分散制成重量分数为2%~50%光稳定剂分散液；

四、经连续聚合、切粒、萃取、干燥得到光尼龙6切片

（1）、聚合反应生成聚合物

己内酰胺或己内酰胺水溶液，计量后与通过计量的硫酸钡分散液、分子量调节剂分散液、光稳定剂分散液一起通过静态混合器，再加入到预聚合塔或聚合塔中，经过开环聚合，聚合温度控制在240~280℃，生成粘度达到2.0~3.0（98%硫酸）聚合物；

（2）、聚合物加工为颗粒

聚合物通过熔体泵经铸带板泵出，经切片成颗粒；

（3）、萃取

颗粒在纯水中用100~120℃萃取，将可萃取物降低至0.5%以下；

（4）、干燥颗粒得到成品

萃取后的颗粒，通入110~150℃氮气干燥，水份干燥至 0.05%以下，即得适用于高速纺的有光尼龙6切片的颗粒。