CN106498583A - 一种自卷曲尼龙长丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纤维材料领域，公开了一种自卷曲尼龙长丝及其制备方法。所述自卷曲尼龙长丝由尼龙均聚物和尼龙共聚物形成共混结构或者复合结构，并在湿热环境下通过收缩性的不同形成永久性的卷曲结构。其制备方法为：将尼龙均聚物和尼龙共聚物通过共混纺丝或复合纺丝，得到FDY长丝，然后将该长丝在收卷前或者收卷后采用温度为50～70℃的湿热空气进行处理，并随后干燥，得到具有永久性卷曲结构的自卷曲尼龙长丝。本发明采用共混纺丝或复合纺丝方法，通过控制具有部分相容尼龙聚合物之间对热和热水收缩率的差异，得到具有自卷曲性能的尼龙长丝纤维产品，极大丰富了尼龙长丝产品的种类和应用范围。
Description
技术领域
本发明属于纤维材料领域，具体涉及一种自卷曲尼龙长丝及其制备方法。
背景技术
三维卷曲纤维的诞生源于人们在系统分析羊毛卷曲性能获得的原理基础上提出的基于仿生科学的一种差别化纤维产品，这类卷曲纤维具有类似于羊毛优异的保暖性、回弹性、手感、蓬松性。这类纤维可以单独使用，也可以复合组分的形式与其他的材料配合使用制备具有一定复合结构的材料，可广泛用于纺织、服装、装饰、隔音、过滤等各种领域。最早三维自卷曲纤维是杜邦在上个世纪60年代推出的基于聚丙烯的自卷曲纤维，瑞士也在上个世纪八十年代申请了自卷曲纤维的专利。近年来，韩国、日本，以及中国台湾地区也申请了相关制备自卷曲的专利。但是目前成熟的产品代表是杜邦以PET、PTT为主要成分制备的自卷曲纤维涤纶T-400。
通常，制备具有卷曲结构短纤维的方式主要包括三类：(1)将未定型的纤维用高温高压热空气吹入放射形缝隙的喷嘴，使纤维嵌人缝隙并完成定型工序，当已形成一定卷曲的纤维从喷嘴出来时便呈现出一定的三维卷曲状；(2)将高温、高压蒸汽流吹入卷曲器内，使卷曲器内的丝束发生振动和折叠而形成三维卷曲纤维；(3)机械推压法得到二维锯齿形卷曲纤维。而制备具有卷曲结构长丝的制备方法主要是将纤维环绕在热锭上，纤维将扭曲并受热定型，从而形成一定的卷曲结构。
上述所有制备具有一定卷曲结构纤维其卷曲是在纤维成型后通过特殊工艺获得，从而导致这种卷曲结构并不具有持久性，且在外力作用下很容易失去卷曲状态及相应的卷曲弹性。
而具有自卷曲长丝纤维制备的方法是通过改变纺丝中聚合物细流中的内容结构状态及组成，通过控制一定的不对称结构因素，并在后加工中使得这部分不对称因素呈现出来形成内在自发的稳定卷曲结构。通常所采用的方法包括：双组分复合法、不对称截面法、控制喷喷丝板结构与纺丝工艺方法。
双组份复合法是将两种聚合物纺成并列型复合纤维。由于不同组分的热收缩率存在着差异，在纺丝及后加工过程中产生了三维卷曲效果。常用的有并列结构和偏心结构，所获得的卷曲包括z字形或螺旋形。这种方法采用的聚合物大都是PET、PTT、PBT等单一聚合物之间的复合。
不对称截面法是设计一种具有特殊截面形状的纤维，其截面为四分之三个圆，采用改法获得的纤维也称为Packman纤维。未经拉伸处理的Packman纤维有轻微的起伏或波浪形，当这种纤维受到热或机械作用后，就会立即形成三维螺旋卷曲的形状。其卷曲效果与并列双组分纤维非常相似。其形成原理是成型中残留在纤维中的内应力。
喷丝板结构与纺丝工艺是使熔体在毛细管流动中产生湍流，在挤出喷丝板时熔体两侧应力不同。当外力作用和松弛处理后，潜在的卷曲就显现出来。该工艺的关键在于纺丝组件及喷丝板设计。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种自卷曲尼龙长丝。
本发明的另一目的在于提供上述自卷曲尼龙长丝的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种自卷曲尼龙长丝，通过尼龙均聚物和尼龙共聚物形成共混结构或者复合结构，并在湿热环境下通过收缩性的不同形成永久性的卷曲结构。
优选地，所述尼龙均聚物和尼龙共聚物的聚合链段结构简式为-NH(CH2)xCO-或-NH(CH2)xNHCO-(CH2)yCO-，其中x，y为2～20的整数。
优选地，所述尼龙共聚物中共聚单体的一种与尼龙均聚物相同。
优选地，所述尼龙均聚物选自尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1010中的一种；所述尼龙共聚物选自尼龙6、尼龙66、尼龙10、尼龙12、尼龙1010中聚合单体至少两种的共聚物。
优选地，所述尼龙均聚物和尼龙共聚物的相对粘度为2.0～4.0，尼龙均聚物与尼龙共聚物的熔体表观粘度比为1:(1～3)。
优选地，所述共混结构中尼龙均聚物与尼龙共聚物的重量比为(30～70):(70～30)；所述复合结构中尼龙均聚物与尼龙共聚物的重量比为(20～80):(80～20)。
上述自卷曲尼龙长丝的制备方法，包括如下制备步骤：
将尼龙均聚物和尼龙共聚物通过共混纺丝或复合纺丝，得到FDY(全拉伸丝)长丝，然后将该长丝在收卷前或者收卷后采用温度为50～70℃的湿热空气进行处理，并随后干燥，得到具有永久性卷曲结构的自卷曲尼龙长丝。
所述共混纺丝的步骤为：将尼龙均聚物和尼龙共聚物干燥后共混，采用传统纺丝设备进行纺丝成型制备FDY长丝，其中尼龙均聚物与尼龙共聚物的重量比为(30～70):(70～30)。
所述复合纺丝的步骤为：将尼龙均聚物和尼龙共聚物分别干燥后进入各自的熔融螺杆，并采用复合纺丝组件制备复合FDY长丝，其中尼龙均聚物与尼龙共聚物的重量比为(20～80):(80～20)。所述复合纺丝组件为并列型或者偏心型，当采用并列型时并列面为直线或者为非直线结构，其中非直线结构为增加两种组分间的接触面积。
本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
(1)本发明采用共混纺丝或复合纺丝方法，通过控制具有部分相容尼龙聚合物之间对热和热水收缩率的差异，得到具有自卷曲性能的尼龙长丝纤维产品；
(2)本发明所得尼龙长丝自形成的卷曲结构不仅具有优异的3D卷曲结构，同时卷曲稳定性高；
(3)本发明通过单组分尼龙均聚物和尼龙共聚物配合使用，利用低成本的含湿控制制备自卷曲长丝纤维，相对于传统沸水收缩和不均匀冷却，从原材料选择、结构设计以及能耗控制方面都具有创新性，同时极大丰富了尼龙长丝产品的种类和应用范围。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
以尼龙6和共聚尼龙6/66为原材料，其中尼龙6的相对粘度为2.4，共聚尼龙的粘度为3.0。将两种聚合物干燥后共混，采用传统纺丝设备进行纺丝成型制备FDY长丝。该长丝在收卷后采用温度为60℃的湿热空气进行处理，并随后干燥，从而获得一定的卷曲结构。纺丝温度设定后共混体系两种组分的熔体表观粘度比为1:1.6。共混结构组成尼龙6:共聚尼龙6/66的重量比为40:60。采用该种方法获得的新型3D自卷曲尼龙长丝具有永久的卷曲结构。
实施例2
以尼龙6和共聚尼龙6/66/10为原材料，其中尼龙6的相对粘度为2.4，共聚尼龙的粘度为3.4。将两种聚合物干燥后共混，采用传统纺丝设备进行纺丝成型制备FDY长丝。该长丝在收卷后采用温度为50℃的湿热空气进行处理，并随后干燥，从而获得一定的卷曲结构。纺丝温度设定后共混体系两种组分的熔体表观粘度比为1:3。共混结构组成尼龙6:共聚尼龙6/66/10的重量比为60:40。采用该种方法获得的新型3D自卷曲尼龙长丝具有永久的卷曲结构。
实施例3
选取尼龙66和共聚尼龙66/12为原材料，其中尼龙66的相对粘度为2.2，共聚尼龙的粘度为2.8。将两种聚合物分别干燥后进入各自的熔融螺杆，并采用复合纺丝组件制备复合FDY长丝。该长丝在收卷前采用温度为70℃的湿热空气进行处理，并随后干燥，从而获得一定的卷曲结构。所选取的尼龙66和共聚尼龙66/12两种组分在复合时的熔体表观粘度比为1:3。复合纺丝组成尼龙66:共聚尼龙66/12的重量比为50:50。该复合纺丝组件为并列型，所获得纤维截面为并列型，并列面为直线。采用该种方法获得的新型3D自卷曲尼龙长丝具有永久的卷曲结构。
实施例4
选取尼龙12和共聚尼龙6/12/1010为原材料，其中尼龙12的相对粘度为2.8，共聚尼龙的粘度为2.0。将两种聚合物分别干燥后进入各自的熔融螺杆，并采用复合纺丝组件制备复合FDY长丝。该长丝在收卷前采用温度为50℃的湿热空气进行处理，并随后干燥，从而获得一定的卷曲结构。所选取的尼龙12和共聚尼龙6/12/1010两种组分在复合时的熔体表观粘度比为1:1。复合纺丝组成尼龙12:共聚尼龙6/12/1010的重量比为80:20。该复合纺丝组件为偏芯型，所获得纤维截面为偏芯型。采用该种方法获得的新型3D自卷曲尼龙长丝具有永久的卷曲结构。
实施例5
选取尼龙1010和共聚尼龙6/66/1010，其中尼龙12的相对粘度为2.2，共聚尼龙的粘度为3.5。将两种聚合物分别干燥后进入各自的熔融螺杆，并采用复合纺丝组件制备复合FDY长丝。该长丝在收卷前采用温度为70℃的湿热空气进行处理，并随后干燥，从而获得一定的卷曲结构。所选取的尼龙1010和共聚尼龙6/66/1010两种组分在复合时的熔体表观粘度比为1:2.5。复合纺丝组成尼龙1010:共聚尼龙6/66/1010的重量比为65:35。该复合纺丝组件为并列型，所获得纤维截面为并列型，并列面为Z型非直线型。采用该种方法获得的新型3D自卷曲尼龙长丝具有永久的卷曲结构。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自卷曲尼龙长丝，其特征在于：所述自卷曲尼龙长丝通过尼龙均聚物和尼龙共聚物形成共混结构或者复合结构，并在湿热环境下通过收缩性的不同形成永久性的卷曲结构。
2.根据权利要求1所述的一种自卷曲尼龙长丝，其特征在于：所述尼龙均聚物和尼龙共聚物的聚合链段结构简式为-NH(CH2)xCO-或-NH(CH2)xNHCO-(CH2)yCO-，其中x，y为2～20的整数。
3.根据权利要求1所述的一种自卷曲尼龙长丝，其特征在于：所述尼龙共聚物中共聚单体的一种与尼龙均聚物相同。
4.根据权利要求1所述的一种自卷曲尼龙长丝，其特征在于：所述尼龙均聚物选自尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1010中的一种；所述尼龙共聚物选自尼龙6、尼龙66、尼龙10、尼龙12、尼龙1010中聚合单体至少两种的共聚物。
5.根据权利要求1所述的一种自卷曲尼龙长丝，其特征在于：所述尼龙均聚物和尼龙共聚物的相对粘度为2.0～4.0，尼龙均聚物与尼龙共聚物的熔体表观粘度比为1:(1～3)。
6.根据权利要求1所述的一种自卷曲尼龙长丝，其特征在于：所述共混结构中尼龙均聚物与尼龙共聚物的重量比为(30～70):(70～30)；所述复合结构中尼龙均聚物与尼龙共聚物的重量比为(20～80):(80～20)。
7.权利要求1～6任一项所述的一种自卷曲尼龙长丝的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：
将尼龙均聚物和尼龙共聚物通过共混纺丝或复合纺丝，得到FDY长丝，然后将该长丝在收卷前或者收卷后采用温度为50～70℃的湿热空气进行处理，并随后干燥，得到具有永久性卷曲结构的自卷曲尼龙长丝。
8.根据权利要求7所述的一种自卷曲尼龙长丝的制备方法，其特征在于所述共混纺丝的步骤为：将尼龙均聚物和尼龙共聚物干燥后共混，采用传统纺丝设备进行纺丝成型制备FDY长丝，其中尼龙均聚物与尼龙共聚物的重量比为(30～70):(70～30)。
9.根据权利要求7所述的一种自卷曲尼龙长丝的制备方法，其特征在于所述复合纺丝的步骤为：将尼龙均聚物和尼龙共聚物分别干燥后进入各自的熔融螺杆，并采用复合纺丝组件制备复合FDY长丝，其中尼龙均聚物与尼龙共聚物的重量比为(20～80):(80～20)。
10.根据权利要求9所述的一种自卷曲尼龙长丝的制备方法，其特征在于：所述复合纺丝组件为并列型或者偏心型，当采用并列型时并列面为直线或者为非直线结构。
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