本发明涉及一种聚酰胺5x纤维及其制备方法。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，人们对于纤维的概念已经不止停留在棉毛纤维上，越来越多的聚酰胺纤维进入到人们的生活中。聚酰胺是指高分子链上具有酰胺基重复单元的聚合物，其具有优异的力学性、成形加工性、耐磨性、耐化学品性等综合性能。上世纪30年代，杜邦公司首先实现聚酰胺的工业化生产，并应用于纤维领域。聚酰胺纤维以其丰满的手感、耐磨性、颜色鲜艳等优点，非常广泛的运用在各类的服装里，并且频繁作为高档面料使用的原料。目前广泛使用的聚酰胺纤维有聚酰胺6(pa6)和聚酰胺66(pa66)。
纤维织物通常分为连续的长丝纱和短纤维制造的纱，短纤维的优势之一是它们容易混纺，特别是与天然纤维，例如棉毛(通常被认为短纤维)的混纺，可以改善棉毛织物的耐用性和经济性。用于高速梭织、针织或编织的纱线要求断裂强度高，生产过程中连续稳定。
聚酰胺5x是一种新型的聚酰胺，其是由1,5-戊二胺和二元酸聚合而成，但现有技术对于聚酰胺5x的纺丝工艺的研究表明：现有常规纺丝技术，单丝飘丝和断头现象较为严重，其结果就是造成纺丝断头，纺丝断头会引起卷绕缠辊，致使生产中断，从而产生大量废丝，给下游生产带来较大影响。因此，如何改善纺丝过程中的单丝飘丝、断头等不良现象，是现有技术领域亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明为了解决聚酰胺5x纤维的制备过程中易出现飘丝和断头的问题提供一种新的聚酰胺5x纤维的制备方法及其制得的聚酰胺5x纤维。
发明人对聚酰胺5x纤维的制备方法进行了大量研究，以期减少纺丝过程中出现的飘丝、断头等不良现象，得到质量优异的聚酰胺5x纤维。研究过程中，发明人经过大量实验发现，纺丝的效果受很多因素影响，其中，聚酰胺5x中低聚物的含量，对纺丝效果的好坏有直接影响，将低聚物含量控制在特定范围内，可以极大的改善纺丝效果，纤维减少飘丝、断头等不良现象，由此得到了本发明的技术方案。
本发明的一个目的是：提供一种聚酰胺5x纤维，所述聚酰胺5x纤维，由聚酰胺5x熔体，经熔体直纺得到；其中，所述聚酰胺5x熔体中包括0.2-2.4wt％的低聚物，所述百分比为占聚酰胺5x熔体的质量百分比。
以下针对本发明的优选的技术方案进行进一步说明：
本发明一个优选的技术方案，所述的聚酰胺5x包括以1,5-戊二胺和二元羧酸为单体聚合得到的聚酰胺。其中所述的二元羧酸可以是短链二元酸(碳链上碳原子数小于10)，也可以是长碳链二元酸；其中，所述短链二元酸优选包括丁二酸，戊二酸，己二酸，庚二酸，辛二酸，壬二酸和癸二酸中的一种或多种，优选己二酸和/或癸二酸；所述长碳链二元酸优选包括十一碳二元酸，十二碳二元酸，十三碳二元酸，十四碳二元酸，十五碳二元酸，十六碳二元酸，十七碳二元酸，十八碳二元酸，马来酸和δ9-1,18十八烯二元酸中的一种或多种。
本发明一个优选的技术方案，所述低聚物包括聚酰胺环状低聚物，例如：聚酰胺的一元和/或多元环状低聚物；其中，所述多元环状低聚物可以包括：聚酰胺二元环状低聚物、聚酰胺三元环状低聚物、聚酰胺四元环状低聚物和聚酰胺五元环状低聚物中的一种或多种。
优选的，所述聚酰胺环状低聚物的结构式可以为：
其中优选的，n＝1-8，更优选的n＝1-5。
其中优选的，m＝2-16，更优选的＝4-10。
本发明一个优选的技术方案，所述低聚物的含量为0.4-2.0wt％，更优选0.5-1.6wt％，所述百分比为占聚酰胺5x熔体的质量百分比。
本发明一个优选的技术方案，所述聚酰胺一元环状低聚物的含量为20-45％，优选30-40％，所述百分比为占低聚物的质量百分比。
本发明一个优选的技术方案，所述聚酰胺二元环状低聚物的含量为15-35％，优选20-30％，所述百分比为占低聚物的质量百分比。
本发明一个优选的技术方案，所述聚酰胺三元环状低聚物的含量为20-45％，优选30-40％，所述百分比为占低聚物的质量百分比。
本发明一个优选的技术方案，所述聚酰胺四元环状低聚物的含量为10％以下，优选5％以下，所述百分比为占低聚物的质量百分比。
本发明一个优选的技术方案，所述聚酰胺五元环状低聚物的含量为10％以下，优选5％以下，所述百分比为占低聚物的质量百分比。
例如：当所述的聚酰胺5x为聚酰胺56时，其中包括的低聚物的结构式可以为：
其中优选的，n＝1-8，更优选的n＝1-5。
再例如：当所述的聚酰胺5x为聚酰胺510时，其中包括的低聚物的结构式可以为：
其中优选的，n＝1-8，更优选的n＝1-5。
追究低聚物含量对纺丝效果影响，发明人认为，可能是由于以下原因造成的：低聚物的挥发会增加聚酰胺5x熔体中的气泡，从而使得熔体拉丝纺丝时，出现飘丝、断头等不良现象。将低聚物含量控制在特定范围内，可以极大的改善纺丝效果，但是低聚物的量也不是越低越好，当低聚物的量降低到一定程度，气泡反而上升，也会影响纺丝效果。
而另一方面，聚酰胺5x熔体中的水分的含量也对聚酰胺5x纤维纺丝的过程也有很大的影响。常规往往认为：水分含量越多，导致聚酰胺5x熔体中气泡含量大量增加，在纺丝时易单丝断裂、飘丝等不良现象。而水分含量越低，断头、细丝现象越少。然而，发明人经过大量实验，得到的结论确与上述现有认知不同，实验结果显示：在低聚物控制在特定含量的基础上，一定的水分含量反而有利于气泡的减少，也就是说：低聚物含量，配合特定的聚酰胺5x的含水量，能进一步减少聚酰胺5x纤维制备过程中单丝断裂、飘丝等不良现象。在此基础上，得到了本发明的更优选的技术方案。
本发明一个优选的技术方案，所述聚酰胺5x熔体的水分含量为600-18000ppm，优选1200-9000ppm，所述含量为占聚酰胺5x熔体的质量百分比。
本发明一个优选的技术方案，所述聚酰胺5x熔体的制备方法包括以下步骤：
(1)氮气条件下，将1,5-戊二胺、脂肪族二元酸和水混合均匀，制得聚酰胺的盐溶液；其中，1,5-戊二胺和脂肪族二元酸的摩尔比为(1-1.05)：1；
(2)将聚酰胺的盐溶液加热，反应体系内压力升至0.3-2.0mpa，排气，保压，使保压结束时反应体系的温度为232-265℃，再降压使反应体系内压力降至0-0.2mpa(表压)，且降压结束后反应体系的温度为245-280℃，抽真空，得到聚酰胺熔体；所述聚酰胺5x熔体中包括0.2-2.4wt％的低聚物，所述百分比为占聚酰胺5x纤维的质量百分比。
本发明的另一个目的是，提供一种聚酰胺5x纤维的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)氮气条件下，将1,5-戊二胺、脂肪族二元酸和水混合均匀，制得聚酰胺的盐溶液；其中，1,5-戊二胺和脂肪族二元酸的摩尔比为(1-1.05)：1；
(2)将聚酰胺的盐溶液加热，反应体系内压力升至0.3-2.0mpa，排气，保压，使保压结束时反应体系的温度为232-265℃，再降压使反应体系内压力降至0-0.2mpa(表压)，且降压结束后反应体系的温度为245-280℃，抽真空，得到聚酰胺熔体；所述聚酰胺5x熔体中包括0.2-2.4wt％的低聚物，所述百分比为占聚酰胺5x纤维的质量百分比；
(3)将步骤(2)中得到的聚酰胺熔体进行熔体直纺，得聚酰胺5x纤维。
本发明一个优选的技术方案，步骤(2)中，所述抽真空的时间为10-45min。
本发明一个优选的技术方案，步骤(2)中，所述抽真空后的真空度为-0.01～-0.095mpa(表压)。
本发明一个优选的技术方案，步骤(2)中，所述抽真空后的温度为260-280℃。
本发明一个优选的技术方案，步骤(1)中，所述聚酰胺的盐溶液的浓度为30-90％，优选50-75％；所述百分比为占聚酰胺的盐溶液的质量百分比。
本发明一个优选的技术方案，步骤(1)中，所述聚酰胺的盐溶液的浓度为10％时的ph值为6以上，优选7.2-8.9，更优选7.5-8.2，所述百分比为占聚酰胺的盐溶液的质量百分比。
本发明中，所述熔体直纺可以按照本领域常规的熔体直纺的工艺步骤和条件进行。
本发明一个优选的技术方案，所述熔体直纺包括以下步骤：将步骤(2)中得到的熔体，通过喷丝板喷出，侧吹风冷却得原丝，将所述原丝拉伸，紧张热定型，卷曲，松弛热定型，切断。
本发明一个优选的技术方案，所述喷丝板的孔数为500-4000f。所述喷丝板的喷丝头的拉伸比为50-300。
本发明一个优选的技术方案，所述拉伸为三级拉伸。
本发明一个优选的技术方案，所述原丝的拉伸倍数为2.0-7.0倍，其中一级拉伸倍数比例为50-90％。
本发明一个优选的技术方案，所述原丝的拉伸温度为50-150℃。
本发明一个优选的技术方案，所述紧张热定型温度为80-220℃。
本发明一个优选的技术方案，所述松弛热定型温度为60-150℃。
本发明的另一个目的是：提供如上所述的聚酰胺5x纤维的制备方法制得的纤维。
本发明的另一个目的是：提供一种聚酰胺5x纤维，所述聚酰胺5x纤维包括0.2-2.4wt％的低聚物，所述百分比为占聚酰胺5x纤维的质量百分比。
本发明一个优选的技术方案，所述聚酰胺5x纤维包括0.4-2.0wt％的低聚物，更优选包括0.5-1.6wt％的低聚物，所述百分比为占聚酰胺5x纤维的质量百分比。
本发明一个优选的技术方案，所述聚酰胺5x纤维的含水量为200-2000ppm，优选400-1500ppm。
本发明一个优选的技术方案，所述聚酰胺5x纤维的端氨基含量为20-70mol/ton，优选30-60mol/ton。
本发明一个优选的技术方案，所述聚酰胺5x纤维的端羧基含量为50mol/ton以上，优选60-100mol/ton。
本发明一个优选的技术方案，所述纤维为短纤。
根据混纺的对象不同，短纤的各项性能也有诸多差异，在本发明中：
本发明一个优选的技术方案，与棉混纺，所述聚酰胺5x纤维的断裂强度为2-10cn/dtex。
本发明一个优选的技术方案，与毛混纺，所述聚酰胺5x纤维的断裂强度为2.5-8cn/dtex。
本发明一个优选的技术方案，与棉混纺，所述聚酰胺5x纤维的长度优选为30-50mm，更优选为35-40mm。所述纤维的纤度为1-3d，优选1.3-2d。
本发明一个优选的技术方案，与毛混纺，所述聚酰胺5x纤维的长度优选为30-100mm，更优选为40-90mm，最优选为50-80mm。所述纤维的纤度为1-5d，优选2-4d，更优选2.5-3d。
本发明的聚酰胺5x纤维，通过对低聚物含量的调节，极大的改善了纤维制备过程中出现的飘丝、断头现象，同时制得的聚酰胺5x纤维具有优异的机械强度。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行详细说明，以使本发明的特征和优点更清楚。但应该指出，实施例用于理解本发明的构思，本发明的范围并不仅仅局限于本文中所列出的实施例。
本发明的各实施例中，相关性能参数的检测方法如下所示：
1、低聚物含量的检测方法：
将聚酰胺56样品在鼓风烘箱中130℃干燥7小时，然后放入铝塑袋封口后放入干燥器中冷却，然后准确称量聚酰胺56样品约2g，将聚酰胺56样品置于250ml圆底烧瓶中，加入100ml纯净水，用加热套加热回流24小时，取聚酰胺56样品用纯水清洗三遍，聚酰胺56样品在130℃鼓风烘箱中干燥7小时，然后转移至事先称重的铝塑袋中，封口后放入干燥器中冷却，称铝塑袋与聚酰胺56样品总重与铝塑袋重量相减，得到水煮后聚酰胺56样品重量，通过对比聚酰胺样品水煮前、后重量差计算出低聚物含量。各样品均取平行样检测。熔体中低聚含量检测时将熔体导入密闭容器中，冷却后取样按上述方法检测。
2、短纤纤度：按gb/t14335方法测定。
3、断裂强度：按照gb/t14337测定。
4、断裂伸长率：按照gb/t14337测定。
5、断头与飘丝数：每小时纤维断裂次数。
6、熔体含水量：取少量熔体，密闭降温后，利用卡尔费休水分滴定仪在200℃、20min条件下检测。
实施例1
(1)氮气条件下，将1,5-戊二胺、己二酸和水混合均匀，制得80％的聚酰胺的盐溶液，其中盐重20kg；1,5-戊二胺和己二酸的摩尔比为(1-1.05)：1，聚酰胺的盐溶液的浓度为10％时的ph值为8.2，所述百分比为占聚酰胺的盐溶液的质量百分比；
(2)将聚酰胺的盐溶液加热，反应体系内压力升至1.7mpa，排气，保压，保压结束时反应体系的温度为245℃，再降压使反应体系内压力降至0.02mpa(表压)，降压结束后反应体系的温度为260℃，抽真空维持在-0.01mpa，抽真空时间为40min，真空后的温度为268℃，得到聚酰胺熔体；
聚酰胺56熔体中包括0.9wt％的低聚物(百分比为占聚酰胺56熔体的质量百分比)；
其中，低聚物的组成及其含量如下所示：
(3)熔体直纺：聚酰胺熔体通过喷丝板喷出，喷丝板的孔数为2500f，喷丝头的拉伸比为200；侧吹风冷却，风温为25℃，得原丝，将原丝进行三级拉伸，拉伸倍数为3.0倍，其中一级拉伸倍数比例为70％，拉伸温度为120℃，，然后进行紧张热定型，紧张热定型温度为115℃，拉伸后的纤维通过蒸汽加热箱进入卷曲机卷曲，再经松弛热定型，松弛热定型温度为120℃，切断，得聚酰胺56短纤；
制得的聚酰胺56纤维的中低聚物含量0.9wt％(百分比为占聚酰胺56纤维的质量百分比)。
实施例2
(1)氮气条件下，将1,5-戊二胺、己二酸和水混合均匀，制得60％的聚酰胺的盐溶液，其中盐重20kg；1,5-戊二胺和己二酸的摩尔比为(1-1.05)：1，聚酰胺的盐溶液的浓度为10％时的ph值为7.3，所述百分比为占聚酰胺的盐溶液的质量百分比；
(2)将聚酰胺的盐溶液加热，反应体系内压力升至1.2mpa，排气，保压，保压结束时反应体系的温度为250℃，再降压使反应体系内压力降至0.05mpa(表压)，降压结束后反应体系的温度为265℃，抽真空维持在-0.02mpa，抽真空时间为15min，真空后的温度为275℃，得到聚酰胺熔体；
聚酰胺56熔体中包括1.3wt％的低聚物(百分比为占聚酰胺56熔体的质量百分比)；
其中，低聚物的组成及其含量如下所示：
(3)熔体直纺：聚酰胺熔体通过喷丝板喷出，喷丝板的孔数为2000f，喷丝头的拉伸比为200；侧吹风冷却，风温为25℃，得原丝，将原丝进行三级拉伸，拉伸倍数为3.0倍，其中一级拉伸倍数比例为60％，拉伸温度为90℃，然后进行紧张热定型，紧张热定型温度为105℃，拉伸后的纤维通过蒸汽加热箱进入卷曲机卷曲，再经松弛热定型，松弛热定型温度为120℃，切断，得聚酰胺56短纤；
制得的聚酰胺56纤维的中低聚物含量1.3wt％(百分比为占聚酰胺56纤维的质量百分比)。
实施例3
(1)氮气条件下，将1,5-戊二胺、己二酸和水混合均匀，制得75％的聚酰胺的盐溶液，其中盐重20kg；1,5-戊二胺和己二酸的摩尔比为(1-1.05)：1，聚酰胺的盐溶液的浓度为10％时的ph值为7.5，所述百分比为占聚酰胺的盐溶液的质量百分比；
(2)将聚酰胺的盐溶液加热，反应体系内压力升至1.6mpa，排气，保压，保压结束时反应体系的温度为246℃，再降压使反应体系内压力降至0.01mpa(表压)，降压结束后反应体系的温度为262℃，抽真空维持在-0.07mpa，抽真空时间为25min，真空后的温度为270℃，得到聚酰胺熔体；
聚酰胺56熔体中包括1.5wt％的低聚物(百分比为占聚酰胺5x熔体的质量百分比)，且聚酰胺5x熔体中水含量为3000ppm；
其中，低聚物的组成及其含量如下所示：
(3)熔体直纺：聚酰胺熔体通过喷丝板喷出，喷丝板的孔数为2500f，喷丝头的拉伸比为200；侧吹风冷却，风温为25℃，得原丝，将原丝进行三级拉伸，拉伸倍数为3.0倍，其中一级拉伸倍数比例为70％，拉伸温度为120℃，然后进行紧张热定型，紧张热定型温度为115℃，拉伸后的纤维通过蒸汽加热箱进入卷曲机卷曲，再经松弛热定型，松弛热定型温度为120℃，切断，得聚酰胺56短纤；
制得的聚酰胺56纤维的中低聚物含量1.5wt％，水分含量为800ppm(百分比/百万分之比为占聚酰胺56纤维的质量百分比/百万分之比)。
实施例4
(1)氮气条件下，将1,5-戊二胺、己二酸和水混合均匀，制得60％的聚酰胺的盐溶液，其中盐重20kg；1,5-戊二胺和己二酸的摩尔比为(1-1.05)：1，聚酰胺的盐溶液的浓度为10％时的ph值为8.1，所述百分比为占聚酰胺的盐溶液的质量百分比；
(2)将聚酰胺的盐溶液加热，反应体系内压力升至1.1mpa，排气，保压，保压结束时反应体系的温度为235℃，再降压使反应体系内压力降至0.01mpa(表压)，降压结束后反应体系的温度为262℃，抽真空维持在-0.04mpa，抽真空时间为35min，真空后的温度为271℃，得到聚酰胺熔体；
聚酰胺56熔体中包括1.2wt％的低聚物，且聚酰胺5x熔体中水含量为5000ppm(百分比为占聚酰胺5x熔体的质量百分比)；
其中，低聚物的组成及其含量如下所示：
(3)熔体直纺：聚酰胺熔体通过喷丝板喷出，喷丝板的孔数为2000f，喷丝头的拉伸比为200；侧吹风冷却，风温为25℃，得原丝，将原丝进行三级拉伸，拉伸倍数为3.0倍，其中一级拉伸倍数比例为60％，拉伸温度为90℃，然后进行紧张热定型，紧张热定型温度为105℃，拉伸后的纤维通过蒸汽加热箱进入卷曲机卷曲，再经松弛热定型，松弛热定型温度为120℃，切断，得聚酰胺56短纤；
制得的聚酰胺56纤维的中低聚物含量1.2wt％，水分含量为1200ppm(百分比/百万分之比为占聚酰胺56纤维的质量百分比/百万分之比)。
实施例5
(1)氮气条件下，将1,5-戊二胺、癸二酸和水混合均匀，制得60％的聚酰胺的盐溶液，其中盐重20kg；1,5-戊二胺和己二酸的摩尔比为(1-1.05)：1，聚酰胺的盐溶液的浓度为10％时的ph值为7.92，所述百分比为占聚酰胺的盐溶液的质量百分比；
(2)将聚酰胺的盐溶液加热，反应体系内压力升至1.3mpa，排气，保压，保压结束时反应体系的温度为235℃，再降压使反应体系内压力降至0mpa(表压)，降压结束后反应体系的温度为258℃，抽真空维持在-0.02mpa，抽真空时间为28min，真空后的温度为265℃，得到聚酰胺熔体；
制得的聚酰胺510熔体的中低聚物含量0.4wt％，水分含量为5000ppm(百分比为占聚酰胺56熔体的质量百分比)。
其中，低聚物的组成及其含量如下所示：
(3)熔体直纺：聚酰胺熔体通过喷丝板喷出，喷丝板的孔数为2500f，喷丝头的拉伸比为200；侧吹风冷却，风温为25℃，得原丝，将原丝进行三级拉伸，拉伸倍数为3.0倍，其中一级拉伸倍数比例为70％，拉伸温度为120℃，然后进行紧张热定型，紧张热定型温度为115℃，拉伸后的纤维通过蒸汽加热箱进入卷曲机卷曲，再经松弛热定型，松弛热定型温度为120℃，切断，得聚酰胺56短纤；
制得的聚酰胺510纤维的中低聚物含量0.4wt％，水分含量为1200ppm(百分比/百万分之比为占聚酰胺56纤维的质量百分比/百万分之比)。
对比例1
(1)氮气条件下，将1,5-戊二胺、己二酸和水混合均匀，制得60％的聚酰胺的盐溶液，其中盐重20kg；1,5-戊二胺和己二酸的摩尔比为(1-1.05)：1，聚酰胺的盐溶液的浓度为10％时的ph值为8.38，所述百分比为占聚酰胺的盐溶液的质量百分比；
(2)将聚酰胺的盐溶液加热，反应体系内压力升至1.8mpa，排气，保压，保压结束时反应体系的温度为250℃，再降压使反应体系内压力降至0.01mpa(表压)，降压结束后反应体系的温度为275℃，抽真空维持在-0.01mpa，抽真空时间为50min，真空后的温度为285℃，得到聚酰胺熔体；
(3)熔体直纺：聚酰胺熔体通过喷丝板喷出，喷丝板的孔数为2500f，喷丝头的拉伸比为200；侧吹风冷却，风温为25℃，得原丝，将原丝进行三级拉伸，拉伸倍数为3.0倍，其中一级拉伸倍数比例为70％，拉伸温度为120℃，然后进行紧张热定型，紧张热定型温度为115℃，拉伸后的纤维通过蒸汽加热箱进入卷曲机卷曲，再经松弛热定型，松弛热定型温度为120℃，切断，得聚酰胺56短纤；
制得的聚酰胺56纤维的中低聚物含量2.5wt％。
实施例1-5和对比例1制得的纤维性能参数
以上实施例只是对技术方案的解释，不构成对本发明技术的限制。
除非特别限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。
本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本发明的保护范围，本领域技术人员可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。