专利名称：一种具有良好纺丝性能的尼龙及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种改进尼龙纺丝性能的方法，特别是对普通尼龙进行改性提高其延伸率而改进纺丝性能的方法。
背景技术：
由于尼龙纤维织物具有吸汗、轻质、柔韧性佳、回弹性好、抗酸碱等特点，是最适合人类穿着的人造织物之一。在服装上的应用也是尼龙纤维的主要用途之一，而且尼龙纤维越细，其织物的穿着舒适性越高。随着生活水平的提高，现在服装面料主要是应用细旦丝和超细旦丝。通过对常规纺丝过程的改进可以纺出细旦丝和超细旦丝，其改进措施主要有1.减小喷丝板的孔径，如使用0.2mm甚至更细孔径的喷丝板，并相应增加喷丝板的孔数；2.通过高精度过滤以提高纺丝熔体的纯净度；3.降低喷丝至卷绕过程中丝束的拉伸程度和分子取向程度，以更多地保留丝束的延伸能力；4.采取更高的牵伸倍数。
改进的纺丝过程中要求纺丝原料熔体粘度要低、断裂延伸要好。低的熔体粘度有助于降低纺丝压力，提高生产效率；好的断裂延伸性能可以获得更高的牵伸倍数。但是由于纺丝工艺的特点，降低熔体粘度通常靠降低尼龙的分子量来实现，而这会损坏尼龙的断裂延伸性能。通过改性大幅度提高尼龙的断裂延伸性能，在此基础上再降低尼龙的粘度，获得兼顾断裂延伸性能和熔体粘度的尼龙原料，是解决这个问题的可行途径。
根据文献调查，在通过改性来提高普通尼龙可纺性方面开展的工作并不多，主要是通过共聚或添加助剂来减少普通尼龙在卷绕时的分子取向，以提高单丝延伸能力。主要有通过共聚引入不对称单元，以减少分子取向的能力。主要是在普通尼龙聚合时加入不对称的二元酸、二元胺或带侧基的己内酰胺和氮环杂己烷；
在纺丝时加入丙烯酸衍生物，如甲基丙烯酸甲酯，可以有效地降低普通尼龙分子的取向能力，具体机理不清楚。
上述方法只能着眼于通过共聚或添加助剂来减少普通尼龙的分子取向能力，而未考虑通过改性提高普通尼龙的断裂延伸。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有良好纺丝性能的尼龙及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种具有良好纺丝性能的尼龙，其特征在于，该尼龙是在基体尼龙的单体聚合时加入了长链尼龙及其盐，所述的基体尼龙单体、长链尼龙、长链尼龙盐的重量比为60～98∶6～40∶1～10。
所述的基体尼龙是由环状内酰胺单体或其相应的氨基酸均聚或共聚而成，所述环状内酰胺具有式(I)所示结构，其相应的氨基酸具有式(I′)所示结构 式(I)、(I′)中，A是H或者具有1-8个碳原子的烷基，3≤n≤11。
所述的环状内酰胺单体是选自以下单体中的一种或多种丁内酰胺、戊内酰胺、己内酰胺、庚内酰胺、辛内酰胺、壬内酰胺、癸内酰胺、十一内酰胺、十二内酰胺、N-甲基己内酰胺、N-正辛基壬内酰胺、N-叔丁基十二内酰胺；所述相应的氨基酸包括ω-氨基丁酸、ω-氨基戊酸、ω-氨基己酸、ω-氨基庚酸、ω-氨基辛酸、ω-氨基壬酸、ω-氨基癸酸、ω-氨基十一酸、ω-氨基十二酸。
所述的基体尼龙的分子量在一万至两万之间。
所述的长链尼龙是指重复单元中主链上碳原子数至少为8个的尼龙，这些尼龙包括重复单元如式(II)、(III)和(IV)所示的尼龙(-NH-D-NH-CO-E-CO-)p(II)式(II)中，D表示-(CH2)x-，其中的H可任选地被C1-4烷基取代；E表示-(CH2)y-或者亚苯基，其中的H可任选地被C1-4烷基取代；4≤x≤34；4≤y≤34；(-NH-(CH2)w-CO-)p(III)式(III)中，7≤w≤34；(-NH-(CH2)u-CO-NH-(CH2)v-CO-)p(IV)式(IV)中，5≤u≤34，5≤v≤34，且u≠v。
所述的长链尼龙选自尼龙-1010、尼龙-1111、尼龙-1212、尼龙-1313、尼龙-46、尼龙-610、尼龙-612、尼龙-613、尼龙-1011、尼龙-1012、尼龙-1213、聚(对苯二甲酰2，2，4-三甲基己二胺)、聚(3-叔丁基己二酰庚二胺)、尼龙-8、尼龙-9、尼龙-11、尼龙-12、尼龙-13、共缩聚尼龙6/10、共缩聚尼龙6/12、共缩聚尼龙6/13、共缩聚尼龙10/11、共缩聚尼龙10/12、共缩聚尼龙12/13，尼龙10T，以及它们的组合；对于长链尼龙的分子量并无特别限制，只要能溶解于环状内酰胺或其相应的氨基酸即可。
所述的长链尼龙盐是指能够聚合成长链尼龙的尼龙盐。
一种具有良好纺丝性能的尼龙的制备方法，其特征在于，该方法包括以下工艺步骤将长链尼龙及长链尼龙盐溶解于内酰胺单体或其相应的氨基酸中，对内酰胺单体或其相应的氨基酸进行聚合反应，所述溶解步骤和聚合反应步骤同时进行，或者先进行溶解再对获得的溶液进行聚合，所述的内酰胺单体或其相应的氨基酸、长链尼龙、长链尼龙盐的重量比为60～98∶6～40∶1～10。
所述的聚合反应是采用水解聚合工艺进行，该水解聚合工艺包括以下步骤向环状内酰胺单体或其相应的氨基酸中加入长链尼龙及长链尼龙盐，加热溶解，加入水，在温度为200～250℃、压力为0.1～20MPa的条件下进行水解聚合，0.5～6小时后减压并真空脱水，继续聚合以进一步提高粘度，制得具有良好纺丝性能的尼龙。
本发明提供了一种能改善普通尼龙纺丝性能的方法。该方法是在纺丝基体尼龙的聚合中加入长碳链尼龙及其盐，在纺丝基体尼龙中引入长碳链尼龙链段，能有效降低酰胺基团成键的几率，从而降低纺丝基体尼龙的分子取向能力，同时增加了基体尼龙的韧性，提高了基体尼龙的断裂延伸率。基体尼龙用于纺丝的分子量大约在一万至两万之间。以尼龙6为例，其熔融指数在230℃，2.16Kg的压力下为20-30g/min，断裂延伸率在160％左右，而加入长链尼龙改性后，在降低熔体粘度的情况下(熔融指数在230℃，2.16Kg的压力下为40～50g/min)，断裂延伸率由160％提高到400％-500％。这种改性的尼龙极其适合纺细旦丝和超细旦丝。在通常的纺丝工艺下，可以纺出纤度为1-5dtex的细旦丝。
本发明采用长链尼龙对环状内酰胺或氨基酸均聚或共聚形成的基体尼龙，获得高延伸率尼龙。该尼龙具优良的拉伸强度、断裂伸长率。此外，还具有非常好的耐低温性能，在-40℃其韧性也降低不大。由于长链尼龙能溶于内酰胺单体中，因此本发明方法简便易操作。
由于本发明方法制得的尼龙材料具有良好的延伸率和熔融指数，因此非常适合于纺丝，在普通的纺丝工艺下，采用本发明方法制备的尼龙材料亦能制备出细旦或超细旦丝。
本发明制得的尼龙材料可在通常的纺丝工艺下进行纺丝纺丝板孔直径1mm，卷丝速率40m/s，纺丝压力28MPa，5倍牵伸。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，在实施例中，各组分的含量均为重量份。
实施例1在90份己内酰胺单体中加入10份尼龙-1012树脂，在140℃下溶解。再加9份去离子水，加压到1MPa，并升温到230℃，水解聚合4小时。然后减压并抽真空继续聚合2小时，充氮气出料，进行纺丝，采用的纺丝板孔径1mm，纺丝压力28MPa，可以纺出1旦的丝。
实施例2在60份己内酰胺单体中加入40份尼龙13的切片和3份十三内酰胺，在140℃下溶解。加入25份去离子水，升温到250℃并加压到2MPa水解聚合，半小时后，减压并抽真空除去水份，继续聚合以进一步提高粘度，6小时后，出料进行纺丝，采用的纺丝板孔径1mm，纺丝压力28MPa，可以纺出1.5旦的丝。
实施例3在90份N-甲基己内酰胺单体中加入10份尼龙-1012树脂和4份尼龙1012盐，在140℃下溶解。再加25份去离子水，加压到1.2MPa，并升温到230℃，水解聚合4小时。然后减压并抽真空继续聚合2小时，充氮气出料，进行纺丝，采用的纺丝板孔径1mm，纺丝压力28MPa，可以纺出1.5旦的丝。
实施例4在65份N-正辛基壬内酰胺单体中加入35份尼龙13的切片，在140℃下溶解。加入25份去离子水，升温到250℃并加压到2MPa水解聚合，半小时后，减压并抽真空除去水份，继续聚合以进一步提高粘度，6小时后，加压出料，进行纺丝，采用的纺丝板孔径1mm，纺丝压力28MPa，可以纺出2旦的丝。
实施例5在70份癸内酰胺单体中加入28份尼龙尼龙1212的切片2份尼龙1212盐，在140℃下溶解。加入70份去离子水，升温到200℃并加压到10MPa水解聚合，6小时后，减压并抽真空除去水份，继续聚合以进一步提高粘度，0.2小时后，加压出料进行纺丝，采用的纺丝板孔径1mm，纺丝压力28MPa，可以纺出1旦的丝。
实施例6在90份N-甲基己内酰胺单体中加入10份尼龙-1012和9份去离子水，加压到1.2MPa，并升温到230℃，水解聚合4小时。然后减压并抽真空继续聚合2小时，充氮气出料进行纺丝，采用的纺丝板孔径1mm，纺丝压力28MPa，可以纺出1旦的丝。
权利要求
1.一种具有良好纺丝性能的尼龙，其特征在于，该尼龙是在基体尼龙的单体聚合时加入了长链尼龙及其盐，所述的基体尼龙单体、长链尼龙、长链尼龙盐的重量比为60～98∶6～40∶1～10。
2.根据权利要求1所述的一种具有良好纺丝性能的尼龙，其特征在于，所述的基体尼龙是由环状内酰胺单体或其相应的氨基酸均聚或共聚而成，所述环状内酰胺具有式(I)所示结构，其相应的氨基酸具有式(I′)所示结构 式(I)、(I′)中，A是H或者具有1-8个碳原子的烷基，3≤n≤11。
3.根据权利要求2所述的一种具有良好纺丝性能的尼龙，其特征在于，所述的环状内酰胺单体是选自以下单体中的一种或多种丁内酰胺、戊内酰胺、己内酰胺、庚内酰胺、辛内酰胺、壬内酰胺、癸内酰胺、十一内酰胺、十二内酰胺、N-甲基己内酰胺、N-正辛基壬内酰胺、N-叔丁基十二内酰胺；所述相应的氨基酸包括ω-氨基丁酸、ω-氨基戊酸、ω-氨基己酸、ω-氨基庚酸、ω-氨基辛酸、ω-氨基壬酸、ω-氨基癸酸、ω-氨基十一酸、ω-氨基十二酸。
4.根据权利要求1所述的一种具有良好纺丝性能的尼龙，其特征在于，所述的基体尼龙的分子量在一万至两万之间。
5.根据权利要求1所述的一种具有良好纺丝性能的尼龙，其特征在于，所述的长链尼龙是指重复单元中主链上碳原子数至少为8个的尼龙，这些尼龙包括重复单元如式(II)、(III)和(IV)所示的尼龙(-NH-D-NH-CO-E-CO-)p(II)式(II)中，D表示-(CH2)x-，其中的H可任选地被C1-4烷基取代；E表示-(CH2)y-或者亚苯基，其中的H可任选地被C1-4烷基取代；4≤x≤34；4≤y≤34；(-NH-(CH2)w-CO-)p(III)式(III)中，7≤w≤34；(-NH-(CH2)u-CO-NH-(CH2)v-CO-)p(IV)式(IV)中，5≤u≤34，5≤v≤34，且u≠v。
6.根据权利要求5所述的一种具有良好纺丝性能的尼龙，其特征在于，所述的长链尼龙选自尼龙-1010、尼龙-1111、尼龙-1212、尼龙-1313、尼龙-46、尼龙-610、尼龙-612、尼龙-613、尼龙-1011、尼龙-1012、尼龙-1213、聚(对苯二甲酰2，2，4-三甲基己二胺)、聚(3-叔丁基己二酰庚二胺)、尼龙-8、尼龙-9、尼龙-11、尼龙-12、尼龙-13、共缩聚尼龙6/10、共缩聚尼龙6/12、共缩聚尼龙6/13、共缩聚尼龙10/11、共缩聚尼龙10/12、共缩聚尼龙12/13，尼龙10T，以及它们的组合；对于长链尼龙的分子量并无特别限制，只要能溶解于环状内酰胺或其相应的氨基酸即可。
7.根据权利要求1所述的一种具有良好纺丝性能的尼龙，其特征在于，所述的长链尼龙盐是指能够聚合成长链尼龙的尼龙盐。
8.一种具有良好纺丝性能的尼龙的制备方法，其特征在于，该方法包括以下工艺步骤将长链尼龙及长链尼龙盐溶解于内酰胺单体或其相应的氨基酸中，对内酰胺单体或其相应的氨基酸进行聚合反应，所述溶解步骤和聚合反应步骤同时进行，或者先进行溶解再对获得的溶液进行聚合，所述的内酰胺单体或其相应的氨基酸、长链尼龙、长链尼龙盐的重量比为60～98∶6～40∶1～10。
9.根据权利要求8所述的一种具有良好纺丝性能的尼龙的制备方法，其特征在于，所述的聚合反应是采用水解聚合工艺进行，该水解聚合工艺包括以下步骤向环状内酰胺单体或其相应的氨基酸中加入长链尼龙及长链尼龙盐，加热溶解，加入水，在温度为200～250℃、压力为0.1～20MPa的条件下进行水解聚合，0.5～6小时后减压并真空脱水，继续聚合以进一步提高粘度，制得具有良好纺丝性能的尼龙。
全文摘要
本发明涉及一种具有良好纺丝性能的尼龙及其制备方法，该尼龙是在基体尼龙的单体聚合时加入了长链尼龙及其盐，所述的基体尼龙单体、长链尼龙、长链尼龙盐的重量比为60～98∶6～40∶1～10；该尼龙的制备方法包括溶解聚合等工艺步骤。由于本发明方法制得的尼龙材料具有良好的延伸率和熔融指数，因此非常适合于纺丝，在普通的纺丝工艺下，采用本发明方法制备的尼龙材料亦能制备出细旦或超细旦丝。
文档编号D01F6/60GK1796438SQ20041009922
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月29日 优先权日2004年12月29日
发明者曾昭智, 张怀忠 申请人:上海杰事杰新材料股份有限公司