本发明涉及一种高强阻燃抗熔滴耐磨防静电混纺包缠包芯纱线及其制备方法，属于纺织领域。
背景技术：
阻燃服装中，主体材料通常多采用芳纶纤维，芳纶纤维是目前工艺十分成熟的高性能纤维，其化学名称为聚间苯二甲酰间苯二胺(俗称芳纶1313)和聚对苯二甲酰对苯二胺(俗称芳纶1414)，这两种纤维都具有很好的耐高温性和阻燃性，但芳纶纤维的玻璃化温度高，染色困难，吸水性也较差，因此芳纶织物难以拥有较高品质的色泽，难以迷彩印花，满足不了部队迷彩伪装需求；静电问题也比较突出，不能在火药加工厂、易燃粉体加工厂等对防静电性要求高的场合使用。
作战面料中通常也多采用芳纶纤维，美军前几代作战面料中芳纶的用量比占到50％以上，由于芳纶染色困难，造成整个作战面料的迷彩印花困难、强度低、舒适性差等问题。美军最新一代阻燃作战面料采用芳纶1414/阻燃粘胶/高强尼龙66(25：65；10)三种纤维混纺而成，其优点是阻燃、抗熔滴、迷彩印花性比较好、耐磨性适当、舒适；但依然存在耐用性差、强度低和价格高等问题，而且25％芳纶1414纤维使面料必须用一部分涂料印花，造成手感差问题依然存在。如何在保持性能情况下，进一步降低高性能纤维的含量，进而改善面料的舒适性、迷彩印花性等一直是研究难题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高强阻燃抗熔滴耐磨防静电混纺包缠包芯纱线及其制备方法，本发明采用的阻燃尼龙长丝需要进行防熔滴处理，由于该混纺包缠包芯纱的芯采用高强非阻燃尼龙长丝，保证了纱线的高强的性能；而外层采用阻燃防熔滴的尼龙长丝包缠，进一步提高纱线的强力的同时还提高了整个纱线的耐磨性。本发明混纺包缠包芯纱线具有阻燃、抗熔滴、强度高、易染色、抗静电、耐磨、成本低、工序简单、纱线质量优良等优点，特别适用于特种作战方面的需求，还能满足其它工装服等方面的需求。
本发明所提供的高强阻燃抗熔滴耐磨防静电的混纺包缠包芯纱线的制备方法，包括如下步骤：
芳纶纤维、阻燃粘胶纤维和抗静电纤维混合后依次经梳理、并条和粗纱得到粗纱；
将所述粗纱，以非阻燃尼龙长丝为芯，将阻燃尼龙长丝在外层进行缠绕，纺出细纱，再经络筒，即得到所述混纺包缠包芯纱线。
上述的制备方法中，各原料的质量百分比如下：
芳纶纤维15～17％、阻燃尼龙长丝20～25％、非阻燃尼龙长丝8～10％、抗静电纤维2～3％、阻燃粘胶纤维45～55％；具体可为下述任一种：
1)芳纶纤维15～16.5％、阻燃尼龙长丝20～22％、非阻燃尼龙长丝8～9％、抗静电纤维2～2.5％、阻燃粘胶纤维45～50％；
2)芳纶纤维16.5～17％、阻燃尼龙长丝22～25％、非阻燃尼龙长丝9～10％、抗静电纤维2.5～3％、阻燃粘胶纤维50～55％；
3)芳纶纤维16％、阻燃尼龙长丝25％、非阻燃尼龙长丝8％、抗静电纤维3％、阻燃粘胶纤维48％；
4)芳纶纤维15％、阻燃尼龙长丝20％、非阻燃尼龙长丝8％、抗静电纤维2％、阻燃粘胶纤维55％；
5)芳纶纤维16.5％、阻燃尼龙长丝22％、非阻燃尼龙长丝9％、抗静电纤维2.5％、阻燃粘胶纤维50％；
6)芳纶纤维17％、阻燃尼龙长丝25％、非阻燃尼龙长丝10％、抗静电纤维3％、阻燃粘胶纤维45％。
上述的制备方法中，所述芳纶纤维为芳纶1414或芳纶1313与芳纶1414的混合纤维；
所述混合纤维中，所述芳纶1414的质量含量不低于60％。
上述的制备方法中，所述阻燃粘胶纤维选择常规的具有阻燃性能的粘胶纤维即可。
上述的制备方法中，所述抗静电纤维可为有机导电纤维。
上述的制备方法中，所述阻燃尼龙长丝为阻燃尼龙66长丝或阻燃尼龙6长丝；
所述阻燃尼龙长丝的强度为3.5～5cn/dtex；
所述阻燃尼龙长丝中磷含量为4000～6000ppm；
所述非阻燃尼龙长丝为非阻燃尼龙66长丝或非阻燃尼龙6长丝；
所述非阻燃尼龙长丝的强度为7～8cn/dtex。
上述的制备方法中，所述阻燃尼龙长丝经过电子束辐照防熔滴处理；
所述电子束辐照防熔滴处理包括如下步骤：
将所述阻燃尼龙长丝浸轧于含有至少三官能团的化合物的乙醇溶液中，进行电子束辐照，然后经梳理成条；
所述含有至少三官能团的化合物可为丙三醇、季戊四醇、三乙醇胺、三羟甲基丙烷、一缩二丙二醇、木糖醇和山梨醇中任一种；
所述浸轧的处理温度为55～90℃；
经浸轧处理后的所述阻燃尼龙长丝的带液量为50％～200％；
所述电子束辐照进行接枝交联反应，所述电子束辐照的剂量为100～400kgy。
上述的制备方法中，所述梳理的条件如下：
出条速度为550～650m/min，出条重量5～7g/m；
所述并条包括依次进行的一次并条、二次并条和三次并条；
所述并条的条件如下：
出条速度为200～250m/min，出条重量为5～7g/m。
上述的制备方法中，所述粗纱的条件如下：
整理区牵伸倍数控制为1.15～1.2，后牵伸倍数控制为1.2-1.3，主区牵伸倍数控制为6～7，总牵伸倍数为8～9，纺制捻度为60～70t/m的粗纱。
上述的制备方法中，所述细纱的条件如下：
整理区牵伸倍数控制为1.2～1.3，后牵伸倍数控制为1.5～1.6，主区牵伸倍数控制为10～12，总牵伸倍数为20～25，纺制捻度为80～90t/m的细纱，纺出的细纱纱支为26/2～32/2s。
本发明制备的包芯纱线经织造即得到高强阻燃抗融滴防静电面料；“高强”指得是本发明面料具有较高的强度，特别是在同时满足阻燃、抗熔滴、易染色、抗静电、耐磨性能的同时具有高强度。
本发明以芳纶纤维、阻燃粘胶纤维、阻燃尼龙长丝、高强非阻燃尼龙长丝、导电纤维为主体成分，通过混纺纺纱、织造工艺，制备出阻燃抗熔滴的面料，该面料具有阻燃、抗熔滴、强度高、易染色、抗静电、耐磨、成本低、工序简单、纱线质量优良等优点，不仅可以用于特种作战方面的需求，还能满足其它工装服等方面的需求。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中的百分含量均指的是质量百分含量。
实施例1、高强阻燃抗熔滴防静电面料1的制备
1)将芳纶纤维15％(其中芳纶1414纤维占60％)、阻燃粘胶纤维(奥地利兰精公司提供的fr纤维)55％和有机导电纤维(日本中纺公司提供的导电纤维)2％混合均匀，将混合均匀的纤维进行梳理、并条、二次并条、三次并条、粗纱，待用；其中，梳理时的出条速度为550m/min，出条重量为7g/m；并条的出条速度为250m/min，出条重量为5g/m。
2)防熔滴处理：将阻燃尼龙长丝浸轧到丙三醇溶液中，浸轧液的处理温度为90℃，浸轧处理后的阻燃纤维的带液量为50％；进行电子束辐照接枝交联反应，电子束辐照剂量为100kgy，洗干净，最后梳理成条，备用。
3)第二步纺细纱：将纺织好的粗纱，以强力为7cn/dtex、重量为8％高强非阻燃尼龙6长丝为芯；以含磷量为4000ppm，强度为5cn/dtex，重量为20％的阻燃防熔滴尼龙66长丝在外层进行缠绕，纺出需要的细纱，再经络筒工序，得到混纺包芯包缠纱线。其中，粗纱机整理区牵伸倍数控制在1.15，后牵伸倍数控制在1.3，主区牵伸倍数控制在7，总牵伸倍数为9，纺制捻度为70t/m的粗纱；细纱机整理区牵伸倍数控制在1.2，后牵伸倍数控制在1.6，主区牵伸倍数控制在12，总牵伸倍数为25，纺制捻度为90t/m的细纱，最后纺出的细纱纱支为32/2s，然后织布得到面料1。
实施例2、高强阻燃抗熔滴防静电面料2的制备
1)将芳纶纤维17％(其中芳纶1414纤维比例为80％)、阻燃粘胶纤维(奥地利兰精公司提供的fr纤维)45％和有机导电纤维(日本中纺公司提供的导电纤维)3％混合均匀，进行梳理、并条、二次并条、三次并条、粗纱，待用；其中，梳理时的出条速度为650m/min，出条重量为5g/m；并条的出条速度为200m/min，出条重量为7g/m。
2)防熔滴处理：将阻燃尼龙长丝浸轧到季戊四醇溶液中，浸轧液的处理温度为55℃，浸轧处理后的阻燃纤维的带液量为200％；进行电子束辐照接枝交联反应，电子束辐照剂量为400kgy，洗干净，最后梳理成条，备用。
3)第二步纺细纱：将纺织好的粗纱，以强力为8cn/dtex、重量为10％高强非阻燃尼龙66长丝为芯；以含磷量为6000ppm，强度为3.5cn/dtex，重量为25％的阻燃防熔滴尼龙6长丝在外层进行缠绕，纺出需要的细纱，再经络筒工序，得到混纺包芯包缠纱线。其中，粗纱机整理区牵伸倍数控制在1.2，后牵伸倍数控制在1.2，主区牵伸倍数控制在6，总牵伸倍数为8，纺制捻度为60t/m的粗纱；细纱机整理区牵伸倍数控制在1.3，后牵伸倍数控制在1.5，主区牵伸倍数控制在10，总牵伸倍数为20，纺制捻度为80t/m的细纱，最后纺出的细纱纱支为28/2s，然后织布得到面料2。
实施例3、高强阻燃抗熔滴防静电面料3的制备
1)将芳纶纤维16.5％(其中芳纶1414纤维为100％)、阻燃粘胶纤维(奥地利兰精公司提供的fr纤维)50％和有机导电纤维(日本中纺公司提供的导电纤维)2.5％混合均匀，进行梳理、并条、二次并条、三次并条、粗纱，待用；其中，梳理时的出条速度为600m/min，出条重量6g/m；并条的出条速度为230m/min，出条重量为6g/m。
2)防熔滴处理：将阻燃尼龙长丝浸轧到一缩二丙二醇溶液中，浸轧液的处理温度为70℃，浸轧处理后的阻燃纤维的带液量为100％；进行电子束辐照接枝交联反应，电子束辐照剂量为300kgy，洗干净，最后梳理成条，备用。
3)第二步纺细纱：将纺织好的粗纱，以强力为7.5cn/dtex、重量为9％高强非阻燃尼龙6长丝为芯；以含磷量为4500ppm，强度为4cn/dtex，重量为22％的阻燃防熔滴尼龙6长丝在外层进行缠绕，纺出需要的细纱，再经络筒工序，得到混纺包芯包缠纱线。其中，粗纱机整理区牵伸倍数控制在1.17，后牵伸倍数控制在1.25，主区牵伸倍数控制在6.5，总牵伸倍数为8.5，纺制捻度为65t/m的粗纱；细纱机整理区牵伸倍数控制在1.25，后牵伸倍数控制在1.55，主区牵伸倍数控制在11，总牵伸倍数为22，纺制捻度为85t/m的细纱，最后纺出的细纱纱支为30/2s，然后织布得到面料3。
实施例4、高强阻燃抗熔滴防静电面料4的制备
1)将芳纶纤维16％(其中芳纶1414纤维为90％)、阻燃粘胶纤维(奥地利兰精公司提供的fr纤维)48％和有机导电纤维(日本中纺公司提供的导电纤维)3％混合均匀，进行梳条、并条、二次并条、三次并条、粗纱，待用；其中，梳理时的出条速度为600m/min，出条重量为6g/m；并条的出条速度为230m/min，出条重量为6g/m。
2)防熔滴处理：将阻燃尼龙长丝浸轧到三羟甲基丙烷溶液中，浸轧液的处理温度为80℃，浸轧处理后的阻燃纤维的带液量为150％；进行电子束辐照接枝交联反应，电子束辐照剂量为400kgy，洗干净，最后梳理成条，备用。
3)第二步纺细纱：将纺织好的粗纱，以强力为7.5cn/dtex、重量为8％高强非阻燃尼龙66长丝为芯；以含磷量为5500ppm，强度为4cn/dtex，重量为25％的阻燃防熔滴尼龙66长丝在外层进行缠绕，纺出需要的细纱，再经络筒工序，得到混纺包芯包缠纱线。其中，粗纱机整理区牵伸倍数控制在1.17，后牵伸倍数控制在1.25，主区牵伸倍数控制在6.5，总牵伸倍数为8.5，纺制捻度为65t/m的粗纱；细纱机整理区牵伸倍数控制在1.25，后牵伸倍数控制在1.55，主区牵伸倍数控制在11，总牵伸倍数为22，纺制捻度为85t/m的细纱，最后纺出的细纱纱支为26/2s，然后织布得到面料4。
本发明实施例1-4制备的包缠包芯纱线的性能指标如表1中所示。
由表1中的数据可以看出，本发明制备的纱线强力高，条干均匀性好，毛羽少，成纱质量好。
表1包芯包缠纱的性能指标
本发明实施例1-4制备的面料的性能指标如表2中所示。
由表2中的数据可以看出，面料的损毁长度在81mm以下，阴燃续燃时间均在1秒以下，具有非常好的阻燃性能；而且燃烧后的状态是直接碳化，证明具有非常好的抗熔滴性；面料的强度经向大于1510n，纬向大于1030n以上，梯形撕破均大于120以上，表现出非常高强度；染色牢度均在4级以上，染色效果都非常好；面料电荷面密度均小于2μc/㎡，表现出非常好的抗静电性能，耐平磨次数大于4250次以上，具有非常好的耐磨性能。综上，本发明制备的面料具有阻燃、抗熔滴、强度高、易染色、耐磨、抗静电等优异性能。
表2面料性能测试