一种防紫外线多效高强度锦纶化纤的制备工艺的制作方法

本发明涉及化纤制备技术领域，更具体地说，涉及一种防紫外线多效高强度锦纶化纤的制备工艺。

背景技术：

锦纶即聚酰胺纤维，国外称之为nylon(尼龙)，是世界上第一种实现工业化的纤维，于1938年开始工业化生产。锦纶纤维因具有强度较高、耐磨性优异等优点广泛用于服饰用纺织品和产业纺织品等领域。

锦纶纤维的优良服饰性已被消费者广泛认可，锦纶纤维具有较高强度，较高弹性，良好的染色性能等特点。但锦纶纤维防紫外线能力比较差，日光中的紫外线能够透过锦纶织物对人体皮肤产生一定的伤害。近年来，随着臭氧层空洞的日益增大，太阳光中照射到地面的紫外线也逐渐增多。紫外线不仅能导致人们的肤色变黑，还能引起人的皮肤癌以及白内障等疾病。随着人们生活水平的不断提高，人们对自身的健康越来越重视，防紫外线纺织品日益得到人们的青睐。

目前的防紫外线织物主要是通过前处理和后整理两种途径实现，后整理多用于天然纤维但其耐洗性差。合成纤维的防紫外线功能主要通过纺丝过程中加入一些无机纳米紫外线屏蔽剂来实现，这种方法制得的防紫外线纤维所制备的织物具有良好的防紫外线效果，且耐洗性优异，但是目前无机纳米紫外线屏蔽剂的处理手段极其复杂，添加过多导致成本增加的同时，分散性变差，进而影响到纤维质量，添加过少则导致紫外线防护效果不佳，且目前的无机纳米紫外线屏蔽剂功能单一，大多只能起到紫外线屏蔽作用，适用性较差。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种防紫外线多效高强度锦纶化纤的制备工艺，它可以实现通过以低成本的贝壳为载体，在进行清洗煅烧后研磨成粉，利用简单改性后制得特殊的磁性防紫外线剂，兼具纳米二氧化钛的高效紫外线屏蔽作用和纳米氧化铁的磁性，并将磁性防紫外线剂进行加热雾化后，在雾化改性装置内对贝壳粉在高温高压的条件下进行改性，增加贝壳粉中氢氧化钙的含量，增大贝壳粉的孔隙及比表面积，从而提升贝壳粉的自身性能，同时负载上磁性防紫外线剂，利用其多孔双螺旋的微观结构特点，相互结合优势大幅提升对紫外线的散射和反射效果，同时以贝壳粉作为载体可以在纺丝时全面分散，并利用磁性吸附的特性来提高纤维丝之间的抱合性，不易出现毛丝，提高纤维质量，还可以发挥贝壳粉吸附异味和有害气体、抗菌抑菌、释放负离子、透气性好的优点，从而制得一种防紫外线多效高强度锦纶化纤。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种防紫外线多效高强度锦纶化纤的制备工艺，包括以下步骤：

s1、筛选孔径较大的干净贝壳，并经过初步粉碎，随后依次对贝壳进行酸洗和碱洗，自然晾干；

s2、取晾干后的贝壳投入至煅烧炉内，煅烧温度控制在400-450℃，煅烧时间控制在8-12h，煅烧结束后取出后研磨成粒径为2000-3000目的贝壳粉；

s3、按1:0.5-0.8的比例称取纳米二氧化钛和纳米氧化铁经过偶联剂改性后，与去离子水混合，并超声分散30-60min后制成磁性防紫外线剂；

s4、将步骤s2中制得的贝壳粉均匀平摊至雾化改性装置内，然后对步骤s3中制得的磁性防紫外线剂进行加热并雾化，对贝壳粉进行改性，得到多效贝壳粉；

s5、取多效贝壳粉与聚酰胺切片混合，质量比为1:0.6-2.8，混合物在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，干燥得到多效功能母粒；

s6、取多效功能母粒与聚酰胺切片共混，质量比为1:0.2-0.4，在螺杆挤出机中加热熔融，从纺丝箱体的喷丝口挤出形成锦纶长丝；

s7、锦纶长丝经过上油系统进行上油作业，上油系统均匀恒定的对丝条进行上油，然后进入卷绕间，经分丝罗拉换向、分丝，接着进行牵伸和热定型；

s8、对定型后的锦纶纤维进行平衡拉伸，最后通过卷绕作业使丝条均匀有规则地绕成一定形状和容量的卷装，形成包装成品。

进一步的，所述步骤s1中贝壳的酸洗和碱洗分别采用5％的盐酸溶液和5％的烧碱溶液，且清洗时间均不低于30min，充分除去可能影响到贝壳品质和纤维品质的异物和污浊。

进一步的，所述雾化改性装置包括密封箱体，所述密封箱体内上侧安装有进液管，所述进液管下端安装有多个均匀分布的雾化喷头，所述密封箱体左右任一侧安装有氮气输入管，所述进液管下侧设有固定安装于密封箱体内侧壁上的复合助分散膜，所述复合助分散膜下侧设有相匹配的同步板，所述密封箱体内底壁上安装有一对液压杆，且液压杆的输出端与同步板下端固定连接，所述同步板上端固定连接有多个均匀分布的异长顶针，所述异长顶针上端固定板连接有冲击助散球，可以在氮气保护的氛围下，营造出高温高压的安全氛围，将雾化后的磁性防紫外线剂与在空间中立体分散的贝壳粉进行充分挤压和接触，实现磁性防紫外线剂对贝壳粉的改性和贝壳粉对磁性防紫外线剂的负载，不仅相辅相成一方面提高贝壳粉自身性能，另一方面可以利用结构特点辅助提高磁性防紫外线剂的紫外线屏蔽作用，同时助于其在熔融纺丝时进行分散。

进一步的，所述氮气输入管靠近复合助分散膜一端固定连通有空间吹风盒，所述空间吹风盒远离氮气输入管一端开设有多个均匀分布的吹气孔，且吹气孔呈内小外大的喇叭状，一方面提高氮气保护氛围进行加压，提高磁性防紫外线剂与贝壳粉的接触充分性，另一方面可以利用氮气对在空间内立体分散的贝壳粉进行进一步的分散，促使其分散更为彻底，与磁性防紫外线剂的接触更为充分无死角。

进一步的，所述异长顶针的长度分布不均，所述冲击助散球采用弱磁性材料制成，且处于不同的水平高度，一方面冲击助散球可以辅助磁性防紫外线剂进行分散，并吸引其向复合助分散膜上的贝壳粉靠近接触，另一方面高度不一致可以使得在作用于复合助分散膜上，使得复合助分散膜弹起贝壳粉的高度也不一致，方便贝壳粉在空间内进行立体分散。

进一步的，所述复合助分散膜包括弹性水囊层和粘贴于弹性水囊层上端的多个密集分布的弹性振片，且弹性振片与下侧的冲击助散球相互对应，所述弹性水囊层内填充有电流变液，弹性振片全面覆盖在弹性水囊层上，保证冲击助散球可以作用于弹性振片区域的全部贝壳粉，提高贝壳粉分散的充分性，不易出现遗漏现象，弹性水囊层则利用电流变液在电场作用下实现软硬变化，变软时其可以在冲击助散球的作用下弹起贝壳粉进行分散，变硬时可以充当平板避免在高压环境下出现向下膨胀的现象，从而保持高压状态和改性的充分性。

进一步的，所述步骤s5中多效功能母粒的熔融温度为250-280℃，挤出压力为6-7mpa，经80-100℃、真空度0.035-0.35×104pa的条件真空干燥18-24h。

进一步的，所述步骤s6中螺杆挤出机的螺杆温度为240-270℃，纺丝箱体的温度为240-270℃，侧吹风的温度为16-25℃，侧吹风的风速为0.45-0.65m/s。

进一步的，所述步骤s7中上油控制在0.5％-1.8％之间，且采用锦纶普通纺长丝油剂，若含油过高，纤维原丝在碳化时容易产生过多的粉末，从而造成碳化炉中相关设备的堵塞，同时影响纤维的强度，达不到使用要求，若含油量过低，则使纤维原丝生产的可纺性降低，影响纤维原丝的产量，造成生产控制成本高。

进一步的，所述步骤s6中的纺丝速度为1500-1850m/min，所述步骤s7中牵伸倍数为5倍，牵伸速度为650-700m/min。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现通过以低成本的贝壳为载体，在进行清洗煅烧后研磨成粉，利用简单改性后制得特殊的磁性防紫外线剂，兼具纳米二氧化钛的高效紫外线屏蔽作用和纳米氧化铁的磁性，并将磁性防紫外线剂进行加热雾化后，在雾化改性装置内对贝壳粉在高温高压的条件下进行改性，增加贝壳粉中氢氧化钙的含量，增大贝壳粉的孔隙及比表面积，从而提升贝壳粉的自身性能，同时负载上磁性防紫外线剂，利用其多孔双螺旋的微观结构特点，相互结合优势大幅提升对紫外线的散射和反射效果，同时以贝壳粉作为载体可以在纺丝时全面分散，并利用磁性吸附的特性来提高纤维丝之间的抱合性，不易出现毛丝，提高纤维质量，还可以发挥贝壳粉吸附异味和有害气体、抗菌抑菌、释放负离子、透气性好的优点，从而制得一种防紫外线多效高强度锦纶化纤。

(2)本发明的雾化改性装置可以在氮气保护的氛围下，营造出高温高压的安全氛围，将雾化后的磁性防紫外线剂与在空间中立体分散的贝壳粉进行充分挤压和接触，实现磁性防紫外线剂对贝壳粉的改性和贝壳粉对磁性防紫外线剂的负载，不仅相辅相成一方面提高贝壳粉自身性能，另一方面可以利用结构特点辅助提高磁性防紫外线剂的紫外线屏蔽作用，同时助于其在熔融纺丝时进行分散。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明雾化改性装置的结构示意图；

图3为本发明复合助分散膜的结构示意图；

图4为本发明空间吹风盒的结构示意图。

图中标号说明：

1密封箱体、2进液管、3雾化喷头、4氮气输入管、5液压杆、6同步板、7异长顶针、8冲击助散球、9复合助分散膜、901弹性水囊层、902弹性振片、10空间吹风盒、11吹气孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种防紫外线多效高强度锦纶化纤的制备工艺，包括以下步骤：

s1、筛选孔径较大的干净贝壳，并经过初步粉碎，随后依次对贝壳进行酸洗和碱洗，自然晾干；

s2、取晾干后的贝壳投入至煅烧炉内，煅烧温度控制在400℃，煅烧时间控制在8h，煅烧结束后取出后研磨成粒径为2000-3000目的贝壳粉；

s3、按1:0.5的比例称取纳米二氧化钛和纳米氧化铁经过偶联剂改性后，与去离子水混合，并超声分散30min后制成磁性防紫外线剂；

s4、将步骤s2中制得的贝壳粉均匀平摊至雾化改性装置内，然后对步骤s3中制得的磁性防紫外线剂进行加热并雾化，对贝壳粉进行改性，得到多效贝壳粉；

s5、取多效贝壳粉与聚酰胺切片混合，质量比为1:0.6，混合物在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，干燥得到多效功能母粒；

s6、取多效功能母粒与聚酰胺切片共混，质量比为1:0.2，在螺杆挤出机中加热熔融，从纺丝箱体的喷丝口挤出形成锦纶长丝；

s7、锦纶长丝经过上油系统进行上油作业，上油系统均匀恒定的对丝条进行上油，然后进入卷绕间，经分丝罗拉换向、分丝，接着进行牵伸和热定型；

s8、对定型后的锦纶纤维进行平衡拉伸，最后通过卷绕作业使丝条均匀有规则地绕成一定形状和容量的卷装，形成包装成品。

步骤s1中贝壳的酸洗和碱洗分别采用5％的盐酸溶液和5％的烧碱溶液，且清洗时间均不低于30min，充分除去可能影响到贝壳品质和纤维品质的异物和污浊。

请参阅图2，雾化改性装置包括密封箱体1，密封箱体1内上侧安装有进液管2，进液管2下端安装有多个均匀分布的雾化喷头3，密封箱体1左右任一侧安装有氮气输入管4，进液管2下侧设有固定安装于密封箱体1内侧壁上的复合助分散膜9，复合助分散膜9下侧设有相匹配的同步板6，密封箱体1内底壁上安装有一对液压杆5，且液压杆5的输出端与同步板6下端固定连接，同步板6上端固定连接有多个均匀分布的异长顶针7，异长顶针7上端固定板连接有冲击助散球8，可以在氮气保护的氛围下，营造出高温高压的安全氛围，将雾化后的磁性防紫外线剂与在空间中立体分散的贝壳粉进行充分挤压和接触，实现磁性防紫外线剂对贝壳粉的改性和贝壳粉对磁性防紫外线剂的负载，不仅相辅相成一方面提高贝壳粉自身性能，另一方面可以利用结构特点辅助提高磁性防紫外线剂的紫外线屏蔽作用，同时助于其在熔融纺丝时进行分散。

请参阅图3，复合助分散膜9包括弹性水囊层901和粘贴于弹性水囊层901上端的多个密集分布的弹性振片902，且弹性振片902与下侧的冲击助散球8相互对应，弹性水囊层901内填充有电流变液，弹性振片902全面覆盖在弹性水囊层901上，保证冲击助散球8可以作用于弹性振片902区域的全部贝壳粉，提高贝壳粉分散的充分性，不易出现遗漏现象，弹性水囊层901则利用电流变液在电场作用下实现软硬变化，变软时其可以在冲击助散球8的作用下弹起贝壳粉进行分散，变硬时可以充当平板避免在高压环境下出现向下膨胀的现象，从而保持高压状态和改性的充分性。

请参阅图4，氮气输入管4靠近复合助分散膜9一端固定连通有空间吹风盒10，空间吹风盒10远离氮气输入管4一端开设有多个均匀分布的吹气孔11，且吹气孔11呈内小外大的喇叭状，一方面提高氮气保护氛围进行加压，提高磁性防紫外线剂与贝壳粉的接触充分性，另一方面可以利用氮气对在空间内立体分散的贝壳粉进行进一步的分散，促使其分散更为彻底，与磁性防紫外线剂的接触更为充分无死角。

异长顶针7的长度分布不均，冲击助散球8采用弱磁性材料制成，且处于不同的水平高度，一方面冲击助散球8可以辅助磁性防紫外线剂进行分散，并吸引其向复合助分散膜9上的贝壳粉靠近接触，另一方面高度不一致可以使得在作用于复合助分散膜9上，使得复合助分散膜9弹起贝壳粉的高度也不一致，方便贝壳粉在空间内进行立体分散。

步骤s5中多效功能母粒的熔融温度为250℃，挤出压力为6mpa，经80℃、真空度0.035×104pa的条件真空干燥18h。

步骤s6中螺杆挤出机的螺杆温度为240℃，纺丝箱体的温度为240℃，侧吹风的温度为16℃，侧吹风的风速为0.45m/s。

步骤s7中上油控制在0.5％-1.8％之间，且采用锦纶普通纺长丝油剂，若含油过高，纤维原丝在碳化时容易产生过多的粉末，从而造成碳化炉中相关设备的堵塞，同时影响纤维的强度，达不到使用要求，若含油量过低，则使纤维原丝生产的可纺性降低，影响纤维原丝的产量，造成生产控制成本高。

步骤s6中的纺丝速度为1500m/min，步骤s7中牵伸倍数为5倍，牵伸速度为650m/min。

实施例2：

请参阅图1，一种防紫外线多效高强度锦纶化纤的制备工艺，包括以下步骤：

s1、筛选孔径较大的干净贝壳，并经过初步粉碎，随后依次对贝壳进行酸洗和碱洗，自然晾干；

s2、取晾干后的贝壳投入至煅烧炉内，煅烧温度控制在420℃，煅烧时间控制在10h，煅烧结束后取出后研磨成粒径为2000-3000目的贝壳粉；

s3、按1:0.6的比例称取纳米二氧化钛和纳米氧化铁经过偶联剂改性后，与去离子水混合，并超声分散45min后制成磁性防紫外线剂；

s4、将步骤s2中制得的贝壳粉均匀平摊至雾化改性装置内，然后对步骤s3中制得的磁性防紫外线剂进行加热并雾化，对贝壳粉进行改性，得到多效贝壳粉；

s5、取多效贝壳粉与聚酰胺切片混合，质量比为1:1.5，混合物在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，干燥得到多效功能母粒；

s6、取多效功能母粒与聚酰胺切片共混，质量比为1:0.3，在螺杆挤出机中加热熔融，从纺丝箱体的喷丝口挤出形成锦纶长丝；

s7、锦纶长丝经过上油系统进行上油作业，上油系统均匀恒定的对丝条进行上油，然后进入卷绕间，经分丝罗拉换向、分丝，接着进行牵伸和热定型；

s8、对定型后的锦纶纤维进行平衡拉伸，最后通过卷绕作业使丝条均匀有规则地绕成一定形状和容量的卷装，形成包装成品。

步骤s5中多效功能母粒的熔融温度为260℃，挤出压力为7mpa，经90℃、真空度0.2×104pa的条件真空干燥20h。

步骤s6中螺杆挤出机的螺杆温度为255℃，纺丝箱体的温度为250℃，侧吹风的温度为20℃，侧吹风的风速为0.55m/s。

步骤s6中的纺丝速度为1700m/min，步骤s7中牵伸倍数为5倍，牵伸速度为680m/min。

其余部分与实施例1保持一致。

实施例3：

请参阅图1，一种防紫外线多效高强度锦纶化纤的制备工艺，包括以下步骤：

s1、筛选孔径较大的干净贝壳，并经过初步粉碎，随后依次对贝壳进行酸洗和碱洗，自然晾干；

s2、取晾干后的贝壳投入至煅烧炉内，煅烧温度控制在450℃，煅烧时间控制在12h，煅烧结束后取出后研磨成粒径为2000-3000目的贝壳粉；

s3、按1:0.8的比例称取纳米二氧化钛和纳米氧化铁经过偶联剂改性后，与去离子水混合，并超声分散60min后制成磁性防紫外线剂；

s4、将步骤s2中制得的贝壳粉均匀平摊至雾化改性装置内，然后对步骤s3中制得的磁性防紫外线剂进行加热并雾化，对贝壳粉进行改性，得到多效贝壳粉；

s5、取多效贝壳粉与聚酰胺切片混合，质量比为1:2.8，混合物在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，干燥得到多效功能母粒；

s6、取多效功能母粒与聚酰胺切片共混，质量比为1:0.4，在螺杆挤出机中加热熔融，从纺丝箱体的喷丝口挤出形成锦纶长丝；

s7、锦纶长丝经过上油系统进行上油作业，上油系统均匀恒定的对丝条进行上油，然后进入卷绕间，经分丝罗拉换向、分丝，接着进行牵伸和热定型；

s8、对定型后的锦纶纤维进行平衡拉伸，最后通过卷绕作业使丝条均匀有规则地绕成一定形状和容量的卷装，形成包装成品。

步骤s5中多效功能母粒的熔融温度为280℃，挤出压力为7mpa，经100℃、真空度0.35×104pa的条件真空干燥24h。

步骤s6中螺杆挤出机的螺杆温度为270℃，纺丝箱体的温度为270℃，侧吹风的温度为25℃，侧吹风的风速为0.65m/s。

步骤s6中的纺丝速度为1850m/min，步骤s7中牵伸倍数为5倍，牵伸速度为700m/min。

其余部分与实施例1保持一致。

本发明可以实现通过以低成本的贝壳为载体，在进行清洗煅烧后研磨成粉，利用简单改性后制得特殊的磁性防紫外线剂，兼具纳米二氧化钛的高效紫外线屏蔽作用和纳米氧化铁的磁性，并将磁性防紫外线剂进行加热雾化后，在雾化改性装置内对贝壳粉在高温高压的条件下进行改性，增加贝壳粉中氢氧化钙的含量，增大贝壳粉的孔隙及比表面积，从而提升贝壳粉的自身性能，同时负载上磁性防紫外线剂，利用其多孔双螺旋的微观结构特点，相互结合优势大幅提升对紫外线的散射和反射效果，同时以贝壳粉作为载体可以在纺丝时全面分散，并利用磁性吸附的特性来提高纤维丝之间的抱合性，不易出现毛丝，提高纤维质量，还可以发挥贝壳粉吸附异味和有害气体、抗菌抑菌、释放负离子、透气性好的优点，从而制得一种防紫外线多效高强度锦纶化纤。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。