一种含金属纤维的复合纱线及其生产工艺的制作方法

文档序号:26265305发布日期:2021-08-13 19:17阅读:271来源:国知局

本发明涉及纺织技术领域,具体涉及一种含金属纤维的复合纱线及其生产工艺。



背景技术:

纱线是具有不同捻度和束状纤维的集合体,能够充分发挥各种纺织纤维的性能特点,其也是用于纺织的基本结构单元,因此,提高纤维纱线的性能对纺织品的多样化和附加值的提升具有重要的意义;

通过后整理及混纺的方法可以获得不同功能的纱线,其中,混纺具有过程绿色、工艺多样、的特点,已成为获得功能性纱线最主要的方法,将不同性能及结构特点的纤维通过梳理、加捻等工艺过程可以得到混纺纱线,不同种类的纤维能够以多种方式稳定地分布在纱线中,从而赋予单一种类纤维纺纱线不具有的多功能特点;

金属有机骨架材料是一种将无机与有机结合的多孔有机配合物,可以形成不同的框架孔隙结构,从而表现出优异的选择性吸附、催化、传感等性能,在去毒、防护方面表现出应用潜力,长期以来优化金属有机骨架材料的宏观形态结构实现其高效应用一直是研究者们努力的方向;

而现有的金属纤维复合纱线制得的布匹在使用过程受到摩擦易在表面蓄积电荷产生静电,在一些特殊环境下静电会产生火灾或爆炸,使得使用的安全性较低,且复合纱线自身阻燃性较差,使得金属纤维复合纱线的市场前景较差;

针对上述的技术缺陷,现提出一种解决方案。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种含金属纤维的复合纱线及其生产工艺。

本发明要解决的技术问题是:现有的金属纤维复合纱线制得的布匹在使用过程受到摩擦易在表面蓄积电荷产生静电,在一些特殊环境下静电会产生火灾或爆炸,使得使用的安全性较低,且复合纱线自身阻燃性较差,使得金属纤维复合纱线的市场前景较差的情况。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

一种含金属纤维的复合纱线,由聚酰胺纤维、纱线、金属纤维并条制成;

所述的聚酰胺纤维有如下步骤制成:

将聚酰胺6切片和强化填料混合,在温度为230-240℃的条件下,进行挤出纺丝,制得聚酰胺纤维。

进一步的,所述的金属纤维为直径0.008mm的不锈钢纤维。

进一步的,所述的强化填料由如下步骤制成:

步骤a1:将去离子水、氢氧化钠、3,5-二硝基甲苯加入反应釜中,在转速为200-300r/min的条件下,进行搅拌10-15min后,加入雷尼镍,在温度为90-95℃的条件下,加入水合肼,进行反应2-3h,制得中间体1,将中间体1和去离子水加入反应釜中,在转速为150-200r/min,温度为25-30℃的条件下,进行搅拌并滴加硫酸溶液和甲基异丁基酮,加入完毕后,降温至温度为0℃,滴加亚硝酸钠溶液,滴加时间1-1.5h,滴加完毕后升温至温度为50-55℃,进行反应2-3h,制得中间体2;

反应过程如下:

步骤a2:将中间体2、氮-溴代丁二酰亚胺、过氧化苯甲酰、四氯化碳加入反应釜,在温度为80-90℃的条件下,进行反应8-10h,制得中间体3,将中间体3、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵加入反应釜中,进行回流反应2-3h,制得中间体4,将三聚氯氰溶于丙酮中,加入中间体4和醋酸钠,在转速为200-300r/min,温度为0-5℃的条件下,进行搅拌3-5h,制得中间体5,将中间体5、环氧乙烷、氢氧化钠溶液加入反应釜中,在温度为120-150℃的条件下,进行反应5-8h,制得中间体6;

反应过程如下:

步骤a3:将4-甲氧苯基膦酰二氯、氢溴酸、醋酸加入反应釜中,进行回流反应2-3h,制得中间体7,将中间体6、中间体7、四氢呋喃、醋酸钠加入反应釜中,在转速为200-300r/min,温度为40-50℃的条件下,进行反应3-5h,制得中间体8,将中间体8、三乙胺、苯二胺、甲苯加入反应釜中,在温度为20℃的条件下,进行反应2-3h,制得中间体9;

反应过程如下:

步骤a4:将2-苯基-1,3-丙二醇和三氯氧磷加入反应釜中,在转速为150-200r/min,温度为80-85℃的条件下,进行搅拌至没有氯化氢产生,制得中间体10,将中间体9、中间体10、三乙胺、四氢呋喃加入反应釜中,在温度为20-30℃的条件下,进行反应3-5h后,加入乙二胺,在温度为80-90℃的条件下,进行反应4-5h,制得中间体11;

反应过程如下:

步骤a5:将氧化石墨烯分散在去离子水中,加入中间体11和1-羟基苯并三唑,在转速为150-200r/min,温度为30-35℃的条件下,进行反应3-5h,制得改性石墨烯,将改性石墨烯分散在二甲苯中,加入去离子水、十二烷基苯磺酸钠、苯胺,在转速为200-300r/min,温度为0℃的条件下,进行混合并加入过硫酸铵、对苯磺酸、盐酸,进行反应8-10h后,过滤去除滤液,将滤饼烘干制得强化填料。

进一步的,步骤a1所述的去离子水、氢氧化钠、3,5-二硝基甲苯、雷尼镍、水合肼的用量比为100ml:5g:1.2g:35g,水合肼的质量分数为25%,中间体1、去离子水、硫酸溶液、甲基异丁基酮、亚硝酸钠溶液的用量比为3.2g:30ml:5ml:6g:10ml,硫酸溶液质量分数为60%,亚硝酸钠溶液质量分数为25%。

进一步的,步骤a2所述的中间体2、氮-溴代丁二酰亚胺、过氧化苯甲酰、四氯化碳的用量比为0.1mol:0.15ol:0.26g:300ml,中间体3、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵的用量比为3.8g:6.7g:100ml:5ml,三聚氯氰、中间体4、醋酸钠的用量摩尔比为1:1:1.2,中间体5、环氧乙烷、氢氧化钠溶液的用量比为0.01mol:0.01mol:20ml。

进一步的,步骤a3所述的4-甲氧苯基膦酰二氯、氢溴酸、醋酸的用量比为1.5g:3g:20ml,中间体6、中间体7、四氢呋喃、醋酸钠的用量比为0.01mol:0.01mol:50ml:0.012mol,中间体8、三乙胺、苯二胺、甲苯的用量比为0.05mol:18ml:0.1mol:20ml。

进一步的,步骤a4所述的2-苯基-1,3-丙二醇和三氯氧磷的用量摩尔比为1:1.5,中间体9、中间体10、三乙胺、四氢呋喃、乙二胺的用量比为0.05mol:0.05mol:18ml:30ml:0.06mol。

进一步的,步骤a5所述的氧化石墨烯、中间体11、1-羟基苯并三唑的用量质量比为5:1.3:1,改性石墨烯、甲苯、去离子水、十二烷基苯磺酸钠、苯胺、过硫酸铵、对苯磺酸、盐酸的用量质量比为0.2:20:60:2:0.43:1.2:0.5:0.82。

该种含金属纤维的复合纱线的生产工艺,包括如下步骤:

将聚酰胺纤维、纱线、金属纤维以根数比1:5:1并条制成复合纱线。

本发明的有益效果:

本发明制备的一种含金属纤维的复合纱线,通过聚酰胺纤维、纱线、金属纤维并条制成,在制备聚酰胺纤维的过程中制备了一种强化填料,该强化填料以3,5-二硝基甲苯为原料用雷尼镍进行处理,制得中间体1,将中间体1进一步的处理,制得中间体2,再将中间体2与氮-溴代丁二酰亚胺进行反应,制得中间体3,将中间体3进一步的处理,制得中间体4,将中间体4与三聚氯氰进行反应,制得中间体5,将中间体5和环氧乙烷进行反应,制得中间体6,将中间体6和中间体7进行反应,制得中间体8,将中间体8和苯二胺进行反应,制得中间体9,再将中间体9、中间体10、乙二胺通过温度控制,制得中间体11,将氧化石墨烯与中间体11,在1-羟基苯并三唑作用下,氧化石墨烯表面的羧基与中间体11上氨基发生脱水缩合,制得改性石墨烯,再用苯胺处理改性石墨烯,使得聚苯胺包覆在改性石墨烯表面,制得强化填料,该强化填料含有亲水基团和亲油基团,复合在中聚酰胺纤维中时亲油基团位于纤维内部,亲水基团在空气中取向排列,吸收空气中的水分,形成均匀分布的导电液,防止了静电蓄积,在复合纱线燃烧时强化填料表面的磷的含氧酸在催化含羟基化合物脱水成碳,进而在材料的表面产生焦炭层,焦炭层能够隔氧、隔热进而使得火焰熄灭,使得复合纱线出的复合纱线具有很好的抗静电性和阻燃性。

具体实施方式

下面将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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1:

一种含金属纤维的复合纱线,由聚酰胺纤维、纱线、金属纤维并条制成;

聚酰胺纤维有如下步骤制成:

将聚酰胺6切片和强化填料混合,在温度为230℃的条件下,进行挤出纺丝,制得聚酰胺纤维。

强化填料由如下步骤制成:

步骤a1:将去离子水、氢氧化钠、3,5-二硝基甲苯加入反应釜中,在转速为200r/min的条件下,进行搅拌10min后,加入雷尼镍,在温度为90℃的条件下,加入水合肼,进行反应2h,制得中间体1,将中间体1和去离子水加入反应釜中,在转速为150r/min,温度为25℃的条件下,进行搅拌并滴加硫酸溶液和甲基异丁基酮,加入完毕后,降温至温度为0℃,滴加亚硝酸钠溶液,滴加时间1h,滴加完毕后升温至温度为50℃,进行反应2h,制得中间体2;

步骤a2:将中间体2、氮-溴代丁二酰亚胺、过氧化苯甲酰、四氯化碳加入反应釜,在温度为80℃的条件下,进行反应8h,制得中间体3,将中间体3、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵加入反应釜中,进行回流反应2h,制得中间体4,将三聚氯氰溶于丙酮中,加入中间体4和醋酸钠,在转速为200r/min,温度为0℃的条件下,进行搅拌3h,制得中间体5,将中间体5、环氧乙烷、氢氧化钠溶液加入反应釜中,在温度为120℃的条件下,进行反应5h,制得中间体6;

步骤a3:将4-甲氧苯基膦酰二氯、氢溴酸、醋酸加入反应釜中,进行回流反应2h,制得中间体7,将中间体6、中间体7、四氢呋喃、醋酸钠加入反应釜中,在转速为200r/min,温度为40℃的条件下,进行反应3h,制得中间体8,将中间体8、三乙胺、苯二胺、甲苯加入反应釜中,在温度为20℃的条件下,进行反应2h,制得中间体9;

步骤a4:将2-苯基-1,3-丙二醇和三氯氧磷加入反应釜中,在转速为150r/min,温度为80℃的条件下,进行搅拌至没有氯化氢产生,制得中间体10,将中间体9、中间体10、三乙胺、四氢呋喃加入反应釜中,在温度为20℃的条件下,进行反应3h后,加入乙二胺,在温度为80℃的条件下,进行反应4h,制得中间体11;

步骤a5:将氧化石墨烯分散在去离子水中,加入中间体11和1-羟基苯并三唑,在转速为150r/min,温度为30℃的条件下,进行反应3h,制得改性石墨烯,将改性石墨烯分散在二甲苯中,加入去离子水、十二烷基苯磺酸钠、苯胺,在转速为200r/min,温度为0℃的条件下,进行混合并加入过硫酸铵、对苯磺酸、盐酸,进行反应8h后,过滤去除滤液,将滤饼烘干制得强化填料。

实施例2:

一种含金属纤维的复合纱线,由聚酰胺纤维、纱线、金属纤维并条制成;

聚酰胺纤维有如下步骤制成:

将聚酰胺6切片和强化填料混合,在温度为230℃的条件下,进行挤出纺丝,制得聚酰胺纤维。

强化填料由如下步骤制成:

步骤a1:将去离子水、氢氧化钠、3,5-二硝基甲苯加入反应釜中,在转速为300r/min的条件下,进行搅拌10min后,加入雷尼镍,在温度为95℃的条件下,加入水合肼,进行反应2h,制得中间体1,将中间体1和去离子水加入反应釜中,在转速为200r/min,温度为25℃的条件下,进行搅拌并滴加硫酸溶液和甲基异丁基酮,加入完毕后,降温至温度为0℃,滴加亚硝酸钠溶液,滴加时间1.5h,滴加完毕后升温至温度为50℃,进行反应3h,制得中间体2;

步骤a2:将中间体2、氮-溴代丁二酰亚胺、过氧化苯甲酰、四氯化碳加入反应釜,在温度为80℃的条件下,进行反应10h,制得中间体3,将中间体3、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵加入反应釜中,进行回流反应2h,制得中间体4,将三聚氯氰溶于丙酮中,加入中间体4和醋酸钠,在转速为200-300r/min,温度为5℃的条件下,进行搅拌3h,制得中间体5,将中间体5、环氧乙烷、氢氧化钠溶液加入反应釜中,在温度为150℃的条件下,进行反应5h,制得中间体6;

步骤a3:将4-甲氧苯基膦酰二氯、氢溴酸、醋酸加入反应釜中,进行回流反应3h,制得中间体7,将中间体6、中间体7、四氢呋喃、醋酸钠加入反应釜中,在转速为200r/min,温度为50℃的条件下,进行反应3h,制得中间体8,将中间体8、三乙胺、苯二胺、甲苯加入反应釜中,在温度为20℃的条件下,进行反应3h,制得中间体9;

步骤a4:将2-苯基-1,3-丙二醇和三氯氧磷加入反应釜中,在转速为150r/min,温度为85℃的条件下,进行搅拌至没有氯化氢产生,制得中间体10,将中间体9、中间体10、三乙胺、四氢呋喃加入反应釜中,在温度为20℃的条件下,进行反应5h后,加入乙二胺,在温度为80℃的条件下,进行反应5h,制得中间体11;

步骤a5:将氧化石墨烯分散在去离子水中,加入中间体11和1-羟基苯并三唑,在转速为150r/min,温度为35℃的条件下,进行反应3h,制得改性石墨烯,将改性石墨烯分散在二甲苯中,加入去离子水、十二烷基苯磺酸钠、苯胺,在转速为300r/min,温度为0℃的条件下,进行混合并加入过硫酸铵、对苯磺酸、盐酸,进行反应8h后,过滤去除滤液,将滤饼烘干制得强化填料。

实施例3:

一种含金属纤维的复合纱线,由聚酰胺纤维、纱线、金属纤维并条制成;

聚酰胺纤维有如下步骤制成:

将聚酰胺6切片和强化填料混合,在温度为240℃的条件下,进行挤出纺丝,制得聚酰胺纤维。

强化填料由如下步骤制成:

步骤a1:将去离子水、氢氧化钠、3,5-二硝基甲苯加入反应釜中,在转速为200r/min的条件下,进行搅拌15min后,加入雷尼镍,在温度为90℃的条件下,加入水合肼,进行反应2-3h,制得中间体1,将中间体1和去离子水加入反应釜中,在转速为200r/min,温度为25℃的条件下,进行搅拌并滴加硫酸溶液和甲基异丁基酮,加入完毕后,降温至温度为0℃,滴加亚硝酸钠溶液,滴加时间1.5h,滴加完毕后升温至温度为50℃,进行反应3h,制得中间体2;

步骤a2:将中间体2、氮-溴代丁二酰亚胺、过氧化苯甲酰、四氯化碳加入反应釜,在温度为80℃的条件下,进行反应10h,制得中间体3,将中间体3、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵加入反应釜中,进行回流反应2h,制得中间体4,将三聚氯氰溶于丙酮中,加入中间体4和醋酸钠,在转速为300r/min,温度为0℃的条件下,进行搅拌5h,制得中间体5,将中间体5、环氧乙烷、氢氧化钠溶液加入反应釜中,在温度为120℃的条件下,进行反应8h,制得中间体6;

步骤a3:将4-甲氧苯基膦酰二氯、氢溴酸、醋酸加入反应釜中,进行回流反应2h,制得中间体7,将中间体6、中间体7、四氢呋喃、醋酸钠加入反应釜中,在转速为300r/min,温度为40℃的条件下,进行反应5h,制得中间体8,将中间体8、三乙胺、苯二胺、甲苯加入反应釜中,在温度为20℃的条件下,进行反应2h,制得中间体9;

步骤a4:将2-苯基-1,3-丙二醇和三氯氧磷加入反应釜中,在转速为200r/min,温度为80℃的条件下,进行搅拌至没有氯化氢产生,制得中间体10,将中间体9、中间体10、三乙胺、四氢呋喃加入反应釜中,在温度为30℃的条件下,进行反应3-5h后,加入乙二胺,在温度为80℃的条件下,进行反应5h,制得中间体11;

步骤a5:将氧化石墨烯分散在去离子水中,加入中间体11和1-羟基苯并三唑,在转速为150r/min,温度为35℃的条件下,进行反应3h,制得改性石墨烯,将改性石墨烯分散在二甲苯中,加入去离子水、十二烷基苯磺酸钠、苯胺,在转速为300r/min,温度为0℃的条件下,进行混合并加入过硫酸铵、对苯磺酸、盐酸,进行反应8h后,过滤去除滤液,将滤饼烘干制得强化填料。

实施例4:

一种含金属纤维的复合纱线,由聚酰胺纤维、纱线、金属纤维并条制成;

聚酰胺纤维有如下步骤制成:

将聚酰胺6切片和强化填料混合,在温度为240℃的条件下,进行挤出纺丝,制得聚酰胺纤维。

强化填料由如下步骤制成:

步骤a1:将去离子水、氢氧化钠、3,5-二硝基甲苯加入反应釜中,在转速为300r/min的条件下,进行搅拌15min后,加入雷尼镍,在温度为95℃的条件下,加入水合肼,进行反应3h,制得中间体1,将中间体1和去离子水加入反应釜中,在转速为200r/min,温度为30℃的条件下,进行搅拌并滴加硫酸溶液和甲基异丁基酮,加入完毕后,降温至温度为0℃,滴加亚硝酸钠溶液,滴加时间1.5h,滴加完毕后升温至温度为55℃,进行反应3h,制得中间体2;

步骤a2:将中间体2、氮-溴代丁二酰亚胺、过氧化苯甲酰、四氯化碳加入反应釜,在温度为90℃的条件下,进行反应10h,制得中间体3,将中间体3、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵加入反应釜中,进行回流反应3h,制得中间体4,将三聚氯氰溶于丙酮中,加入中间体4和醋酸钠,在转速为300r/min,温度为5℃的条件下,进行搅拌5h,制得中间体5,将中间体5、环氧乙烷、氢氧化钠溶液加入反应釜中,在温度为150℃的条件下,进行反应8h,制得中间体6;

步骤a3:将4-甲氧苯基膦酰二氯、氢溴酸、醋酸加入反应釜中,进行回流反应3h,制得中间体7,将中间体6、中间体7、四氢呋喃、醋酸钠加入反应釜中,在转速为300r/min,温度为50℃的条件下,进行反应5h,制得中间体8,将中间体8、三乙胺、苯二胺、甲苯加入反应釜中,在温度为20℃的条件下,进行反应3h,制得中间体9;

步骤a4:将2-苯基-1,3-丙二醇和三氯氧磷加入反应釜中,在转速为200r/min,温度为85℃的条件下,进行搅拌至没有氯化氢产生,制得中间体10,将中间体9、中间体10、三乙胺、四氢呋喃加入反应釜中,在温度为30℃的条件下,进行反应5h后,加入乙二胺,在温度为90℃的条件下,进行反应5h,制得中间体11;

步骤a5:将氧化石墨烯分散在去离子水中,加入中间体11和1-羟基苯并三唑,在转速为200r/min,温度为35℃的条件下,进行反应5h,制得改性石墨烯,将改性石墨烯分散在二甲苯中,加入去离子水、十二烷基苯磺酸钠、苯胺,在转速为300r/min,温度为0℃的条件下,进行混合并加入过硫酸铵、对苯磺酸、盐酸,进行反应10h后,过滤去除滤液,将滤饼烘干制得强化填料。

对比例1:

本对比例与实施例1相比聚酰胺纤维中未加入增强填料,其余步骤相同。

对比例2:

本对比例与实施例1相比用氢氧化铝代替增强填料,其余步骤相同。

对比例3:

本对比例与实施例1相比仅适用纱线和金属纤维并线,其余步骤相同。

将实施例1-3和对比例1-3制得的复合纱线进行性能测试,测试结果如下表1所示:

表1

由上表1可知实施例1-4制得的复合纱线的体积比电阻为106ω·cm,燃烧时火焰熄灭长度为3.5-4.2cm,而对比例1-3制得的的复合纱线的体积比电阻比实施例1-4制得的复合纱线大,且燃烧时火焰熄灭的长度长,表明本发明具有很好的抗静电效果以及阻燃效果。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

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