一种聚酰胺纤维及聚酰胺组合物在纺织行业中的应用的制作方法

1.本发明涉及一种聚酰胺纤维及聚酰胺组合物在纺织行业中的应用。


背景技术：

2.聚酰胺是一种重要的高分子材料，在国民生产和生活中得到广泛的应用。由聚酰胺制成的纤维（聚酰胺纤维）具有高耐磨的特点，耐磨性比棉花高10倍，比羊毛高20倍；另外，其还具有良好的弹性回复率、耐折挠等优点，这些优异的特性使聚酰胺纤维在纺织行业具有重要的应用，其中，聚酰胺6纤维和聚酰胺66纤维是聚酰胺纤维中的主要品种。但是，聚酰胺纤维的吸湿能力显著低于棉和羊毛等天然纤维材料，尤其是聚酰胺66纤维，其饱和吸水率不足聚酰胺6纤维的一半。因此，身体出汗时，汗水不能被充分吸水吸湿而滞留在衣服里，会令人很不舒服，从穿着时的舒适感来讲还是不能令人满意的。
3.专利cn201810658984.0公开一种户外服装用导湿聚酰胺纤维的制备方法，其通过将聚酰胺纤维编织成面料，然后放入活化液中进行表面活化处理，然后再将复合水凝胶涂刷在聚酰胺纤维的表面，从而提高其导湿性能。该方法不仅复杂，所需试剂繁多，而且并未从本质上改变聚酰胺纤维的吸湿性能。改善聚酰胺纤维的吸湿性能，有助于提高聚酰胺纤维的手感、衣物的舒适度和抗静电效果等，而聚酰胺纤维的吸湿能力与材料的吸水能力存在直接的关系。
4.聚酰胺是一种半结晶性聚合物，聚酰胺在成型后都有晶区和非晶区，在晶区分子链呈平面锯齿构象，通过酰胺键在链段与链段之间形成氢键；而在非晶区分子链构象呈无规状，大多数酰胺键没有相互作用而形成氢键，呈“自由”状态，少数区域形成局部的氢键。虽然酰胺键具有强的极性，可以与水以氢键形式结合，但是水的存在，对聚酰胺机械性能存在负面影响。为了降低水对聚酰胺机械性能的负面影响，科技工作者在对聚酰胺进行改性时，往往着眼点几乎都集中于降低聚酰胺的吸水率。如何改善聚酰胺吸水能力，以及如何在改善聚酰胺吸水能力的同时，保持聚酰胺的机械性能是目前的难点。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种聚酰胺纤维，该聚酰胺纤维不仅具有较佳的吸水能力，而且在吸水后，仍能保持较佳的机械性能。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：本发明提供一种聚酰胺纤维，所述聚酰胺纤维由聚酰胺组合物经过熔融纺丝制成，所述聚酰胺组合物包括聚酰胺66、金属盐以及缚酸剂，所述聚酰胺组合物在相对湿度为100%、温度为23
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2℃的标准条件下吸水48h后，其拉伸强度大于或等于70mpa，弯曲强度大于或等于90mpa，弯曲模量大于或等于1900mpa。
7.水分子在聚酰胺中有三种存在形式，一是水分子同时与两个羰基形成氢键，这是一种紧密结合；二是水分子同时与一个羰基和一个氨基形成氢键，这是一种松散结合；三是更多的水分子在分子间隙通过水分子之间的氢键结合，这是一种半游离性质的结合。本发
明利用金属离子与酰胺键中的羰基配位形成配位键，由于配位键的偶极效应，酰胺基团的电子向金属离子偏移，进而加强氨基氢原子的正电性，增加氨基上氢原子与水分子中氧原子形成氢键的几率，从而实现增加聚酰胺的吸水率的目的。本发明的方案一方面能够加强酰胺基团对水分子的亲和力，增加吸水率；另一方面，由于金属离子与羰基配位，限制了聚酰胺链段的活动自由度，在外力作用时，需要更大的力才能促使链段之间发生相对移动，同时实现在增加吸水率的同时，还能保持聚酰胺的机械性能。
8.相较于聚酰胺6，聚酰胺66适用不同体质人群的范围更广，受到越来越多高档品牌的青睐，但是聚酰胺66的饱和吸水率却不足聚酰胺6的一半，提高聚酰胺66的吸水率具有重要意义。本发明的聚酰胺优选为聚酰胺66，当然除了聚酰胺66，聚酰胺也可以为聚酰胺6、聚酰胺56、聚酰胺46、聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺1010、聚酰胺1012、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺6-聚酰胺66共聚物、以及其它含有酰胺键的共聚物中的一种及一种以上组合物。
9.优选地，以所述聚酰胺组合物的质量含量为100%计，所述聚酰胺组合物包括：聚酰胺66 94.5~99%，金属盐0.01~5%，缚酸剂0.01~2%，抗氧剂0.01~0.5%。
10.进一步优选地，以所述聚酰胺组合物的质量含量为100%计，所述聚酰胺组合物由如下组分构成：聚酰胺66 96~98%，金属盐1.5~3.5%，缚酸剂0.3~1%，抗氧剂0.1~0.5%。
11.优选地，所述缚酸剂由金属阳离子和有机酸根离子构成，所述有机酸根离子选自碳原子数为9~30的有机羧酸根离子中的一种或多种。碳原子数例如可以为9、15、20、25、30等。
12.进一步优选地，所述金属阳离子选自锂离子、钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、铝离子、过渡金属离子、稀土镧系金属离子中的一种或多种。
13.进一步优选地，所述碳原子数为9~30的机羧酸根离子选自硬脂酸根离子、油酸根离子、木质素酸根离子、棕榈酸根离子中的一种或多种。
14.根据一些优选的实施方式，所述缚酸剂选自硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸钡或硬脂酸锌中的一种或多种。
15.优选地，所述金属盐的阳离子选自锂离子、钠离子、钾离子、镁离子、铝离子、钙离子、钡离子、过渡金属离子、稀土镧系金属离子中的一种或多种；所述金属盐的阴离子选自氟离子、氯离子、溴离子、硫酸根离子、磷酸根离子、硅酸根离子、碳酸根离子中的一种或多种。本发明中的金属盐在极性溶剂中具有一定的溶解性，极性溶剂包括但不限于水、含氧极性有机溶剂（如乙醇、丙醇、乙二醇、乙酸等）、含氮有机极性溶剂（如乙腈、吡啶、吡咯、dmf等）、含硫有机溶剂（如二甲亚砜等）、含磷有机溶剂中的一种及多种；本发明中的金属盐的热分解温度不低于基体聚酰胺的熔点。
16.进一步优选地，所述金属盐选自氯化钙、氯化锂、氯化镧、氯化铝中的一种或多种。
17.优选地，所述抗氧剂选自n,n-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、2,2-亚甲基-双（4-乙基-6-叔丁基苯酚）、4,4
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亚丁基-双(6-叔丁基间甲酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3,5-二叔丁基-4羟基苄基）苯中的一种或多种。
18.本发明的第二个方面提供一种聚酰胺组合物在纺织行业中的应用，所述聚酰胺组合物为如上所述的聚酰胺组合物。
19.优选地，所述聚酰胺纤维应用包括但不限于应用于内衣、运动服、t恤衫、高级时装。
20.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明通过对聚酰胺进行改性，使其具有较佳的吸水能力以及较快的吸水速率，而且在吸水后，仍能保持较佳的机械性能，从而使聚酰胺纤维在保持较佳机械性能的同时，具有较佳的吸水性能，进而可提升穿着舒适度。
具体实施方式
21.聚酰胺具有优异的机械性能，被广泛应用。但是，聚酰胺吸水后，机械性能会显著下降，为了保障聚酰胺的机械性能，现有技术往往都集中在如何降低聚酰胺的吸水率。因此，用其制备的聚酰胺纤维往往吸湿性不佳，为了提升聚酰胺纤维的吸湿性，往往是使用整理剂对聚酰胺纤维进行整理，但该种方法对聚酰胺纤维的吸湿性改进有限。本发明从源头出发，通过改善聚酰胺的吸水率，并使聚酰胺在吸水后的机械性能并不会因为吸水率的提高而显著降低，从而从根本上解决聚酰胺纤维吸湿性差的问题。以下对本发明的方案作进一步论述。
22.根据一些优选的实施方式，聚酰胺纤维由聚酰胺组合物经过熔融纺丝制成，以聚酰胺组合物的质量含量为100%计，聚酰胺组合物包括如下组分：聚酰胺
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96~98%；金属盐
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1.5~3.5%；缚酸剂
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0.3~1%；抗氧剂
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0.1~0.5%；其中，聚酰胺为聚酰胺66，聚酰胺组合物在相对湿度为100%、温度为23
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2℃的标准条件下吸水48h后，其拉伸强度大于或等于70mpa，弯曲强度大于或等于90mpa，弯曲模量大于或等于1900mpa。
23.本发明的方案至少具有如下优点：（1）本发明通过聚酰胺、金属盐以及缚酸剂等的协同作用，改善了聚酰胺的吸水能力，并使吸水后的聚酰胺仍能保持较佳的机械性能，从根本上改善了聚酰胺纤维吸湿性差的局面，使用该聚酰胺纤维制备的面料更柔软、手感更好，舒适度更佳；由于金属离子的存在，聚酰胺纤维还具有一定的抗静电效果。
24.（2）本发明中的聚酰胺纤维在上述标准条件下吸水48h后，其吸水率可达1.5%以上，高于常规的由聚酰胺66制成的纤维；但是该聚酰胺纤维的机械性能并不会因为吸水太高而表现更加劣化的趋势，即便在常规的由聚酰胺66制成的纤维吸水率显著低于本发明的情况下，本发明中的聚酰胺纤维的机械强度仍然较优。
25.（3）本发明的方案能够显著缩短吸水时间，相同吸水率的条件下，吸水时间能够降低一半，吸水时间的缩短也进一步提升了聚酰胺纤维的舒适度。
26.（4）本发明的方案简单，生产者不需要进行额外的设备投入，在原有设备的基础上即可实施，本发明所使用的原料便宜易得，无需额外增加过多成本，适用于工业化生产。
27.下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行
业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
28.本发明实施例以及对比例中的原料均为市购，其中：聚酰胺66购自江苏华峰超纤材料有限公司，ep158n；尼龙22购自上海纽诺化工科技有限公司，牌号是p22；氯化钙，购自潍坊达康化工有限公司；氯化锂，购自济南普莱华化工有限公司；氯化镧，购自山东登诺新材料科技有限公司；硬脂酸钙，购自安徽沙丰新材料有限公司；硬脂酸钠，购自淄博博安化学有限公司；硬脂酸钡，购自山东宝利莱塑料助剂有限公司；钠基蒙脱土，购自浙江丰虹新材料股份有限公司；n,n
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乙撑双硬脂酰胺，购自常州可赛成功塑胶材料有限公司；n,n-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺（以下简称抗氧剂1098），购自上海惟羿贸易有限公司。
29.实施例1（1）按表1组分及组分的量分别称取原料后，投入高速混合机中，启动高速混合机，在400转/min下混合4min均匀混合；（2）将步骤（1）混合后的物料投入双螺杆挤出机熔融共混挤出，其中，双螺旋挤出机中各区温度从主喂料起分别为：120℃、180℃、240℃、270℃、270℃、270℃、270℃、270℃、270℃、270℃、270℃，模口温度为270℃，挤出物在80~85c之间干燥4~8小时后包装，得到聚酰胺组合物；（3）将步骤（2）中的聚酰胺组合物经熔融纺丝成聚酰胺纤维，其中熔融纺丝工艺可参照现有技术，本发明不作重点阐述。
30.实施例2~4及对比例1~3实施例2~4及对比例1~3与实施例1的区别在于，按照如下表1的配方及配方的量。
31.由于聚酰胺纤维的吸湿能力与材料的吸水能力存在直接的关系，而改善聚酰胺材料的吸湿性能，有助于提高聚酰胺纤维的手感、舒适度等，为了更直观的知道聚酰胺材料的吸湿性能，本发明重点对聚合物组合物的吸水率以及机械性能作检测。
32.对上述实施例以及对比例中的聚酰胺组合物进行性能测试，测试结果分别如表2所示。其中，拉伸强度测试方法依据astm-d638标准进行测试，组合物的弯曲强度和弯曲模量测试方法依据astm-d790标准进行测试，吸水率的测试方法依据astm-d570标准进行测试，短纤纤维回潮率依据gb/t 6503-2017 回潮率实验方法进行测试，短纤断裂强度依据iso 5079-1977 化学纤维单纤维断裂强力和断裂伸长的测定进行测试。
33.聚酰胺的机械强度受吸水率影响显著，本发明的聚酰胺组合物，具有较佳的吸水率以及吸水速率，当吸水48h后，其机械性能并不因为吸水率太高而表现更加劣化的性能，而是保持与对比例一致甚至更高的范围内。
34.一些无机加工助剂和/或功能助剂，例如无机成核剂的加入，并不会改善聚酰胺纤维的吸水率，反而在一定程度上会降低聚酰胺纤维的机械强度，增加聚酰胺纤维加工过程中断裂的风险。
35.本发明的聚酰胺组合物具有较佳的吸水能力，并且吸水后仍能够保持较佳的机械性能。因此，由其制成的聚酰胺纤维必然具有较佳的吸湿性能和机械性能，用该聚酰胺纤维制成的面料也必然具有较好的吸湿性能和机械性能。
36.以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。