1.本发明涉及化学纤维技术领域，特别是高强锦纶6母粒制备方法及制备高强锦纶6纤维的方法。
背景技术：2.聚酰胺产品具有良好的耐碱性、吸湿性、弹性及耐疲劳性等优异性能，广泛应用于服装、装饰及产业用等领域。随着社会的发展，橡胶基布、箱包、牛仔布、工业滤布、缎带、花边、搭扣布、缝纫线、渔业用线、绳缆、光缆骨架、体育用品和劳保用品等行业对于纤维强度和耐磨性能等要求越来越高，普通的聚酰胺纤维已无法满足社会发展的需要，高强耐磨聚酰胺纤维备受关注。
3.通过理论计算，聚酰胺6的理论强度是327cn/dtex，理论模量是2442cn/dtex；而市面上的高强聚酰胺6纤维强度和模量主要为8.0cn/dtex和88.0cn/dtex，造成这种情况的原因主要是因为锦纶6大分子为柔性链，在无定形状态时，分子链是无规则的团聚状态，在结晶的过程中容易形成折叠和片状的结晶结构，无定型区是由分子链的尾端和少量的分子缚结而成，这种结构容易产生应力集中，从而使纤维在受到外力作用时容易断裂。通过对聚酰胺6纤维高强和高模特性的理解可知，若获得高强的聚酰胺纤维，既要充分利用聚酰胺分子链之间的氢键作用，又要提高分子链的取向比例。因此，要制备高强锦纶6通常可以采用以下方式：(1)在聚酰胺6分子链上引入刚性基团；(2)高倍牵伸，消除分子链的折叠，使非晶区的缚结分子增多，减少分子链尾端的缺陷；(3)弱化聚酰胺大分子间氢键的作用。
4.中国发明专利cn 210237858 u公开一种锦纶66高强纤维的生产系统，该生产系统包括：按工艺流程依次设置的干燥增粘装置、螺杆挤压机、纺丝组件、蒸汽喷射装置、侧吹风装置、甬道、上油装置、牵伸组件以及卷绕机，牵伸组件有六对纺丝辊对锦纶66进行高倍牵伸，牵伸温度有助于锦纶6纤维内部γ晶型向α晶型的转变，使结构稳定，提升锦纶66纤维强度。
5.调研发现，笼型硅倍半氧烷(poss)是由三维si-0链形成的无机骨架和完全覆盖它的有机取代基组成，具有耐高温性、疏水性等优良性能。国内外poss复合材料的研究已有很多报道，subramaniya等人通过原位聚合法制备poss/pa6复合材料，发现当poss含胺基时，复合材料的性能得到较大改善，但当采用笼形八苯基硅倍半氧烷(多羧基笼型苯基倍半硅氧烷)时却降低了复合材料的性能。刘文星等人以熔融混合方法制备尼龙6/笼形八苯基硅倍半氧烷(pa6/多羧基笼型苯基倍半硅氧烷)复合材料,发现多羧基笼型苯基倍半硅氧烷与尼龙6相容性不好，分散不均匀，从而导致pa6的力学性能下降。同时，多羧基笼型苯基倍半硅氧烷对材料的结晶温度影响较大，与纯pa6相比，pa6/多羧基笼型苯基倍半硅氧烷的结晶温度提高了约15℃，表明多羧基笼型苯基倍半硅氧烷在复合材料中起到成核剂的作用，促进pa6的结晶。
6.中国发明专利cn101250196b,公开一种多羧基笼型苯基倍半硅氧烷及其合成方法，通过笼型苯基倍半硅氧烷与一定比例的液溴，在常温下反应得到多溴笼型苯基倍半硅
氧烷，再与有机金属化试剂、干冰或二氧化碳作用，最终制得多羧基笼型苯基倍半硅氧烷。
技术实现要素：7.有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够实现通过多羧基笼型苯基倍半硅氧烷对聚酰胺6进行原位聚合制备高强锦纶6母粒的制备方法。
8.本发明采用以下方法来实现：高强锦纶6母粒制备方法，包括以下步骤：
9.步骤s1、将己内酰胺、去离子水和多羧基笼型苯基倍半硅氧烷投入到高压聚合釜中，用高压纯氮气给聚合釜进行充压，然后打开排气阀使釜内压力降至常压，直至聚合釜内氧气全部除尽；
10.步骤s2、将聚合釜加热升温，开始进行搅拌，当温度上升至合适温度时，进行预聚合反应一定时间，继续升温至特定温度，再次进行预聚合反应一定时间，将聚合釜内的氮气进行置换；
11.步骤s3、聚合过程结束后，停止加热，并将反应釜压力降至常压，当聚合釜温度降低至适合温度时，打开聚合釜底的出料阀，让熔体自然流出，经过螺杆传输与剪切、水冷切粒、振动筛选和鼓风干燥，制备得到高强锦纶6母粒。
12.进一步的，所述多羧基笼型苯基倍半硅氧烷的羧基官能团会与的聚酰胺6端氨基发生聚合反应，两者有良好的相容性；多羧基笼型苯基倍半硅氧烷占聚酰胺6质量的0.05～2.0wt％。
13.进一步的，所述步骤s1连续操作3-4次，直至聚合釜内氧气全部除尽；所述步骤s2中聚合釜加热升温至100～120℃，开始进行搅拌0.5～1.0h，压力控制在0.5～0.65mpa；当温度上升到205～220℃，进行预聚合反应2～4h；继续升温至260～270℃，继续反应2～4h，压力控制在0.35～0.45mpa，所述升温至260℃时需要进行置换聚合釜内的氮气，每隔15～20min置换一次，连续操作5～6次；所述步骤s3中的适合温度范围为225～230℃。
14.本发明的另一目的是能够通过采用高强锦纶6母粒多级高倍高温牵伸方法达到提升锦纶6强度的方法。
15.一种通过高强锦纶6母粒制备高强锦纶6纤维的方法，所述高强锦纶6母粒采用权利要求1所述的高强锦纶6母粒制备方法制备获得，包括以下步骤：
16.步骤a、将1～50份高强锦纶6母粒和50-99份锦纶6切片放入配料机，通过配料机进行计量混合后进入干燥增粘装置进行20～40h干燥增粘处理，再进入双螺杆挤出机；
17.步骤b、原料经过双螺杆挤出机进行高温熔融，并在双螺杆挤出机的搅拌下进一步混合均匀；
18.步骤c、经双螺杆挤出机熔融混合均匀后的熔体进入纺丝箱体后，经纺丝箱体内的纺丝组件喷丝孔喷出形成高强锦纶6初生丝束，在喷射丝束过程中单体抽吸装置进行聚酰胺单体抽吸；丝束依次经过侧吹风装置和甬道侧吹风充分冷却；冷却后的丝束通过双面上油装置进行上油；
19.步骤d、上油后的丝束进入预网络器集束，再进入多道牵伸组件进行多级拉伸和高温定型；纤维经过多级牵伸和定型后，纤维各方面的力学性能已稳定，再经过卷绕装置卷成形状规整丝卷就形成了高强度结构性的pa6纤维。
20.进一步的，所述步骤c中的纺丝组件的喷丝版喷孔形状为三角形或圆形。
21.进一步的，所述步骤c进一步具体为：经双螺杆挤出机熔融混合均匀后的熔体进入纺丝箱体后，经纺丝组件喷丝孔喷出形成高强锦纶6初生丝束，在喷射丝束过程中单体抽吸装置进行聚酰胺单体抽吸；丝束依次经过侧吹风装置和甬道侧吹风充分冷却，侧吹风温度为17～24℃，风速为0.3～1.0m/s，相对湿度为85％；冷却后的丝束通过双面上油装置进行上油，油剂使用jt-014型油剂，油剂浓度在25～40％之间，丝束上油量保持在1.0～1.6％之间。
22.进一步的，所述步骤d中的多级拉伸和高温定型，上油后的丝束喂入纺丝辊组gr1，进行四级高倍牵伸工序：第一级：丝束由纺丝辊组gr1至纺丝辊组gr2进行高温高倍牵伸；第二级：丝束由纺丝辊组gr2至纺丝辊组gr3进行高温低倍牵伸；第三级：丝束由纺丝辊组gr3至纺丝辊组gr4进行高温低倍牵伸；第四级：丝束由纺丝辊组gr4至纺丝辊组gr5进行高温低倍牵伸；纺丝辊速度为1000～4500m/min，纺丝辊温度为140～200℃，牵伸倍数3.5～5.0，绕圈数5～8圈。
23.进一步的，所述pa6纤维的断裂强度为7.5～10g/d。
24.本发明的有益效果在于：本发明引入多羧基笼型苯基倍半硅氧烷对聚酰胺6进行改性，弱化尼龙6大分子链的氢键作用，使聚酰胺晶体更微细化，晶型更加完善，提高其结晶温度，加快结晶速率，从源头提高聚酰胺6的强度，进而提高锦纶6纤维的强度；本发明对聚酰胺6进行多级高倍牵伸，提高纤维取向和纤维强度，制备出断裂强度大于7.5g/d的高强锦纶6纤维；本发明制备的高强锦纶6纤维与常规锦纶6相比，强度高、伸长好、性能更优异；与锦纶66相比，具有相似的优异性能，但价格更低，可实现高强耐磨聚酰胺纤维研发、生产、应用全面国产化，拓宽应用领域，经济效益显著。
附图说明
25.图1为高强锦纶6母粒制备方法的方法流程示意图。
26.图2为通过高强锦纶6母粒制备高强锦纶6纤维的方法流程示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明做进一步说明。
28.请参阅图1所示，本发明的高强锦纶6母粒制备方法，包括以下步骤：
29.步骤s1、将己内酰胺、去离子水和多羧基笼型苯基倍半硅氧烷投入到高压聚合釜中，用高压纯氮气给聚合釜进行充压，直至压力为0.4～0.6mpa，然后打开排气阀使釜内压力降至常压。上述步骤连续操作3～4次，直至聚合釜内氧气全部除尽。
30.步骤2、聚合釜加热升温至100～120℃，开始进行搅拌0.5～1.0h，压力控制在0.5～0.65mpa；当温度上升到205～220℃，进行预聚合反应2～4h；继续升温至260～270℃，继续反应2～4h，压力控制在0.35～0.45mpa。所述升温至260℃时需要进行置换聚合釜内的氮气，每隔15～20min置换一次，连续操作5～6次。
31.步骤3、聚合过程结束后，停止加热，并将反应釜压力降至常压，当聚合釜温度降低到225～230℃时，打开聚合釜底的出料阀，让熔体自然流出，经过螺杆传输与剪切、水冷切粒、振动筛选和鼓风干燥24h，制备得到高强锦纶6母粒。
32.所述步骤1中多羧基笼型苯基倍半硅氧烷占聚酰胺6质量的0.05～2.0wt％。多羧
基笼型苯基倍半硅氧烷改性聚酰胺6大分子过程中，多羧基笼型苯基倍半硅氧烷上的羧基官能团会与聚酰胺6的端氨基发生聚合反应，使两者有良好的相容性。但是，当多羧基笼型苯基倍半硅氧烷量过高，聚酰胺6大分子链中更多的端氨基发生聚合反应，会导致尼龙6的聚合度降低，从而影响后期纤维力学性能下降。因此，多羧基笼型苯基倍半硅氧烷的含量控制非常重要。
33.所述多羧基笼型苯基倍半硅氧烷是参照中国发明专利cn101250196b制备。
34.所述的高强锦纶6母粒，其特征在于，含水率为400～450ppm,相对粘度为1.5～3.0。
35.请参阅图2所示，一种高强锦纶6纤维制备方法包括以下步骤：
36.步骤a、将1～50份高强锦纶6母粒和50-99份锦纶6切片放入配料机，通过配料机进行计量混合后进入干燥增粘装置进行20～40h干燥增粘处理，再进入双螺杆挤出机；
37.步骤b、原料经过螺杆挤出机进行高温熔融，并在螺杆的搅拌下进一步混合均匀，螺杆温度为265～285℃之间，联苯温度为270～285℃之间，计量泵减速比40～60；
38.步骤c、经螺杆熔融混合均匀后的熔体进入纺丝箱体后，经纺丝组件喷丝孔喷出形成高强锦纶6初生丝束，在喷射丝束过程中单体抽吸装置进行聚酰胺单体抽吸；丝束依次经过侧吹风装置和甬道侧吹风充分冷却，侧吹风温度为17～24℃，风速为0.3～1.0m/s，相对湿度为85％；冷却后的丝束通过双面上油装置进行上油，油剂使用jt-014型油剂，油剂浓度在25～40％之间，丝束上油量保持在1.0～1.6％之间；
39.步骤d、上油后的丝束进入预网络器集束，再进入多道牵伸组件进行多级拉伸和高温定型；纤维经过多级牵伸和定型后，纤维各方面的力学性能已稳定，再经过卷绕装置卷成形状规整丝卷就形成了高强度结构性的pa6纤维。
40.所述的配料机为abm-c-abc自动配料机；所述的干燥增粘装置、螺杆挤压机、侧吹风装置、甬道、多道牵伸组件以及卷绕机为北京中丽制机工程技术有限公司制造，实用新型公开专利号为cn210237858；所述双面上油装置为北京中丽制机工程技术有限公司制造，实用新型公开专利号为cn212640675 u。
41.所述的纺丝组件的喷丝版喷孔形状可为三角形、圆形。
42.所述的多级拉伸和高温定型，上油后的丝束喂入纺丝辊组gr1，然后进行四级高倍牵伸工序：第一级：丝束由gr1至gr2进行高温高倍牵伸；第二级：丝束由gr2至gr3进行高温低倍牵伸；第三级：丝束由gr3至gr4进行高温低倍牵伸；第四级：丝束由gr4至gr5进行高温低倍牵伸。纺丝辊速度为1000～4500m/min，纺丝辊温度为140～200℃，牵伸倍数3.5～5.0，绕圈数5～8圈。聚酰胺6丝束在第一级高温高倍牵伸时，聚酰胺6大分子形成高取向、低结晶的聚集态结构，第一级需要充分牵伸，对后续的多级牵伸是否成功起决定性因素，牵因此伸倍数控制非常重要；纺丝辊热量需为牵伸的聚酰胺6分子提供充足的活动能力，使其在张力作用下更有利形成高取向、高结晶的结构，对纤维的强度提升起决定性因素，因此纺丝辊温度控制非常重要，根据经验和理论分析，纺丝辊温度必须逐级递增；纺丝辊速度若是太快，纤维受热不均匀，易形成极高的皮芯温差，纤维成型性差，极易断裂，纺丝辊速度若是太慢，给予纤维的张力低，牵伸不充分，第一级牵伸时不易形成高取向结构，影响纤维强度，因此纺丝辊速度控制非常重要。
43.所述的高强锦纶6纤维断裂强度为7.5～10g/d。
44.下面通过具体实施例来对本发明作进一步说明：
45.实施例1
46.一种高强锦纶6母粒制备方法
47.步骤s1、将99.95wt％己内酰胺、去离子水和0.05wt％多羧基笼型苯基倍半硅氧烷投入到高压聚合釜中，用高压纯氮气给聚合釜进行充压，直至压力为0.4～0.6mpa，然后打开排气阀使釜内压力降至常压。上述步骤连续操作4次，直至聚合釜内氧气全部除尽。
48.步骤2、聚合釜加热升温至100～120℃，开始进行搅拌1h，压力控制在0.5～0.65mpa；当温度上升到205～220℃，进行预聚合反应2～2.5h；继续升温至260～270℃，继续反应3～3.5h，压力控制在0.35～0.45mpa。当升温至260℃时需要进行置换聚合釜内的氮气，每隔15～20min置换一次，连续操作5～6次。
49.步骤3、聚合过程结束后，停止加热，并将反应釜压力降至常压，当聚合釜温度降低到225～230℃时，打开聚合釜底的出料阀，让熔体自然流出，经过螺杆传输与剪切、水冷切粒、振动筛选和鼓风干燥24h，制备得到高强锦纶6母粒。
50.本实例制备的锦纶6母粒含水量450ppm，相对粘度为2.4。
51.实施例2
52.一种高强锦纶6母粒制备方法
53.步骤s1、将99wt％己内酰胺、去离子水和1wt％多羧基笼型苯基倍半硅氧烷投入到高压聚合釜中，用高压纯氮气给聚合釜进行充压，直至压力为0.4～0.6mpa，然后打开排气阀使釜内压力降至常压。上述步骤连续操作4次，直至聚合釜内氧气全部除尽。
54.步骤2、聚合釜加热升温至100～120℃，开始进行搅拌1h，压力控制在0.5～0.65mpa；当温度上升到205～220℃，进行预聚合反应2～2.5h；继续升温至260～270℃，继续反应3～3.5h，压力控制在0.35～0.45mpa。当升温至260℃时需要进行置换聚合釜内的氮气，每隔15～20min置换一次，连续操作5～6次。
55.步骤3、聚合过程结束后，停止加热，并将反应釜压力降至常压，当聚合釜温度降低到225～230℃时，打开聚合釜底的出料阀，让熔体自然流出，经过螺杆传输与剪切、水冷切粒、振动筛选和鼓风干燥24h，制备得到高强锦纶6母粒。
56.本实例制备的锦纶6母粒含水量435pm，相对粘度为2.65。
57.实施例3
58.一种高强锦纶6母粒制备方法
59.步骤s1、将98wt％己内酰胺、去离子水和2wt％多羧基笼型苯基倍半硅氧烷投入到高压聚合釜中，用高压纯氮气给聚合釜进行充压，直至压力为0.4～0.6mpa，然后打开排气阀使釜内压力降至常压。上述步骤连续操作4次，直至聚合釜内氧气全部除尽。
60.步骤2、聚合釜加热升温至100～120℃，开始进行搅拌1h，压力控制在0.5～0.65mpa；当温度上升到205～220℃，进行预聚合反应2～2.5h；继续升温至260～270℃，继续反应3～3.5h，压力控制在0.35～0.45mpa。当升温至260℃时需要进行置换聚合釜内的氮气，每隔15～20min置换一次，连续操作5～6次。
61.步骤3、聚合过程结束后，停止加热，并将反应釜压力降至常压，当聚合釜温度降低到225～230℃时，打开聚合釜底的出料阀，让熔体自然流出，经过螺杆传输与剪切、水冷切粒、振动筛选和鼓风干燥24h，制备得到高强锦纶6母粒。
62.本实例制备的锦纶6母粒含水量420ppm，相对粘度为2.8。
63.实施例4
64.一种高强锦纶6纤维制备方法
65.步骤s1、将5份实例3制备的高强锦纶6母粒和99份锦纶6切片放入配料机，通过配料机进行计量混合后进入干燥增粘装置进行24h干燥增粘处理，再进入双螺杆挤出机；
66.步骤s2、原料经过螺杆挤出机进行高温熔融，并在螺杆的搅拌下进一步混合均匀，螺杆温度为265～285℃之间，联苯温度为270～285℃之间，计量泵减速比45；
67.步骤s3、经螺杆熔融混合均匀后的熔体进入纺丝箱体后，经纺丝组件喷丝孔喷出形成高强锦纶6初生丝束，在喷射丝束过程中单体抽吸装置进行聚酰胺单体抽吸；丝束依次经过侧吹风装置和甬道侧吹风充分冷却，侧吹风温度为22.5℃，风速为0.5m/s，相对湿度为85％；冷却后的丝束通过双面上油装置进行上油，油剂使用jt-014型油剂，油剂浓度在25～40％之间，丝束上油量保持在1.0～1.6％之间；
68.步骤s4、上油后的丝束进入预网络器集束，再进入多道牵伸组件进行多级拉伸和高温定型，纺丝辊组gr1的速度为1000m/min，温度为50℃，绕丝5.5圈；纺丝辊组gr2的速度为2930m/min，温度为160℃，绕丝5.5圈，gr1至gr2牵伸倍数为3.1；纺丝辊组gr3的速度为3800m/min，温度为165℃，绕丝5.5圈，gr2至gr3牵伸倍数为1.21；纺丝辊组gr4的速度为4142m/min，温度为170℃，绕丝6.5圈，gr3至gr4牵伸倍数为1.09；纺丝辊组gr5的速度为4000m/min，温度为175℃，绕丝6.5圈，gr4至gr5牵伸倍数为0.96；纤维经过多级牵伸和定型后，纤维各方面的力学性能已稳定，再经过卷绕装置卷成形状规整丝卷就形成了高强度结构性的pa6纤维。
69.制备的高强锦纶6纤维细度44dtex，断裂强度7.7g/d，断裂伸长率18.75％，热收缩率10.21％。
70.实施例5
71.一种高强锦纶6纤维制备方法
72.步骤1～步骤3同实例4
73.步骤s4、上油后的丝束进入预网络器集束，再进入多道牵伸组件进行多级拉伸和高温定型，纺丝辊组gr1的速度为1100m/min，温度为55℃，绕丝5.5圈；纺丝辊组gr2的速度为2950m/min，温度为165℃，绕丝5.5圈，gr1至gr2牵伸倍数为2.7；纺丝辊组gr3的速度为4000m/min，温度为170℃，绕丝5.5圈，gr2至gr3牵伸倍数为1.35；纺丝辊组gr4的速度为4550m/min，温度为175℃，绕丝6.5圈，gr3至gr4牵伸倍数为1.1；纺丝辊组gr5的速度为4500m/min，温度为180℃，绕丝6.5圈，gr4至gr5牵伸倍数为0.99；纤维经过多级牵伸和定型后，纤维各方面的力学性能已稳定，再经过卷绕装置卷成形状规整丝卷就形成了高强度结构性的pa6纤维。
74.制备的高强锦纶6纤维细度44dtex，断裂强度8.0g/d，断裂伸长率17.66％，热收缩率11.25％。
75.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。