一种改性聚酰胺56、纤维及其制备方法与应用与流程

本发明涉及聚酰胺材料，具体涉及一种改性聚酰胺56、纤维及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着环保意识的兴起，社会各界对于产品的需求逐渐向环保、健康、安全方面发展，“绿色产品”观念已深入全球消费者心中，纺织品作为社会经济发展中必不可缺的部分，也必然追求绿色环保的发展趋势。用生物基原料替代石油基原料生产的生物基聚酰胺56纤维环保、可持续，其吸湿性能优异、可染性极佳、手感良好且耐磨，具有非常广阔的应用前景。此外，生物基聚酰胺56纤维可用弱酸性染料、活性染料和极性较强的分散染料进行染色，然而目前关于生物基聚酰胺56纤维的阳离子染料可染的研究鲜有报道。

2、现有技术中，通常将第三单体磺酸基团引入聚酰胺6和聚酰胺66分子链上以实现其阳离子可染，但该方法通常导致阳离子染料上染率较低且对其纤维的力学性能有很大的影响。

3、中国专利文献cn 111188099 a公开了一种抗沾染易去污的阳离子可染聚酰胺6纤维的制备方法，该方法选取间苯二甲酸-5-磺酸盐与二元醇发生酯化反应，随后与己内酰胺共聚从而将磺酸基团引入聚酰胺6分子链，赋予聚酰胺6阳离子易染的性能。虽然此方法制备的聚酰胺6纤维断裂强度高且阳离子上染率高，但其抗污性能不明显。

4、中国专利文献cn 108976408 a公开了一种阳离子易染聚酰胺66树脂及其制备方法。通过将第三单体5-磺酸钠间苯二甲酸与己二胺溶液反应得到含磺酸基团的盐溶液，随后与聚酰胺66盐溶液熔融共聚制得改性聚酰胺66树脂。磺酸基团的引入为聚酰胺66分子链上提供了足够多与阳离子染料结合上染的酸性基团，改性聚酰胺66树脂制得的纤维织物的染色色牢度高、耐光性较好且上色后色彩均匀，但该方法使得染料阳离子取代酸性基团中的na+时离子键变弱，导致聚酰胺66纤维织物的上染率和断裂强度降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性聚酰胺56、纤维及其制备方法与应用。本发明制备的改性聚酰胺56纤维的原料为绿色材料且由生物法制成，能够有效减少碳排放，具有环境友好的特性；此外，该改性聚酰胺56纤维阳离子染料可染、纤维深色可染、抗酸性染料沾染效果明显、染色均匀、着色度高、力学性能优异且回弹性高。

2、为实现上述目的，本发明所采用的解决方案如下：

3、本发明提供了一种改性聚酰胺56，其原料包括以下组分：1,5-戊二胺、己二酸和间苯二甲酸-5-磺酸盐；

4、其中，所述间苯二甲酸-5-磺酸盐的添加量为所述改性聚酰胺56重量的0.5～8.0wt％。

5、本发明中，所述戊二胺与所述己二酸的摩尔比可为(1.01-1.1):1，优选为(1.01-1.08):1。

6、本发明中，所述间苯二甲酸-5-磺酸盐可为本领域常规，优选为间苯二甲酸-5-磺酸钠、间苯二甲酸-5-磺酸钾或间苯二甲酸-5-磺酸锂。

7、本发明中，所选间苯二甲酸-5-磺酸盐的添加量可为所述改性聚酰胺56重量的1.0～6.0wt％，例如1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％、3.0wt％或5.0wt％，优选为1.3～5.0wt％。

8、本发明中，所述改性聚酰胺56的熔点可为200～260℃，优选为210～255℃，更优选为215～253℃，例如249.4℃、250.5℃、250.7℃、251.3℃、251.5℃或252℃。

9、本发明中，所述改性聚酰胺56的端氨基含量可为15～55mol/kg，优选为18～50mol/kg，更优选为22～45mol/kg，例如22.69mol/kg、24.16mol/kg、26.35mol/kg、28.67mol/kg、30.02mol/kg或31.11mol/kg。

10、本发明中，所述改性聚酰胺56的相对粘度可为2.0～3.7，优选为2.1～3.3，更优选为2.2～3.0，例如2.38、2.42、2.47、2.48、2.58或2.74。

11、本发明中，所述改性聚酰胺56的低聚物含量可为不高于0.7wt％；

12、本发明中，本领域技术人员可以理解，所述改性聚酰胺56的低聚物一般为单体在缩聚时产生的分子量可为500-3500g/mol的聚合物。

13、本发明还提供了一种所述改性聚酰胺56的制备方法，其包括如下步骤：

14、将所述戊二胺、所述己二酸、所述间苯二甲酸-5-磺酸盐和溶剂混合获得改性聚酰胺56盐溶液，再经过预聚、缩聚，即可。

15、本发明中，所述溶剂可为本领域常规，较佳地为去离子水。

16、本发明中，所述改性聚酰胺56盐溶液的浓度可为50～70wt％，优选为50～65wt％，更优选为50～62wt％，例如52.7wt％、55wt％、55.8wt％、56.9wt％、59.8wt％或60.3wt％。

17、本发明中，所述改性聚酰胺56盐溶液的ph值可为6.5～8.5，优选为7.0～8.3，更优选为7.0～8.1，例如7.09、7.24、7.3、7.48、7.8或7.9。

18、本发明中，所述预聚的压力可为1.2～2.4mpa，优选为1.5～2.2mpa。

19、本发明中，所述预聚的温度可为200～240℃，优选为210～230℃。

20、本发明中，所述预聚完成之后优选还包括保压和降压的步骤。

21、其中，所述保压的操作和条件可为本领域常规操作。

22、其中，所述降压的操作和条件可为本领域常规操作，一般为抽真空使得反应体系内的压力降低。

23、本发明中，所述缩聚的压力可为-(0～0.1)mpa，优选为-(0.02～0.08)mpa，例如-0.05mpa。

24、本发明中，所述缩聚的温度可为265～285℃，优选为270～280℃，例如275℃。

25、本发明中，所述缩聚的时间可为1～60min，例如60min。

26、本领域技术人员可以理解，一般将所述缩聚反应后直接得到的产品称之为聚酰胺56熔体。

27、本领域技术人员可以理解，所述冷却后得到的固态产品一般称之为聚酰胺56树脂。

28、本发明还提供了一种如前所述的制备方法制得的改性聚酰胺56。

29、本发明还提供了一种改性聚酰胺56纤维，其材质为如前所述的改性聚酰胺56。

30、本发明中，所述改性聚酰胺56纤维的断裂强度可为2.5～7.0cn/dtex，优选为2.7～6.0cn/dtex，更优选为3.0～5.0cn/dtex，例如4.19cn/dtex、4.22cn/dtex、4.24cn/dtex、4.27cn/dtex、4.31cn/dtex或4.47cn/dtex。

31、本发明中，所述改性聚酰胺56纤维的条干不匀率可为小于等于1.0％，优选为小于等于0.9％，更优选为小于等于0.8％，例如0.66％、0.72％、0.73％、0.76％或0.78％。

32、本发明中，所述改性聚酰胺56纤维的断裂伸长率可为18～90％，优选为22～70％，更优选为25～55％，例如29.8％、30.1％、30.2％、30.7％、31.1％或31.4％。

33、本发明中，所述改性聚酰胺56纤维的初始模量可为15～45cn/dtex，优选为18～43cn/dtex，更优选为23～40cn/dtex，更进一步优选为26～38cn/dtex，例如31.2cn/dtex、32.2cn/dtex、32.5cn/dtex、34.1cn/dtex、34.5cn/dtex或34.9cn/dtex。

34、本发明中，所述改性聚酰胺56纤维的沸水收缩率可为小于等于20％，优选为小于等于18％，更优选为小于等于15％，例如7.8％、8.6％、9.4％、9.5％、10.1％或11.7％。

35、本发明中，所述改性聚酰胺56纤维的15％定伸长弹性回复率可为大于等于90％，优选为大于等于93％，例如93.1％、94.2％、95.4％、96.2％、96.5％或97.7％。

36、本发明中，所述改性聚酰胺56纤维的制成率可为大于90％，优选为大于95％，例如95.3％、96.8％、97.4％、97.5％、98.4％或98.8％。

37、本发明中，所述改性聚酰胺56纤维的阳离子染料上染率可为大于等于90％，优选为大于等于93％，更优选为大于等于95％，例如95.1％、95.3％、96.2％、96.5％、96.7％或99.3％。

38、本发明中，所述改性聚酰胺56纤维的染色均匀度可为3-5级，优选为4级，更优选为于4-5级。

39、本发明中，所述改性聚酰胺56纤维的染色牢度可为3-4级，优选为4级。

40、本发明中，所述改性聚酰胺56纤维可与普通聚酰胺纤维加捻合并或者交织成布，采用酸性染料和阳离子染料一浴染色，实现双色效果。

41、本发明中，所述改性聚酰胺56纤维可为未牵伸丝、预取向丝、高取向丝、全取向丝、全牵伸丝和加弹丝中的一种或多种，优选为预取向丝、加弹丝或全牵伸丝。

42、本发明还提供了一种所述改性聚酰胺56纤维的制备方法，其包括如下步骤：将如前所述的改性聚酰胺56纺丝，即可。

43、本发明中，所述纺丝可为本领域常规，优选包括下述步骤：

44、(1)将所述改性聚酰胺56的熔体经纺丝箱体制成改性聚酰胺56初生纤维；

45、(2)对所述改性聚酰胺56初生纤维进行冷却、上油、牵伸和热定型。

46、步骤(1)中，当所述改性聚酰胺56的形态为树脂时，在所述加工成型前一般还包括树脂的熔融步骤。

47、其中，所述熔融之前一般还需进行切片和干燥处理。

48、所述干燥的操作和条件可为本领域常规，一般处理至水分600ppm以下。

49、其中，所述熔融过程中加热的温度可为本领域常规，较佳地为250℃。

50、其中，所述熔融过程中一般将所述改性聚酰胺56加热至熔融状态，即可。

51、步骤(1)中，所述改性聚酰胺56的熔体较佳地通过熔体管道输送到所述纺丝箱体中。

52、步骤(1)中，所述改性聚酰胺56初生纤维经所述纺丝箱体的喷丝板喷出。

53、步骤(1)中，所述纺丝箱体的温度可为265-290℃，优选为270-286℃，例如285℃。

54、步骤(1)中，所述纺丝箱体的纺丝组件压力可为10-25mpa，优选为12-22mpa。

55、步骤(2)中，所述冷却的操作和条件可为本领域常规，一般通过侧吹风进行冷却固化。

56、其中，所述侧吹风的风速可为0.3-0.6m/s，优选为0.4-0.5m/s，例如0.45m/s。

57、其中，所述侧吹风的风温可为16-22℃，优选为18-21℃。

58、其中，所述侧吹风的湿度可为70-95％，优选为75-90％，例如88％。

59、步骤(2)中，所述上油过程中给油率较佳地为0.45％。

60、步骤(2)中，所述牵伸的过程可采用2对及以上牵伸辊，优选为2对牵伸辊，例如g1牵伸辊和g2牵伸辊。

61、步骤(2)中，所述牵伸的过程包括下述步骤：首先将上油后的改性聚酰胺56初生纤维喂入g1牵伸辊，然后在g2牵伸辊与所述g1牵伸辊之间进行牵伸热定型。

62、其中，所述g1牵伸辊的速度可为1800-4000m/min，优选为2400-3900m/min，更优选为2800-3800m/min，例如3000m/min。

63、其中，所述g2牵伸辊的速度可为4300-5500m/min，优选为4500-5300m/min，更优选为4500-5100m/min。

64、步骤(2)中，所述热定型的温度可为140-190℃，优选为150-185℃，更优选为160-180℃，例如170℃。

65、其中所述热定型之后一般还需进行卷绕成型。

66、步骤(2)中，所述牵伸的倍数可为1.2-4.0，优选为1.25-3.5，更优选为1.3-3.0，例如1.5。

67、本发明还提供了一种如前所述的制备方法制得的改性聚酰胺56纤维。

68、本发明还提供了一种如前所述的改性聚酰胺56或者所述改性聚酰胺56纤维在纺织领域的应用。

69、本发明中，所述纺织领域可为梭织、针织、地毯、单丝、民用长丝、工业丝、连续膨胀长丝及短纤维领域等。

70、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

71、本发明所用试剂和原料均市售可得。

72、本发明的积极进步效果在于：

73、(1)本发明制备的改性聚酰胺56的生产原料为绿色材料，可由生物法制成，不依赖于石油资源并且不对环境造成严重的污染，并且能够降低二氧化碳的排放，减少温室效应的产生，适应碳中和发展趋势。

74、(2)本发明制备的改性聚酰胺56纤维具有阳离子染料可染、着色度高、染色均匀、纤维深色可染、抗酸性染料沾染效果明显、强度高以及弹性好等优点。