一种多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及纺丝领域，公开了一种多功能自卷曲聚己内酰胺‑聚氨酯偏心皮芯复合长丝及其制备方法，本发明专利技术以耐磨性较好的聚己内酰胺并添加复合功能母粒作为皮层，高弹性回复率的聚氨酯作为芯层，采用偏心皮芯复合方式来制备聚己内酰胺‑聚氨酯复合纤维。将两种高聚物分别经螺杆挤压机熔融挤出，在经过特殊设计的偏心皮芯复合喷丝板处汇合，并从喷丝孔处挤出，经上油、导盘、卷绕成UDY长丝；平衡后，经过牵伸、热定型后卷绕成DY长丝，最终制得具有抗静电、抗紫外和抗菌复合功能的自卷曲聚己内酰胺‑聚氨酯偏心皮芯复合长丝。本发明专利技术产品具有高弹性、高弹性回复率、较好的耐磨性和透气性，产品附加值较高，应用范围较广。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝及其制备方法
本专利技术涉及纺丝领域，尤其涉及一种多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝及其制备方法。
技术介绍
聚己内酰胺是由己内酰胺开环聚合得到，可通过熔融纺丝制得聚己内酰胺纤维。聚己内酰胺纤维具有优良的耐磨性、染色性能、强度高、手感柔软、轻盈，但弹性回复率较差，主要用于制备高档弹性面料、丝袜等。聚氨酯是由二异氰酸酯、二羟基化合物、扩链剂和添加剂组成，含有85％氨基甲酸酯链段重复结构单元的嵌段共聚物，可通过溶液纺丝或熔融纺丝工艺制得聚氨酯纤维。聚氨酯纤维具有优良的弹性和弹性回复率，但强度偏低、耐磨性差。聚氨酯纤维可与聚己内酰胺纤维通过包芯纱的形式，制备高档弹性面料、丝袜等，但是包芯纱紧绷不透气，穿着不舒适，服用性能差。聚己内酰胺与聚氨酯各有优缺点，其各自的纤维产品市场上已有很多，但是目前市场上还并未有以聚己内酰胺为皮层，以聚氨酯为芯层的偏心皮芯结构纤维。如果将上述两者进行结合，可望获得一种具有出色性能和功能的复合纤维。但是本专利技术人经过研究后发现，该产品的制备技术难度较大，因此在一直无法实现产业化，目前关于此方面的研究较少，仅有申请号200610117221.2公开了聚己内酰胺-聚氨酯复合三维卷曲纤维及其制备方法。但是本专利技术人在实践过程中发现，因为两种组分的流动性能差异较大，复合时容易发生窜流，按照上述专利的方法进行纺丝，纺丝失败率极高，且所制得的纤维性能也不够理想，因此有必要开发出一种新工艺来实现聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝的大规模实际量产。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝及其制备方法，本发以聚氨酯作为芯层、聚己内酰胺并添加复合功能母粒作为皮层，采用偏心皮芯复合方式，UDY-DY纺丝工艺路线制备聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合纤维，并设计一种特殊的偏心皮芯复合组件并配合合理的工艺，能够防止发生窜流，最终实现聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝的量产。本专利技术的具体技术方案为：一种多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝，具有偏心皮芯结构，皮层为含有复合功能母粒的聚己内酰胺，芯层为聚氨酯。作为优选，所述皮层与芯层的质量比为50∶50～60∶40。作为优选，所述聚己内酰胺的相对粘度为3.3±0.020，熔点220-225℃，干切片含水量小于140ppm。作为优选，所述聚氨酯的相对粘度为1.37±0.020，熔点175-185℃，干切片含水量小于60ppm。作为优选，所述复合功能母粒中含有抗紫外组分、抗静电组分和抗菌组分中的至少一种，其中总组分含量为20-30％，母粒含水量小于100ppm，皮层中复合功能母粒的添加量为2～6wt％。作为优选，所述多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝的规格为120～400dtex/4f。一种多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝的制备方法，包括以下步骤：1)干燥：分别对聚己内酰胺切片和聚氨酯切片进行干燥。2)UDY纺丝：聚氨酯切片经螺杆熔融挤出，进入副箱体，进行聚氨酯熔体的分配和计量后进入主箱体，在主箱体中聚氨酯熔体进入偏心皮芯复合组件；向聚己内酰胺切片中混合复合功能母粒，经螺杆熔融挤出，进入主箱体，进行聚己内酰胺熔体的分配和计量，然后进入偏心皮芯复合组件，在组件的分配板和喷丝板之间和聚氨酯进行偏心皮芯复合，并从喷丝孔处挤出，经侧吹风、上油、导盘、卷绕成UDY长丝；聚氨酯和聚己内酰胺采用高温熔融，低温挤出；其中，聚氨酯的熔融温度为160℃～230℃，聚氨酯的副箱体温度为260℃～270℃；聚己内酰胺的熔融温度为250℃～270℃，聚己内酰胺的主箱体温度260℃～270℃。3)DY拉伸：对UDY长丝平衡后，经牵伸、热定型、卷绕后制得成品。作为优选，步骤1)中，聚氨酯切片的干燥温度为65-70℃，干燥时间45-50min；聚己内酰胺的干燥温度为115-125℃，干燥时间45-50min。为了防止聚氨酯、聚己内酰胺在纺丝过程中因高温发生水解，在纺丝前需要对切片进行干燥，且由于聚氨酯容易发生水解，因此聚氨酯的干燥条件比聚己内酰胺严苛。作为优选，步骤2)中，所述偏心皮芯复合组件为非对称双组份复合纤维纺丝组件，包括组件壳体、组件压盖、压紧环、砂杯、芯层组分通道、皮层组分通道、喷丝板、下分配板、上分配板、芯层组分过滤梳理管、皮层组分过滤梳理管。所述组件壳体内由上至下依次叠设有压紧环、组件压盖、砂杯、上分配板、下分配板和喷丝板；组件压盖内设有芯层组分通道和皮层组分通道，芯层组分通道的长度短于皮层组分通道；砂杯内设有分别与芯层组分通道和皮层组分通道连通的芯层组分过滤梳理管和皮层组分过滤梳理管；。由于两种组分的流动性能差异较大，设计两种组分入口管路长短不一，芯层熔体容易发生降解，流动性好，设计管道短，减少降解，而皮层熔体的流动性相较于芯层差，设计管道长，保证两者在喷丝板处汇合时形成稳定的熔体细流。其中，喷丝板规格为：喷丝孔孔数为4孔，喷丝孔直径d’＝0.3～0.5mm；喷丝孔导孔直径D’＝3～4mm；下分配板规格为：狭缝高度h＝0.28～0.32mm，圆形凸台直径D＝4～6mm，芯层组分管道直径d＝0.6～1.2mm，芯层组分管道深度1＝3～5mm，芯层组分管道轴心线与喷丝孔导孔轴心线之间的偏心角度θ＝l～1.5°，另外本专利技术所提及的下分配板和喷丝板是纺丝组件的关键所在。两种组分的熔体通过与喷丝板相邻的下分配板需要均匀的流量、稳定的流态。为了实现这个目标，下分配板每个圆形凸台的直径D、狭缝高度h、芯层组分管道直径d和深度l，以及喷丝孔导孔直径D’，需要满足关系其中皮层熔体聚己内酰胺在圆形凸台狭缝间流动，芯层熔体聚氨酯在圆形凸台中央导孔中流动，两者在喷丝板处汇合。μ1为皮层组分的零切黏度，μ2为芯层组分的零切黏度，PA6与PU的零切黏度比μ1∶μ2＝1.6.。喷丝孔直径d’则与喷丝孔数、泵供量、喷丝头拉伸比等有关，纺制100-300dtex的纤维规格所采用的d’＝0.3-0.5mm；偏心角度θ则与卷曲性能好坏有关；而本专利技术的关键之处在于狭缝高度h的计算。经过公式计算、经验设计，得出上述规格。如
技术介绍
中所述，该产品的制备技术难度较大，因此在一直无法实现产业化，目前关于此方面的研究较少，仅有申请号200610117221.2公开了聚己内酰胺-聚氨酯复合三维卷曲纤维及其制备方法。因为两种组分的流动性能差异较大，复合时容易发生窜流，按照上述专利的方法进行纺丝，纺丝失败率极高，且所制得的纤维性能也不够理想，为此，本专利技术经过大量研究后，对偏心皮芯复合组件的进行重新的设计，该特殊设计的皮芯偏心复合组件配合本专利技术上述制备工艺，能够成功实现聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝的实际量产。作为优选，步骤2)中，侧吹风风速0.3～0.4m/s，上油率0.8～1.0％；步骤3)中，牵伸倍数2～3，拉伸温度40～60℃，热定型温度60～120℃。与现有技术对比，本专利技术的有益效果是：1、本申请以聚己内酰胺并添加复合功能母粒作为皮层，聚氨酯作为芯层，采用偏心皮芯复合方式来制备聚己内酰胺-聚氨酯复合纤维，其中皮芯复合比为50∶60～50∶40，将两种高聚物分别经螺杆挤压机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能自卷曲聚己内酰胺‑聚氨酯偏心皮芯复合长丝，其特征在于：具有偏心皮芯结构，皮层为含有复合功能母粒的聚己内酰胺，芯层为聚氨酯。

【技术特征摘要】
1.一种多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝，其特征在于：具有偏心皮芯结构，皮层为含有复合功能母粒的聚己内酰胺，芯层为聚氨酯。2.如权利要求1所述的一种多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝，其特征在于，所述皮层与芯层的质量比为50:50～60:40。3.如权利要求1所述的一种多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝，其特征在于，所述聚己内酰胺的相对粘度为3.3±0.020，熔点220-225℃，干切片含水量小于140ppm。4.如权利要求1或3所述的一种多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝，其特征在于，所述聚氨酯的相对粘度为1.37±0.020，熔点175-185℃，干切片含水量小于60ppm。5.如权利要求1或3所述的一种多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝，其特征在于，所述复合功能母粒中含有抗紫外组分、抗静电组分和抗菌组分中的至少一种，其中总组分含量为20-30%，母粒含水量小于100ppm，皮层中复合功能母粒的添加量为2～6wt%。6.如权利要求1所述的一种多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝，其特征在于，所述多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝的规格为120～400dtex/4f。7.一种如权利要求1所述的多功能自卷曲聚己内酰胺-聚氨酯偏心皮芯复合长丝的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）干燥：分别对聚己内酰胺切片和聚氨酯切片进行干燥；2）UDY纺丝：聚氨酯切片经螺杆熔融挤出，进入副箱体，进行聚氨酯熔体的分配和计量后进入主箱体，在主箱体中聚氨酯熔体进入偏心皮芯复合组件；向聚己内酰胺切片中混合复合功能母粒，经螺杆熔融挤出，进入主箱体，进行聚己内酰胺熔体的分配和计量，然后进入偏心皮芯复合组件，在组件的分配板和喷丝板之间和聚氨酯进行偏心皮芯复合，并从喷丝孔处挤出，经侧吹风、上油、导盘、...

【专利技术属性】
技术研发人员：林巧巧，
申请(专利权)人：浙江恒澜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33