长碳链聚酰胺纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种长碳链聚酰胺纤维及其制备方法，长碳链聚酰胺纤维至少以长碳链聚酰胺树脂为生产原料，长碳链聚酰胺树脂的生产原料包括1,5‐戊二胺和二元酸，长碳链聚酰胺纤维在‐40℃下初始模量为20‐60cN/dtex；其制备方法包括：将长碳链聚酰胺树脂的切片或熔体导入纺丝箱中，经喷丝板喷出形成熔体细流，熔体细流经吹风凝固成为丝条，对丝条上油、牵伸和后加工，得到长碳链聚酰胺纤维，纺丝速度为800‐6000m/min，后继导丝辊的温度小于200℃；本发明专利技术所得长碳链聚酰胺纤维制备方法简单、成本较低，不仅耐低温，还具有优异的力学性能和良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于改性聚酰胺复合材料
，涉及一种改性聚酰胺纤维及其制备方法。
技术介绍
聚酰胺纤维(又称尼龙纤维)是世界上最早投入工业化生产的合成纤维之一，产量在合成纤维中居第二位。尼龙低旦丝(200～700dtex)具有断裂强度高、耐磨、耐疲劳、耐冲击、尺寸稳定性好等特点，被广泛应用于军工产品、橡胶骨架材料、安全气囊丝及绳、网、索类、篷布、工业滤布等领域；同时因其手感柔软、质感轻盈、悬垂性好、透气吸湿、弹性好、易于加工等良好的服用性，在高档缝纫线用丝、T恤衫用丝、雨伞面料、运动纺织品等领域拥有良好的市场前景，但由于占聚酰胺纤维市场份额90％以上的PA6和PA66(短碳链聚酰胺)具有低温脆化，手感不佳等缺点，在一些低温及特殊环境下无法使用。而传统的长碳链聚酰胺如尼龙610、尼龙612相对于短碳链聚酰胺而言耐低温性有一定改善，但由于单体碳链变长，使得原本染色性就较差的偶数碳链单体的双尼龙，染色性能变的更差，造成染色成本增加，环境污染严重。此外，目前的聚酰胺产品基本上都是以石油的衍生物作为原料制得，例如市场占有量最大的尼龙6和尼龙66，它们的原料己内酰胺和己二酸是通过苯类同系物经过加氢再氧化等一系列反应制得，己二胺是通过丁二烯或丙烯腈先合成己二腈再通过催化加氢方法制备，整个合成工艺复杂，且存在一定污染。长期以来，人们期待着使用通过从空气中吸收二氧化碳来生长的可再生植物资源作为起始材料，来制备与现有品种尼龙性能相当的绿色尼龙，解决对非再生能源的依赖，建造循环型社会。在这样的背景下，对于通过赖氨酸脱羧得到的1,5‐戊二胺作为原料制得的聚酰胺，尤其是聚酰胺5X(PA5X)，其作为植物来源的聚合物令人非常期待。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种具有耐低温性的长碳链聚酰胺纤维。本专利技术的另一个目的在于提供一种上述长碳链聚酰胺纤维的制备方法。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：一种长碳链聚酰胺纤维，至少以长碳链聚酰胺树脂为生产原料，长碳链聚酰胺树脂的质量占长碳链聚酰胺纤维的生产原料总质量的80％以上。长碳链聚酰胺树脂的生产原料包括1,5‐戊二胺和二元酸，还可以包括添加剂，添加剂的质量占长碳链聚酰胺树脂的生产原料总质量的40％以下。其中，长碳链聚酰胺纤维为长丝或短纤；其在‐40℃下初始模量为10‐100cN/dtex，优选为20‐70cN/dtex，更优选为30‐55cN/dtex；其强度为1‐12cN/dtex，优选为2‐10cN/dtex。长碳链聚酰胺树脂的端氨基含量为10‐100mol/ton，优选为20‐60mol/ton；其粘数为120‐300mL/g，优选为130‐220mL/g。二元酸为脂肪族长碳链二元酸，戊二胺和/或脂肪族长碳链二元酸由生物法制备而成。这里所说的由生物法制备包括采用生物基原料经生物转化方法(如发酵法、酶转化法)来生产产物(例如戊二胺、长链二元酸等)；或采用石油基原料经生物转化方法生产产物(例如长链二元酸)；或采用生物基原料经化学方法生产产物(例如癸二酸等)。或者，戊二胺和/或脂肪族长碳链二元酸含有符合ASTMD6866标准的可再生来源的有机碳。脂肪族长碳链二元酸优选为癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸、十七碳二元酸、十八碳二元酸和△9‐1,18‐十八烯二元酸中的任意一种或几种的组合，更优选为癸二酸或十二碳二元酸。一种纤维，含有质量分数为80％以上的长碳链聚酰胺树脂及质量分数为20％以下的加工助剂。该长碳链聚酰胺树脂为上述的长碳链聚酰胺树脂。一种织物，含有质量分数为50％以上的纤维，该纤维为上述的纤维。一种制备上述的长碳链聚酰胺纤维的方法，包括以下步骤：(1)至少以戊二胺和二元酸为生产原料通过熔融法或溶液热缩聚法制成长碳链聚酰胺树脂；(2)将长碳链聚酰胺树脂的切片或熔体经螺杆、计量泵以及纺丝箱，从喷丝板喷出形成熔体细流；(3)将熔体细流经冷却凝固成为丝条；(4)对丝条集束上油、牵伸和后加工，得到长碳链聚酰胺纤维。其中，长碳链聚酰胺纤维的纺丝速度为800‐6000m/min，优选为1000‐5000m/min；纺丝箱的温度为210‐290℃，优选为230‐280℃；第一导丝辊的速度为600‐4800m/min；第一导丝辊的温度为10‐60℃，优选为20‐50℃；除第一导丝辊外的其它后继导丝辊的温度不超过200℃，优选为不超过180℃。由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术对由1,5‐戊二胺与脂肪族长碳链二元酸聚合后得到的长碳链聚酰胺树脂进行纺丝得到了长碳链聚酰胺纤维。首先，本专利技术通过对纺丝工艺的控制(主要是纺丝速度和其他后继导丝辊的温度)获得了性能最优的长碳链聚酰胺纤维。随着温度的降低，其表征柔软度指标的初始模量变化较小，克服了短碳链尼龙低温硬化的缺点，对于开发耐低温面料非常有帮助。其次，本专利技术的长碳链聚酰胺纤维的生产原料来源于可再生的植物，整体上属于环保材料，缓解了对非再生能源的依赖，有利于建造循环型社会。最后，本专利技术的长碳链聚酰胺纤维具有优良的抗拉强度，可以进一步用于制成纱线、梭织布、针织布或无纺布等纺织材料，能够应用于衣料服装、产业、装饰地毯等领域，具有广泛的工业应用前景。具体实施方式本专利技术提供了一种长碳链聚酰胺纤维及其制备方法、含有该长碳链聚酰胺纤维的纤维以及含有该纤维的织物。<长碳链聚酰胺纤维>本专利技术的长碳链聚酰胺纤维为长碳链聚酰胺5X纤维(X≥10)，其比传统的聚酰胺纤维更耐低温、更易染色，在某些气温极端的地区，如在‐40摄氏度以下的温度依然能保持纤维柔软的特性及使用性能。长碳链聚酰胺纤维的生产原料包括长碳链聚酰胺树脂(至少以戊二胺和脂肪族长碳链二元酸为生产原料制成)。然而，根据具体的需要，在不损害本专利技术效果的基础上，长碳链聚酰胺纤维的生产原料还可以包括其他组成聚合物和/或助剂。但是需要保证长碳链聚酰胺树脂的质量占长碳链聚酰胺纤维的生产原料总质量的80％以上。[长碳链聚酰胺树脂]长碳链聚酰胺树脂至少以戊二胺和二元酸为生产原料通过熔融法或溶液热缩聚法制成，如有需要可以配合固相聚合增粘。制备过程中根据性能需要可调整各种参数，例如：聚酰胺盐水溶液的浓度和PH值、聚合温度、聚合压力、聚合真空度等。另外，为了改善长碳链聚酰胺树脂的性能，还可以根据具体需要添加各种添加剂，但应保证添加剂的质量与长碳链聚酰胺树脂的生产原料总质量的百分比不超过40％。[戊二胺]本申请的戊二胺(即1,5‐戊二胺或称尸胺、五亚甲基二胺)可以由生物法制备而成，也可以由化学法制备而成，并且可以含有符合ASTMD6866标准的可再生来源的有机碳。本领域技术人员均知，将赖氨酸或赖氨酸盐在赖氨酸脱羧酶(如EC4.1.1.18)的作用下，脱去两端的羧基后，可生成戊二胺。例如“L‐赖氨酸脱羧酶性质及应用研究”(蒋丽丽，南京大学，硕士论文)中公开了具体的生物法制备戊二胺的方法。又如“微生物转化L‐赖氨酸为尸胺的研究”(朱婧，天津科技大学，硕士论文，2009.3)中也公开了具体的生物法制备戊二胺的方法。[脂肪族长碳链二元酸]二元酸为脂肪族长碳链二元酸。脂肪族长碳链二元酸也可以由生物法或化学法制备而成，并且也可以含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长碳链聚酰胺纤维，其特征在于：该长碳链聚酰胺纤维至少以长碳链聚酰胺树脂为生产原料，所述长碳链聚酰胺树脂的生产原料包括1,5‐戊二胺和二元酸。

【技术特征摘要】
2015.09.30 CN 20151064294621.一种长碳链聚酰胺纤维，其特征在于：该长碳链聚酰胺纤维至少以长碳链聚酰胺树脂为生产原料，所述长碳链聚酰胺树脂的生产原料包括1,5‐戊二胺和二元酸。2.根据权利要求1所述的长碳链聚酰胺纤维，其特征在于：所述长碳链聚酰胺纤维在‐40℃下初始模量为10‐100cN/dtex，优选为20‐70cN/dtex，更优选为30‐55cN/dtex。3.根据权利要求1或2所述的长碳链聚酰胺纤维，其特征在于：所述长碳链聚酰胺纤维为长丝或短纤；或者，所述长碳链聚酰胺纤维的强度为1‐12cN/dtex；优选地，所述长碳链聚酰胺纤维的强度为2‐10cN/dtex。4.根据权利要求1或2所述的长碳链聚酰胺纤维，其特征在于：所述长碳链聚酰胺树脂的质量占所述长碳链聚酰胺纤维的生产原料总质量的80％以上；或者，所述长碳链聚酰胺树脂的端氨基含量为10‐100mol/ton；或者，所述长碳链聚酰胺树脂的粘数为120‐300mL/g；优选地，所述长碳链聚酰胺树脂的端氨基含量为20‐60mol/ton；或者，所述长碳链聚酰胺树脂的粘数为130‐220mL/g。5.根据权利要求1或2所述的长碳链聚酰胺纤维，其特征在于：所述二元酸为脂肪族长碳链二元酸；优选地，所述脂肪族长碳链二元酸为癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸、十七碳二元酸、十八碳二元酸和△9‐1,18‐十八烯二元酸中的任意一种或几种的组合；更优选地，所述脂肪族长碳链二元酸为癸二酸或十二碳二元酸。6.根据权利要求5所述的长碳链聚酰胺纤维，其特征在于：所述1,5‐戊二胺和/或所述脂肪族长碳链二元酸由生物法制备而成...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑毅，秦兵兵，冯淑芹，刘修才，
申请(专利权)人：上海凯赛生物技术研发中心有限公司，凯赛生物产业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31