本发明专利技术公开了一种低成本生物基复合纤维及制备方法和用途。本发明专利技术的复合纤维包括芯层和包覆在芯层外的皮层，所述芯层的材料为尼龙56，所述皮层的材料为尼龙66，所述复合纤维的横截面中，所述芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(20～80)∶(20～80)。制备方法包括：分别制备尼龙66切片和尼龙56切片；将尼龙66切片和尼龙56切片进行熔融挤出复合纺丝，使尼龙56形成芯层，尼龙66形成皮层，得到低成本生物基复合纤维。本发明专利技术的复合纤维的力学性能与尼龙66纤维相当，且柔软性更好，生产成本低，能够满足一些低成本尼龙66纤维应用场合，如汽车安全气囊，尼龙工业丝等领域；还属于生物基复合纤维，符合当今低碳绿色环保的发展潮流。流。流。
【技术实现步骤摘要】
一种低成本生物基复合纤维及制备方法和用途
[0001]本专利技术属于复合纤维
，具体地说，涉及一种低成本生物基复合纤维及制备方法和用途。
技术介绍
[0002]尼龙66又称锦纶66、聚酰胺
‑
66、聚已二酰己二胺，由己二胺和己二酸缩聚制得。尼龙66具有强度高、刚性好、抗冲击、耐油及耐化学品、耐磨和自润滑等优点，尤其是硬度、刚性、耐热性和蠕变性能更佳,因此综合性能好，而且原料易得，可用作工程塑料，机械附件如齿轮、润滑轴承，代替有色金属材料做机器外壳、汽车发动机叶片等，也可用于制合成纤维。因此尼龙66广泛应用于工业、服装、装饰、工程塑料等领域。
[0003]生产聚酰胺的起始原料主要来自石油，少量来自煤和植物原料。尼龙66又称聚己二酰己二胺，它的单体己二酸、己二胺和聚酰胺6的单体己内酰胺均主要来自苯加氢制得的环己烷，少部分来自苯酚。作为聚酰胺纤维，尼龙66的来源主要依靠石油，但作为不可再生资源，石油不仅面临资源枯竭的隐患，在应用过程中还会同时触发众多环境问题。另外，由于尼龙66的价格较高，限制了其进一步的广泛应用。因此，如何制备出更低成本、更环保，且具有尼龙66制备的纤维的特性的复合纤维，是目前亟待解决的问题。
[0004]有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种低成本生物基复合纤维及制备方法和用途。本专利技术的复合纤维的力学性能与尼龙66纤维相当，且柔软性更好，生产成本低，能够满足一些低成本尼龙66纤维应用场合，如汽车安全气囊，尼龙工业丝等领域；还属于生物基复合纤维，符合当今低碳绿色环保的发展潮流。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
[0007]本专利技术的第一目的是提供一种低成本生物基复合纤维，复合纤维包括芯层和包覆在芯层外的皮层，所述芯层的材料为尼龙56，所述皮层的材料为尼龙66。
[0008]尼龙56是生物基化学纤维材料，从天然生物中提取而来，是一种可持续利用的环保材料。与尼龙66相比，尼龙56的价格较低，且与尼龙66同属于尼龙系列，相容性较好。
[0009]本专利技术的复合纤维为皮芯型结构，以生物基聚酰胺56(尼龙56)作为复合纤维的芯层，聚酰胺66(尼龙66)作为复合纤维的皮层。尼龙66作为皮层，使复合纤维能够外在表现尼龙66纤维的耐磨、强度高、抗冲击、刚性好等特性；生物基尼龙56作为芯层，还可以增加复合纤维整体的柔软性，使复合纤维的初始模量更低，手感更好。
[0010]与成本价格较高、来源自石油的尼龙66纤维相比，尼龙56的价格较低，且为生物基尼龙；本专利技术的复合纤维不但可以保留尼龙66纤维的性能，还可以大大降低生产成本。如此，一方面，复合纤维的生产成本降低，能够满足一些低成本尼龙66纤维应用场合，如汽车安全气囊，尼龙工业丝等领域；另一方面，由于采用了生物基尼龙56，复合纤维还属于生物
基复合纤维，符合当今低碳绿色环保的发展潮流。
[0011]进一步的方案，所述复合纤维的横截面中，所述芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(20～80)∶(20～80)；
[0012]优选的，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(30～60)∶(40～70)；
[0013]优选的，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(50～60)∶(40～50)；
[0014]优选的，所述芯层与所述皮层为同心型结构；更优选同心圆型实心结构。
[0015]本专利技术中，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值在(20～80)∶(20～80)范围内时，成纤性好，能够使复合纤维的强度等力学性能达到与尼龙66纤维相当的程度，另外还可以提高复合纤维的柔软性。
[0016]与纯的尼龙66纤维相比，本专利技术的复合纤维的成本能够大大降低。尼龙66的价格为42000元/吨，尼龙56的价格为26500元/吨，复合纤维芯中含尼龙56，可以显著降低复合纤维的成本。
[0017]进一步的方案，复合纤维的拉伸强度为3.5CN/dtex～5.0CN/dtex，所述复合纤维的断裂伸长率为20％～35％，初始模量为40
‑
50cN.dtex
‑
1。
[0018]本专利技术的复合纤维的拉伸强度可达到与尼龙66纤维相当的水平，且初始模量更低，纤维的柔软性更好，手感更佳，提高穿着的舒适性。
[0019]本专利技术的第二目的是提供一种如上所述的低成本生物基复合纤维的制备方法，包括：
[0020]分别制备尼龙66切片和尼龙56切片；
[0021]将尼龙66切片和尼龙56切片进行熔融挤出复合纺丝，使尼龙56形成芯层，尼龙66形成皮层，得到低成本生物基复合纤维。
[0022]进一步的方案，所述尼龙56切片的制备方法包括：
[0023](1)将生物基1，5戊二胺和己二酸配成尼龙盐水溶液，所述尼龙盐水溶液中尼龙盐的质量分数为30
‑
50％；加入抗氧剂，进行搅拌，升温到140
‑
150℃，进行浓缩，浓缩后的尼龙盐水溶液中，尼龙盐的质量分数为85
‑
88％；
[0024](2)将浓缩后的尼龙盐水溶液升温至230
‑
240℃，加压至2.5
‑
3.0MPa，反应40
‑
60分钟，脱出大部分水分，得到预聚物，压力降至正常；
[0025](3)将所得预聚物升温至270
‑
280℃，抽真空使真空度保持在30
‑
60Pa，进行缩聚反应，特性粘数达到2.4～2.5时，解除真空，充氮气，铸带，切粒，真空干燥，得到尼龙56切片；
[0026]优选的，将生物基1，5戊二胺和己二酸配成尼龙盐水溶液时，1，5戊二胺和己二酸的摩尔比为1：1；
[0027]优选的，所述尼龙盐水溶液的PH值调节至9
‑
10，温度控制在40
‑
50℃，优选40
‑
45℃。
[0028]真空干燥的条件包括：温度为105℃～115℃，真空度为35
‑
70Pa，干燥时间为12
‑
16h，含水率小于50PPm；
[0029]优选的，所述抗氧剂包括抗氧剂1098，所述抗氧剂的质量浓度为20
‑
50PPM，优选30
‑
40PPM。
[0030]本专利技术中测定所制备的尼龙56的相对粘度的方法包括以下步骤：
[0031]将纯度为99.8％分析纯硫酸作为溶剂；
[0032]将所述尼龙56切片加入到所述溶剂中，配置成含量为0.05g/dL的溶液；
[0033]在25℃条件下，应用乌氏黏度剂测定所述尼龙56物的相对粘度。
[0034]进一步的方案，所述尼龙66切片的制备方法包括：
[0035](1)称量原料尼龙66，放入高本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低成本生物基复合纤维，其特征在于，复合纤维包括芯层和包覆在芯层外的皮层，所述芯层的材料为尼龙56，所述皮层的材料为尼龙66。2.根据权利要求1所述的低成本生物基复合纤维，其特征在于，所述复合纤维的横截面中，所述芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(20～80)∶(20～80)；优选的，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(30～60)∶(40～70)；优选的，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(50～60)∶(40～50)；优选的，所述芯层与所述皮层为同心型结构；更优选同心圆型实心结构。3.根据权利要求1或2所述的低成本生物基复合纤维，其特征在于，复合纤维的拉伸强度为3.5CN/dtex～5.0CN/dtex，所述复合纤维的断裂伸长率为20％～35％，初始模量为:40
‑
50cN.dtex
‑
1。4.一种如权利要求1
‑
3任意一项所述的低成本生物基复合纤维的制备方法，其特征在于，包括：分别制备尼龙66切片和尼龙56切片；将尼龙66切片和尼龙56切片进行熔融挤出复合纺丝，使尼龙56形成芯层，尼龙66形成皮层，得到低成本生物基复合纤维。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述尼龙56切片的制备方法包括：(1)将生物基1，5戊二胺和己二酸配成尼龙盐水溶液，所述尼龙盐水溶液中尼龙盐的质量分数为30
‑
50％；加入抗氧剂，进行搅拌，升温到140
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150℃，进行浓缩，浓缩后的尼龙盐水溶液中，尼龙盐的质量分数为85
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88％；(2)将浓缩后的尼龙盐水溶液升温至230
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240℃，加压至2.5
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3.0MPa，反应40
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60分钟，脱出大部分水分，得到预聚物，压力降至正常；(3)将所得预聚物升温至270
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280℃，抽真空使真空度保持在30
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60Pa，进行缩聚反应，特性粘数达到2.4～2.5时，解除真空，充氮气，铸带，切粒，真空干燥，得到尼龙56切片；优选的，将生物基1，5戊二胺和己二酸配成尼龙盐水溶液时，1，5戊二胺和己二酸的摩尔比为1：1；优选的，所述尼龙盐水溶液的pH值调节至9
‑
10，温度控制在40
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50℃，优选40
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45℃。6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘伯林，金剑，姜锋，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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