一种生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝、混编布及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝及其制备方法，所述混合丝由生物基聚酰胺丝和玻璃纤维混合制得。还提供了一种生物基聚酰胺/玻璃纤维混编布及其制备方法。所述混合丝和混编布提高了现有混合纤维材料的性能、拓宽了使用场景。拓宽了使用场景。拓宽了使用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝、混编布及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种生物基聚酰胺/纤维复合丝、混编布及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酰胺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。它以聚酰胺为原料，经熔融纺丝制得，并广泛的应用于服用、家用及工业用等领域。其具有较低的密度，断裂强度高，伸展大，回弹性和耐疲劳性优良，同时弯曲模量和相对弯曲刚度小，纤维相对柔软，吸湿性在合成纤维中仅次于维纶，染色性在合成纤维中属较好。
[0003]玻璃纤维是一种无机非金属材料，具有高强度、耐高温、绝热、耐腐蚀等优良性能，已被广泛应用于交通运输、电子信息、航空航天、基础建设、医疗卫生、环保能源能等众多的领域，并在全球得到了人所共知的快速发展。
[0004]混合纤维材料通常指由两种或两种以上纤维构成的材料，与玻璃纤维混合的纤维可以是热塑性塑料纤维、金属纤维、碳纤芳纶纤维等。玻璃纤维虽然功能优异，在许多特定场合发挥了重要的作用，但缺点是性脆，耐磨性差。混合其它纤维后，可结合各组分的优点，在性能上互补，提高产品的总体性能，为进一步增强复合材料创造良好的条件。随着全球低碳经济发展的推进，节能环保和可持续发展成为世界关注的焦点，各行业、各领域对高性能复合材料的需求愈加迫切，对复合材料的性能提出更高更复杂的要求，因此在制造工艺和装备技术在不断提升的同时，多样化的增强材料也层出不穷，混合纤维材料应运而生。
[0005]因此，为了使混合纤维材料能够适应更多复杂的使用场合，拓宽使用温度、降低吸水影响以及增加轻量化，很有必要设计开发一种强度高、含水率低的混合纤维产品。

技术实现思路

[0006]为了提高现有混合纤维材料的性能、拓宽使用场景，本专利技术提供了一种生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝、混编布及其制备方法。
[0007]本专利技术通过将生物基聚酰胺和玻璃纤维共纺成丝、再混编成布，可以弥补玻璃纤维本身性能的不足，克服热塑性树脂浸渍困难的问题；混编成布也可以作为制备更加多样化复合材料的原料，拓宽复合材料的使用范围。本专利技术复合成型材料拥有较高的玻纤含量，复合材料的力学性能显著且玻纤分布均匀。
[0008]本专利技术所述相对粘度通过乌氏粘度计浓硫酸(96％)法测定。生物基含量通过碳14测定，例如通过生物基含量检测标准方法ASTM D6866检测获得。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]技术方案之一：一种生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝，所述混合丝由生物基聚酰胺丝和玻璃纤维混合制得，且所述生物基聚酰胺丝和玻璃纤维的质量比为1：0.15
‑
4。
[0011]在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺丝和玻璃纤维的线密度比为1：0.15
‑
4。
[0012]在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺丝和玻璃纤维的线密度比为1：1。
[0013]在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺丝由生物基聚酰胺树脂经纺丝获得，所述生物基聚酰胺树脂选自PA56、PA510、PA511、PA512、PA513、PA514、PA515和PA516中的一种或多种。
[0014]在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺树脂的相对粘度1.8
‑
3.2，优选为2.1
‑
2.8，和/或，端氨基含量42
‑
60mmol/kg，和/或，熔点170℃
‑
320℃，和/或，生物基含量在43％
‑
100％，和/或，含水率400
‑
600ppm。
[0015]在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺树脂PA56的相对粘度2.3
‑
2.8，和/或，端氨基含量42
‑
60mmol/kg，和/或，熔点253℃
‑
256℃，和/或，生物基含量为45％，和/或，含水率400
‑
600ppm。
[0016]在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺树脂PA510的相对粘度2.3
‑
2.8，和/或，端氨基含量42
‑
60mmol/kg，和/或，熔点215℃
‑
219℃，和/或，生物基含量为100％，和/或，含水率400
‑
600ppm。
[0017]在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺丝的断裂强度为3.0cN/dtex以上，优选4.5cN/dtex以上，更优选为6.5cN/dtex以上，和/或，断裂伸长率为72.9％以下，优选为33％以下，更优选为22％以下，和/或，沸水收缩率在15.0％以下，优选在8.0％以下，更优选为在4.0％以下，和/或，线密度为5
‑
35000dtex。
[0018]在一些具体的实施方案中，所述玻璃纤维的单丝直径为5
‑
20μm。
[0019]在一些具体的实施方案中，所述玻璃纤维的线密度为1000
‑
4800Tex，例如为1200Tex、2400Tex。
[0020]在一些具体的实施方案中，所述玻璃纤维含水率≤0.10％。
[0021]在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝的断裂拉伸强度在60cN/Tex以上，和/或，断裂伸长率在8％以下，和/或，沸水收缩率在11％以下，和/或，含水率在1.5％以下，进而为1.3％以下。
[0022]在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝的制备方法包括：提供生物基聚酰胺熔体经纺丝得到生物基聚酰胺丝，再与玻璃纤维捻合，获得混合丝。
[0023]在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺熔体可以由生物基聚酰胺树脂切片经加热至熔融状态获得，或者，将采用连续聚合设备获得的生物基聚酰胺熔体直接进行纺丝。
[0024]在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺熔体经过增压泵输送到纺丝箱体，以便直接进行纺丝；或者，先制备生物基聚酰胺树脂，然后加热至熔融状态，形成生物基聚酰胺熔体再进行纺丝；所述纺丝是将生物基聚酰胺熔体经纺丝箱体的喷丝板喷出形成初生丝；再对所述初生丝进行牵伸、上油、卷绕成型、牵伸定型，得到所述生物基聚酰胺丝。
[0025]在一些具体的实施方案中，所述加热至熔融状态的温度比生物基聚酰胺树脂熔点至少高10℃，例如20℃、30℃。
[0026]在一些具体的实施方案中，所述加热至熔融状态的温度为200
‑
320℃。
[0027]本专利技术中，所述纺丝所使用的设备可为本领域常规用于纺丝的设备，例如熔体纺丝机。
[0028]在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝制备方法包括：将生物基聚酰胺树脂放入纺丝料筒，螺杆温度为200
‑
320℃，机头温度为210℃
‑
330℃，螺杆转
速20
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝，其特征在于，所述混合丝由生物基聚酰胺丝和玻璃纤维混合制得，且所述生物基聚酰胺丝和玻璃纤维的质量比为1：0.15
‑
4。2.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝，其特征在于，所述生物基聚酰胺丝由生物基聚酰胺树脂经纺丝获得，所述生物基聚酰胺树脂选自PA56、PA510、PA511、PA512、PA513、PA514、PA515和PA516中的一种或多种；优选地，所述生物基聚酰胺树脂的相对粘度1.8
‑
3.2，优选为2.1
‑
2.8，和/或，端氨基含量42
‑
60mmol/kg，和/或，熔点170℃
‑
320℃，和/或，生物基含量在43％
‑
100％，和/或，含水率400
‑
600ppm；优选地，所述生物基聚酰胺树脂PA56的相对粘度2.3
‑
2.8，和/或，端氨基含量42
‑
60mmol/kg，和/或，熔点253℃
‑
256℃，和/或，生物基含量为45％，和/或，含水率400
‑
600ppm；优选地，所述生物基聚酰胺树脂PA510的相对粘度2.3
‑
2.8，和/或，端氨基含量42
‑
60mmol/kg，和/或，熔点215℃
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219℃，和/或，生物基含量为100％，和/或，含水率400
‑
600ppm。3.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝，其特征在于，所述玻璃纤维的单丝直径为5
‑
20μm；优选地，所述玻璃纤维的线密度为1000
‑
4800Tex；优选地，所述玻璃纤维含水率≤0.10％。4.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝，其特征在于，所述生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝的断裂拉伸强度在60cN/Tex以上，和/或，断裂伸长率在8％以下，和/或，沸水收缩率在11％以下，和/或，含水率在1.5％以下。5.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺/玻璃纤维混合丝，其特征在于，其制备方法包括：提供生物基聚酰胺熔体经纺丝得到生物基聚酰胺丝，再与玻璃纤维捻合，获得混合丝；优选地，所述生物基聚酰胺熔体可以由生物基聚酰胺树脂切片经加热至熔融状态获得，或者，将采用连续聚合设备获得的生物基聚酰胺熔体直接进行纺丝；优选地，所述加热至熔融状态的温度为200
‑
320℃；优选地，将生物基聚酰胺树脂放入纺丝料筒，螺杆温度为200
‑
320℃，机头温度为210℃
‑
330℃，螺杆转速20
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【专利技术属性】
技术研发人员：李园平，徐强，刘修才，
申请(专利权)人：CIBT美国公司凯赛太原生物材料有限公司山西合成生物研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：