【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料合成，具体涉及一种全生物基高强度尼龙510纤维及其制备方法和应用。
技术介绍
1、帘子布作为轮胎和橡胶制品的骨架材料，其作用是承受巨大压力、冲击负荷和强烈震动。这些应用工况场景要求帘子布材料必须具有强度高、耐磨性好、耐冲击、耐疲劳、耐老化和与橡胶粘合性好等特点。要达到轮胎等产品帘子布用材料性能要求，目前一般采用尼龙、芳纶、聚酯和钢丝等来制作帘子布，其中又以尼龙材料的综合性能最为突出。为了降低对日益枯竭的化石能源依赖，采用可重复再生、来源广阔且成本低廉的生物质来源来制备生物基尼龙材料是非常好的技术解决方案，也是尼龙材料技术发展的必然趋势。有研究表明，合成制备生物基尼龙材料可以降低3～4吨的二氧化碳排放量，减碳效果显著。
2、专利cn113668076a中公开了一种利用生物基尼龙56制造帘子布的方法，包括以下步骤：将生物基尼龙56切片增粘，得到高粘度切片树脂；将增粘切片熔融纺丝，对丝束逐级冷却；对丝束上油、牵伸、定型和卷取，得到尼龙56工业丝；将尼龙56工业丝进行捻纱、织布、浸胶和定型，得到锦纶56帘子布，利用该方法得到的帘子布耐疲劳性和强度不足。专利cn114959934a中公开了一种帘子布用尼龙56高强丝的制备方法，该技术制备得到尼龙56高强丝的断裂强度达到了8cn/dtex，初始模量≥48cn/dtex。但是以上专利技术中的基体树脂均为尼龙56，由于其己二酸单体不是生物质来源，其生物质含量受限，只有42％左右。目前暂时没有帘子布用全生物基尼龙材料的报道。
技术实现
1、为解决上述全部或部分技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
2、本专利技术的目的之一在于提供一种全生物基高强度尼龙510纤维的制备方法，所述制备方法包括：在保护气氛条件下，使包含所述尼龙510盐、对苯二甲酸二哌啶、5,6-二氨基-1-甲基尿嘧啶、反应助剂和水的混合反应体系发生水溶液缩聚和固相聚合反应，得到尼龙510树脂；将所述尼龙510树脂进行熔融纺丝，得到全生物基高强度尼龙510纤维。
3、在部分实施例中，所述尼龙510盐通过使癸二酸与戊二胺在溶剂中进行成盐反应获得。
4、在部分实施例中，所述成盐反应包括：将癸二酸分散于溶剂中，并于60～80℃的温度条件下加入所述戊二胺，以进行所述成盐反应；并且，控制所述成盐反应终点时的反应获得溶液的ph值为7.5～7.9。
5、在其中一个实施例中，在成盐反应完成后，对所述反应获得溶液进行抽滤、洗涤、干燥处理，制得所述尼龙510盐。
6、在部分实施例中，所述癸二酸与戊二胺的摩尔比为1∶1～1∶1.05。
7、在部分实施例中，所述癸二酸和戊二胺的总质量与溶剂的质量比为100∶100～150∶100。
8、在部分实施例中，所述溶剂包括水。例如所述癸二酸和戊二胺的总质量与水的质量比为100∶100～150∶100。
9、在部分实施例中，所述水溶液缩聚包括：在保护性气氛下，使所述混合反应体系的气压升至1.2～1.6mpa，之后将所述混合反应体系的温度升至210～230℃，并于1.4～1.8mpa的气压条件下进行预缩聚反应1～2h；以及，所述预缩聚反应完成后，将温度升温至240～250℃，在真空度为-0.06～-0.08mpa的条件下抽真空反应0.5～2h，得到尼龙510聚合物。
10、在部分实施例中，所述尼龙510聚合物的相对粘度例如为2.4～2.7。
11、在部分实施例中，所述混合反应体系中，所述对苯二甲酸二哌啶的添加量为尼龙510盐的0.1～1wt％。
12、在部分实施例中，所述5,6-二氨基-1-甲基尿嘧啶的添加量为尼龙510盐的0.1～0.5wt％。
13、在部分实施例中，所述混合反应体系中，水的添加量为尼龙510盐的20～30wt％。
14、在部分实施例中，所述反应助剂包括自封端剂和/或催化剂。
15、进一步的，所述封端剂包括苯甲酸、对苯二甲酸、2-奈甲酸和邻苯二甲酸酐中至少一种。
16、进一步的，所述混合反应体系中，所述封端剂的添加量为尼龙510盐的0.2～1.0wt％。
17、进一步的，所述催化剂包括次磷酸钠、磷酸、亚磷酸和偏磷酸中的至少一种。
18、进一步的，所述混合反应体系中，所述催化剂的添加量为尼龙510盐的0.1～1.0wt％。
19、在部分实施例中，所述固相聚合反应包括：在氮气气氛下，将水溶液缩聚后得到的尼龙510聚合物升温至150～180℃，并在真空度为50～100pa的条件下进行固相反应6～8h，得到所述尼龙510树脂。所述尼龙510树脂的相对粘度例如为3.5～4.0，含水量为300～500ppm。
20、在部分实施例中，所述熔融纺丝包括：将所述尼龙510树脂进行挤出成型、纺丝、冷却、牵伸和收卷，得到所述尼龙510纤维。
21、具体的，所述熔融纺丝例如包括将所述尼龙510树脂投入到双螺杆挤出机中，通过所述双螺杆挤出机中的螺杆挤出到喷丝板，再经过风冷、牵伸和收卷装置，得到尼龙510纤维。
22、进一步的，所述挤出成型过程的温度为220～260℃，纺丝过程的温度为250～265℃，纺丝速率为3500～4200m/min。
23、在部分实施方案中，所述对苯二甲酸二哌啶的制备方法包括：将哌啶、四氢呋喃与三乙胺混合，并于0～5℃的冰水浴反应条件下缓慢滴加入对苯二甲酰氯/四氢呋喃溶液进行反应，制得所述对苯二甲酸二哌啶。
24、进一步地，所述对苯二甲酰氯与哌啶的摩尔比为2.1～2.2∶1。
25、进一步地，所述三乙胺与哌啶的质量比为1∶1。
26、进一步地，所述四氢呋喃的加入量为哌啶和对苯二甲酰氯总质量的10～15倍。
27、本专利技术的目的之二在于提供上述任一项技术方案中所述的制备方法得到的全生物基高强度尼龙510纤维。
28、本专利技术的目的之三在于提供上述技术方案中的全生物基高强度尼龙510纤维在制备帘子布中的用途。
29、本专利技术的目的之四在于提供一种帘子布的制备方法，包括：对上述技术方案中制备得到的生物基高强度尼龙510纤维进行加捻、上浆、整经、织布、浸胶、干燥、热拉伸定型和卷绕处理，得到帘子布。
30、在部分实施例中，所述加捻处理中，加捻速率例如为10000转/min，编织结构例如为平纹编织结构，编织速度例如600转/min。
31、在部分实施例中，所述浸胶处理的浸胶液包括异氰酸酯和环氧树脂。
32、在部分实施例中，热拉伸定型处理的温度为190℃，拉伸速度为100m/min。
33、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：通过本专利技术提供的制备方法得到的尼龙510纤维具有高强度、高韧性，本专利技术在聚合过程中引入的5,6-二氨基-1-甲基尿嘧啶能够与聚酰胺分子链中的酰胺基团结合形成多重氢键，构建三本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全生物基高强度尼龙510纤维的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述尼龙510盐通过使癸二酸与戊二胺在溶剂中进行成盐反应获得；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述癸二酸与戊二胺的摩尔比为1∶1～1∶1.05；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水溶液缩聚包括：在保护性气氛下，使所述混合反应体系的气压升至1.2～1.6MPa，之后将所述混合反应体系的温度升至210～230℃，并于1.4～1.8MPa的气压条件下进行预缩聚反应1～2h；
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于：所述混合反应体系中，所述对苯二甲酸二哌啶的添加量为尼龙510盐的0.1～1wt％；
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述封端剂包括苯甲酸、对苯二甲酸、2-奈甲酸和邻苯二甲酸酐中至少一种；
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固相聚合反应包括：
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述熔融纺丝包括：将所
9.由权利要求1-8中任一项所述的制备方法得到的全生物基高强度尼龙510纤维。
10.权利要求9所述的全生物基高强度尼龙510纤维在制备帘子布中的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种全生物基高强度尼龙510纤维的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述尼龙510盐通过使癸二酸与戊二胺在溶剂中进行成盐反应获得；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述癸二酸与戊二胺的摩尔比为1∶1～1∶1.05；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水溶液缩聚包括：在保护性气氛下，使所述混合反应体系的气压升至1.2～1.6mpa，之后将所述混合反应体系的温度升至210～230℃，并于1.4～1.8mpa的气压条件下进行预缩聚反应1～2h；
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于：所述混合...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪冠华，赵松传，辛永，
申请(专利权)人：青岛康威化纤有限公司，
类型：发明
国别省市：
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