CN119800546A - 一种易于染色的尼龙12纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种易于染色的尼龙12纤维及其制备方法。所述纤维包含：尼龙12树脂和可染剂，其中，所述尼龙12树脂的端氨基含量为端羧基摩尔含量的2‑5倍。所述制备方法包含以下步骤：混合、挤出造粒、熔融纺丝、拉伸定型和后处理。上述尼龙12纤维易于染色、色牢度高。

Description

一种易于染色的尼龙12纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于纤维材料技术领域，具体涉及一种易于染色的尼龙12纤维及其制备方法。

背景技术

尼龙纤维作为一种重要的合成纤维，在纺织、工程塑料等众多领域都有着广泛的应用。尼龙纤维具有优异的力学性能、耐磨性、耐化学腐蚀性等特点，但在染色性能方面却存在一定的不足。传统的尼龙纤维通常需要在高温高压下进行染色，不仅染色工艺复杂，能耗高，而且对设备要求也较高。同时，染色后的牢度不高，容易出现褪色等问题，这在一定程度上限制了尼龙纤维在高端领域的应用。

为了提高尼龙纤维的染色性能，科研人员进行了大量的研究。现有技术中通常采用共聚、共混等方法引入亲水性基团或可染色基团。例如，CN105780179A：公开了一种聚酰胺纤维及其制备方法，该方法通过在惰性气流下将特定含量的胺基封端聚醚与聚酰胺在螺杆挤出机中混合后进行熔融纺丝，制得的聚酰胺纤维具有聚酰胺树脂相对粘度高、纤维强度高、色泽优异、易加工、成本低廉等特点，且制备方法工艺简单、纺丝温度低以及纺丝前后树脂相对粘度变化小。然而，目前关于易于染色的尼龙纤维的研究还比较少，且现有技术中存在的问题主要有以下几点：一是着色力不足，很多色系不易染色；二是色牢度不高，容易褪色；三是是染色工艺复杂，需要在高温高压下进行，能耗高且对设备要求高。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种尼龙12纤维，该纤维易于染色、色牢度高。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种尼龙12纤维，所述纤维包含以下组成的原料：

尼龙12树脂92–98份，

可染剂1-5份；

其中，所述尼龙12树脂的端氨基含量为端羧基摩尔含量的2-5倍。

发明人研究发现，尼龙12树脂端氨基含量为端羧基的2-5倍有良好技术效果，其原理在于端氨基增多使纤维结构变化，增强了纤维与染料结合力。端氨基可干扰分子链规整排列，降低结晶度、增加无定形区，便于染料进入，提升上染量和染色均匀性。还使表面亲水性增强，利于染液渗透，提高染色均匀性和牢度。酸性染色时，端氨基质子化与阴离子染料形成离子键，含量高结合力强。同时能与染料极性基团形成氢键，强化相互作用。但端氨基含量不能过高，否则影响纤维力学性能和耐热稳定性。

本发明中，所述纤维还包含：抗氧剂0.1–1.5份，润滑剂0.1–1.5份。

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种组合。所述润滑剂包括聚乙烯蜡类、酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺蜡、蒙旦蜡和双酚A环氧树脂中的一种或多种。上述助剂均为本领域常用助剂，其选型和含量为本领域公知。

在本发明的一种实施方案中，所述可染剂为阳离子染料可染剂和/或阴离子染料可染剂，优选阳离子染料可染剂。例如，所述阳离子染料可染剂包括但不限于氯化钠、氯化镁、氯化锌、氯化钙、氯化锂、溴化锂、氯化铝、氯化铁、氯化亚锡、氯化钴中的一种或多种。所述阴离子染料可染剂包括但不限于硫酸钠、萘磺酸甲醛缩合物、木质素磺酸钠、芳香族聚醚磺化物中的一种或多种。

本发明的另一目的在于提供一种易于染色的尼龙12纤维的制备方法。

一种上述易于染色的尼龙12纤维的制备方法，所述制备方法包含以下步骤：混合、挤出造粒、熔融纺丝、拉伸定型和后处理。

在本发明的一种实施方案中，所述混合步骤中，将尼龙12树脂、可染剂、任选的助剂，按照比例混合；优选地，所述混合温度为20-90℃，混合转速1000-1200r/min，混合时间10-15min。

在本发明的一种实施方案中，所述挤出造粒步骤中，将混合好的物料加入双螺杆挤出机挤出造粒；优选地，挤出造粒温度180-280℃，挤出造粒转速200-600r/min。

在本发明的一种实施方案中，所述熔融纺丝的温度190-260℃、压力1-7MPa、线速度1000-6000m/min。

在本发明的一种实施方案中，所述拉伸定型步骤中，拉伸倍数2-5倍，拉伸温度100-150℃。

本发明中，后处理步骤包括清洗、干燥、上油。后处理可以提高纤维的表面光洁度和柔软性。上述工艺均为本领域常规通用处理工艺。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)着色力方面，端氨基含量高增强了尼龙与染料结合力，可染剂提升染色效率和染料分散性，使得染色更容易，进而解决了传统染色需高温高压、能耗高及设备要求高的问题。

(2)染色牢度方面，本发明纤维因端氨基含量高不易褪色，可染剂也增加了染色牢度，有效解决了传统染色容易褪色的问题。

(3)染色工艺方面，本发明中尼龙12纤维可常温常压染色，工艺简单、能耗低且对设备要求低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明：

表1所用原料及其信息

表2原料配方及纤维性能测试结果

实施例1

1.原料准备：原料配比详见表2

2.混合：

将100kg尼龙12树脂、可染剂、抗氧剂和润滑剂加入高速混合机中，在80℃、1000r/min的条件下混合10min，使各组分充分混合均匀。

3.挤出造粒：

将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，在一区温度为200℃、二区温度为220℃、三区温度为230℃、四区温度为230℃、五区温度为220℃、六区温度为210℃、机头温度为200℃，转速为200r/min，压力为10MPa的条件下进行挤出造粒。

4.熔融纺丝：

将造好的尼龙12颗粒加入熔融纺丝机中，在一区温度为240℃、二区温度为250℃、三区温度为250℃、四区温度为240℃，压力为5MPa，纺丝速度为1000m/min的条件下进行熔融纺丝。

5.拉伸定型：

将纺出的尼龙12纤维进行拉伸定型，拉伸倍数为4倍，拉伸温度为120℃。

6.后处理：

对拉伸定型后的尼龙12纤维进行清洗、干燥、上油后处理，提高纤维的表面光洁度和柔软性。

实施例2

1.原料准备：原料配比详见表2

2.混合：

将100kg尼龙12树脂、可染剂、抗氧剂和润滑剂加入高速混合机中，在90℃、1200r/min的条件下混合15min，使各组分充分混合均匀。

3.挤出造粒：

将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，在一区温度为190℃、二区温度为210℃、三区温度为220℃、四区温度为220℃、五区温度为210℃、六区温度为200℃、机头温度为190℃，转速为250r/min，压力为12MPa的条件下进行挤出造粒。

4.熔融纺丝：

将造好的尼龙12颗粒加入熔融纺丝机中，在一区温度为230℃、二区温度为240℃、三区温度为240℃、四区温度为230℃，压力为6MPa，纺丝速度为1200m/min的条件下进行熔融纺丝。

5.拉伸定型：

将纺出的尼龙12纤维进行拉伸定型，拉伸倍数为3.5倍，拉伸温度为110℃。

6.后处理：

对拉伸定型后的尼龙12纤维进行清洗、干燥、上油后处理，提高纤维的表面光洁度和柔软性。

实施例3

1.原料准备：原料配比详见表2

2.混合：

将100kg尼龙12树脂、可染剂、抗氧剂和润滑剂加入高速混合机中，在85℃、1100r/min的条件下混合12min，使各组分充分混合均匀。

3.挤出造粒：

将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，在一区温度为210℃、二区温度为230℃、三区温度为240℃、四区温度为240℃、五区温度为230℃、六区温度为220℃、机头温度为210℃，转速为220r/min，压力为11MPa的条件下进行挤出造粒。

4.熔融纺丝：

将造好的尼龙12颗粒加入熔融纺丝机中，在一区温度为250℃、二区温度为260℃、三区温度为260℃、四区温度为250℃，压力为7MPa，纺丝速度为1100m/min的条件下进行熔融纺丝。

5.拉伸定型：

将纺出的尼龙12纤维进行拉伸定型，拉伸倍数为4.5倍，拉伸温度为130℃。

6.后处理：

对拉伸定型后的尼龙12纤维进行清洗、干燥、上油后处理，提高纤维的表面光洁度和柔软性。

对比例1

与实施例1比较，不同在于尼龙12树脂P2021102的端氨基含量为端羧基含量的1倍。

混合、挤出造粒、熔融纺丝、拉伸定型和后处理步骤与实施例1相同。

对比例2

与实施例1比较，不同在于尼龙12树脂P2121102的端氨基含量为端羧基含量的6倍。

混合、挤出造粒、熔融纺丝、拉伸定型和后处理步骤与实施例1相同。

性能测试

1.染色性能测试：

将实施例1-3和对比例1-2制备的尼龙12纤维分别在常温常压下用阳离子染料和阴离子染料进行染色，染色时间为30min，然后用清水冲洗干净，晾干。

采用分光光度计测定染色后纤维的颜色深度(K/S值)，K/S值越大，表示染色性能越好。

2.染色牢度测试：

将染色后的尼龙12纤维分别进行耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度和耐日晒色牢度测试。

耐水洗色牢度测试按照GB/T 3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》进行，耐摩擦色牢度测试按照GB/T 3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》进行，耐日晒色牢度测试按照GB/T 8427-2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》进行。

3.测试结果与分析：

染色性能测试结果

实施例1-3制备的尼龙12纤维在常温常压下用阳离子染料和阴离子染料进行染色后，K/S值分别为9.7、9.8和10.4，明显高于对比例1(K/S值为5.7)和对比例2(K/S值为7.6)。这表明本发明的尼龙12纤维易于染色，染色性能良好。端氨基含量为端羧基含量的2-5倍的尼龙12树脂与可染剂相互配合，使得纤维能够在常温常压下与染料分子充分结合，从而提高了染色效果。

染色牢度测试结果

实施例1-3制备的尼龙12纤维在耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度和耐日晒色牢度测试中均表现出较高的色牢度，明显优于对比例1和对比例2。这说明本发明的尼龙12纤维染色牢度高，不易褪色。可染剂的加入增加了染料在纤维上的吸附和扩散速度，同时使染料分子在纤维中的分布更加稳定，从而提高了染色牢度。

本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。

Claims (7)

1.一种尼龙12纤维，其特征在于，所述纤维包含以下组成的原料：

尼龙12树脂92–98份，

可染剂1-5份；

其中，所述尼龙12树脂的端氨基含量为端羧基摩尔含量的2-5倍。

2.如权利要求1所述的纤维，其特征在于，所述可染剂为阳离子染料可染剂和/或阴离子染料可染剂，优选阳离子染料可染剂。

3.一种权利要求1或2所述易于染色的尼龙12纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包含以下步骤：混合、挤出造粒、熔融纺丝、拉伸定型和后处理。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合步骤中，将尼龙12树脂、可染剂、任选的助剂，按照比例混合；

优选地，所述混合温度为20-90℃，混合转速1000-1200r/min，混合时间10-15min。

5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述挤出造粒步骤中，将混合好的物料加入双螺杆挤出机挤出造粒；

优选地，挤出造粒温度180-280℃，挤出造粒转速200-600r/min。

6.如权利要求3-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述熔融纺丝的温度190-260℃、压力1-7MPa、线速度1000-6000m/min。

7.如权利要求3-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述拉伸定型步骤中，拉伸倍数2-5倍，拉伸温度100-150℃。