一種防輻射尼龍6樹脂的制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功能性紡織材料領(lǐng)域，具體說涉及一種防輻射尼龍6樹脂的制備方法及其在防輻射細旦尼龍6纖維上應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]逾半個世紀以來，隨著高科技的快速發(fā)展，種類繁多的科技產(chǎn)品、辦公室用和家用電器被制造出來并被廣泛應(yīng)用，大大提高了人們的工作效率，徹底改變了人們的生活方式。但各種電器在給我們帶來便利的同時，也帶來了許多潛在危害:家用電器、辦公電子和手機電腦等成為電磁波輻射的最大來源。電磁輻射又稱電子煙霧，是指電磁場能量以頻率3-30000MHz電磁波的形式向外發(fā)射。電磁波輻射已被世衛(wèi)組織列為繼水源、大氣、噪聲之后的第四大環(huán)境污染源，成為危害人類健康的隱形“殺手”，長期而過量的電磁輻射會對人體生殖、神經(jīng)和免疫等系統(tǒng)造成傷害，成為皮膚病、心血管疾病、糖尿病、癌突變的主要誘因。因此如何發(fā)現(xiàn)和有效地利用防輻射新材料以減少電磁輻射對人體的危害顯得相當重要，目前已有的個體防護用品一防護服就成為保護人體不受或盡量降低電磁輻射的危害的最后一道防線。因此防護服的原材料一各種防輻射纖維及面料開發(fā)就應(yīng)運而生。
[0003]防輻射纖維是一種新型的功能性纖維，一般利用金屬纖維與其他纖維混紡成紗，再織成布，成為具有良好防輻射效果的織物。其中所用的金屬纖維既可以是純粹由無機金屬材料制成的纖維(如不銹鋼纖維)，也可以是在金屬纖維的表面上涂一層塑料后制成的纖維，還可以是外包金屬的鍍金屬纖維。但是這種包含金屬絲或鍍金屬纖維有其局限性:一來制作工藝復(fù)雜、成本高；二來不能長期保持穩(wěn)定防輻射效果；另外做成的面料手感發(fā)硬，穿著不舒適。
[0004]尼龍纖維織物具有吸汗、輕質(zhì)、韌性佳、回彈性好、抗酸堿等特點，是最適合人類穿著的人造織物之一，在防護服上的應(yīng)用也是尼龍纖維的主要用途之一。然而，隨著人們生活水平的提高，對于紡織品尤其是防護服的要求也越來越高:要求穿著舒適性、功能性、美觀性兼具。但是目前常規(guī)防輻射服裝面料產(chǎn)品，一般其纖維絲或金屬絲較粗因此存在手感粗糙、柔軟性差、吸水透氣性差和穿著不舒適等問題，難以滿足消費者要求。如何解決這些問題以制造出既美觀又舒適而且防護效果持久的防護服是一個重要的研究課題。
[0005]目前關(guān)于防輻射纖維及面料有較多報道，例如專利CA104228196A公開了一種防輻射面料，是由金屬纖維呈網(wǎng)狀分布在面料夾層中，達到防輻射效果。實用新型專利CN201905291U報道了一種防輻射纖維的帽子，包括棉料層、鍍銀纖維層以及尼龍層面料，具有一定防輻射效果。而專利CA103526329A公開了一種防輻射纖維的制造方法，是將含有防輻射納米微粉的母粒與塑料切片進行熔融共混紡絲，制備出防輻射纖維，屏蔽效能可達到45dB。但是該專利闡述的是納米微粉與塑料切片通過熔融共混擠出制得母粒，之后再通過與切片樹脂熔融共混紡絲制得防輻射纖維。但是該方法將納米微粉與塑料切片進行簡單的熔融共混，屬于固體-固體共混，納米微粉又極易團聚，所以極易導(dǎo)致納米微粉在塑料基體中分散不勻，影響隨后的紡絲進程以及纖維的防輻射效能，具有明顯不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決目前防輻射纖維的防輻射效能明顯不足的問題，本發(fā)明提出了一種防輻射尼龍6樹脂的制備方法及其在防輻射細旦尼龍6纖維上應(yīng)用。該方法工藝簡單可行，產(chǎn)品性能穩(wěn)定持久，利于推廣。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種防輻射尼龍6樹脂的制備方法為己內(nèi)酰胺單體與吸波粒子熔融共混后再經(jīng)原位聚合反應(yīng)得到防輻射尼龍6樹脂。
[0008]原位聚合反應(yīng)過程是:將吸波粒子與己內(nèi)酰胺單體熔體共混，經(jīng)進料栗送入聚合管頂端，而后添加開環(huán)劑及分子量穩(wěn)定劑進行聚合，所述聚合反應(yīng)過程中溫度控制分三個階段，物料在聚合管上段，溫度為240?290°C，在聚合管中段，溫度為235?275°C，在聚合管下段，溫度為230?260°C，聚合時間為10?20h。作為優(yōu)選，聚合管選自常壓直型連續(xù)聚合管(VK管)。
[0009]作為優(yōu)選，所述開環(huán)劑選自蒸餾水或無離子水，開環(huán)劑用量為己內(nèi)酰胺單體質(zhì)量的1?5% ;分子量穩(wěn)定劑選自醋酸、己二酸、N，N’_ 二(2，2，6，6-四甲基_4_哌啶基)-間苯二甲酰胺(簡稱SEED)中的一種或幾種，使用量為己內(nèi)酰胺單體質(zhì)量的0.1?0.5%。
[0010]作為優(yōu)選，所述的吸波粒子的粒徑小于等于lOOOnm，吸波粒子為稀土化合物與助劑的混合物，所述的稀土化合物選自稀土氧化物或配合物，其中，所述的稀土金屬選自鑭、鉺、釤、釔中的一種或多種，所述的助劑選自納米氧化鐵、磁性鐵粉、鈦酸鋇粉中一種或幾種，助劑用量為吸波粒子總重量的10?60%。
[0011]作為優(yōu)選，吸波粒子與己內(nèi)酰胺單體的重量比為0.8?10.0:100。
[0012]本發(fā)明采用在己內(nèi)酰胺單體聚合前添加改性劑吸波粒子，通過原位聚合工藝而制得防輻射尼龍6樹脂，可以使吸波粒子在尼龍基體中均勻分散，而不會產(chǎn)生團聚效應(yīng)，從而使隨后的紡絲進程穩(wěn)定，所得纖維產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，性能可靠；
所述的一種防輻射尼龍6樹脂的制備方法制得的防輻射尼龍6樹脂在防輻射細旦尼龍6纖維上的應(yīng)用。所述防輻射細旦尼龍6纖維的單絲纖度為1.0?3.3dtex,斷裂伸長率為28?45%，斷裂強度為3.2?4.5cN/dtex ;纖維條干為0.9?2.0。
[0013]防輻射尼龍6樹脂經(jīng)熔融紡絲方法制得防輻射細旦尼龍6纖維。具體步驟如下所述:
(1)將防輻射尼龍6切片樹脂投料進螺桿中熔融，經(jīng)螺桿進入熔體管道擠壓入噴絲組件，經(jīng)海砂過濾，噴絲孔擠出，其中所述螺桿直徑35mm，長徑比35，海砂選自20?50目粗砂與50?80目細砂兩種不同粒徑的復(fù)配物。螺桿壓力在12?16Mpa，噴絲孔直徑為0.18?
0.35mm，噴絲孔的長徑比2.5?4，噴絲板上噴絲孔12?48個。作為優(yōu)選，海砂在總重量不變的情況下，細砂與粗砂的質(zhì)量比為1:0.5?2。
[0014](2)緩冷及單體抽吸:在紡絲組件與側(cè)吹風冷卻過程中增有緩冷及單體抽吸裝置，因所紡纖維單絲纖度小，絲束比表面積較大，而且添加的吸波粒子散熱快，導(dǎo)致絲束冷卻速度較快，致使纖維結(jié)晶變脆，不宜進一步拉伸，需添加緩冷裝置，緩冷區(qū)域長度約為15?20cm;另外，尼龍6紡絲時，易分解產(chǎn)生己內(nèi)酰胺單體或低聚物，若不及時除去，會對纖維條干及不勻率產(chǎn)生影響，因此需添加單體抽吸裝置。
[0015](3)冷卻:由于絲束孔數(shù)較少，為降低操作難度，簡化工藝，采用常規(guī)側(cè)吹風冷卻工藝即可。其中側(cè)吹風吹出的風溫18?30°C，濕度60?80%，風速0.2?0.5m/s。
[0016](4)上油集束:經(jīng)環(huán)吹風冷卻的纖維經(jīng)油霧噴嘴集束上油，因為含有吸波粒子，纖維絲束間及絲束與接觸器件表面摩擦嚴重，易造成纖維表面損傷、毛絲或斷絲，所以需加大油劑的濃度，提高上油率。所用油劑為重量分數(shù)為10?15%的錦綸油劑蒸餾水乳液。
[0017](5)卷繞:上油絲束經(jīng)第一熱輥、第二熱輥、第三導(dǎo)絲輥、吐絲頭進入卷繞頭卷繞紡絲，所述第一熱輥溫度為30?100°C，第二熱輥溫度為100?170°C，第二、第一熱輥之間的牽伸比為1.1?1.3，第三導(dǎo)絲輥與卷繞頭之間速度的超喂率為3?6%，卷繞速度為3500?5000m/min。滿卷率達到90%以上。
[0018]本技術(shù)發(fā)明可在常規(guī)高速紡絲設(shè)備上生產(chǎn)該種防輻射細旦尼龍6FDY長絲，工藝簡單，操作方便，長絲產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，防輻射效果顯著且持久，穿著舒適性佳。利用本發(fā)明纖維的織物在電磁輻射頻率0.15 MHz-3 GHz范圍內(nèi)的屏蔽效能達45dB以上。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明采用聚合前添加吸波粒子，與一般的熔融共混制成母粒后再進行紡絲相比，該工藝簡單可行；而且所得纖維性能穩(wěn)定，品質(zhì)更優(yōu)，防輻射效果持久穩(wěn)定同時也降低了能耗，符合節(jié)能減排的政策和要求。
[0020](2)使用本發(fā)明的防輻射尼龍6樹脂和生產(chǎn)方法可以得到纖度約為1.0?3.3dtex的防輻射細旦尼龍6纖維，該纖維的強度和斷裂伸長率均符合后織造要求，而且與傳統(tǒng)的含金屬絲以及粗旦纖維織成的防輻射織物手感粗硬相比，該發(fā)明制得的防輻射細旦尼龍6纖維手感柔軟，穿著舒適性佳，由此提升了尼龍6纖維產(chǎn)品的科技含量及附加值。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的工藝路線圖；
圖2為實施例1吸波粒子的電子掃描顯微鏡圖片。
【具體實施方式】
[0022]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，應(yīng)當理解，本發(fā)明的實施并不局限于下面的實施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明保護范圍。在本發(fā)明中，若非特指，所有的設(shè)備和原料等均可從市場購得或是本行業(yè)常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法，用量均已重量份計。
[0023]實施例1
將重量份為100的己內(nèi)酰胺單體，助劑納米氧化鐵0.2份，稀土化合物碳酸鑭1.8份熔體共混，經(jīng)進料栗送入聚合管頂端后添加開環(huán)劑蒸餾水1.5份、分子量穩(wěn)定劑己二酸0.3份進行聚合，所述聚合反應(yīng)過程中溫度控制分三個階段，物料在聚合管上段，溫度為240°C，在聚合管中段，溫度為250°C，在聚合管下段，溫度為260°C，聚合時間為15h，得到防輻射尼龍6樹脂1。
[0024]吸波粒子的粒徑lOOOnm，吸波粒子的電子掃描顯微鏡圖片(粒徑)如圖2所示。
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