CN107419351A - 一种腈纶纤维的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种腈纶纤维的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：（1）纺丝成型；（2）使初生纤维进入二次凝固浴成形，再进行冷牵伸、水洗以及热牵伸，总牵伸倍率小于等于12，速度为30‑60m/min；水洗时水槽温度为80‑90℃，水洗流量为3000L/h；（3）对所述纤维进行热烘干致密化处理，湿球温度60‑80℃，干球温度120‑150℃；（4）对所述纤维进行热定型，热定型温度为102‑120℃；（5）将定型后的丝束通过蒸汽箱，在拉伸比率为1.4‑1.8：1的条件下对丝束进行拉伸，制得所述腈纶纤维。本发明增强了纤维的柔软性和热弹性，提高纤维的收缩性，得到腈纶纤维抗起球性能等级＞4级。

Description

一种腈纶纤维的制备工艺
技术领域
本发明涉及服装原材料技术领域，具体涉及一种腈纶纤维的制备工艺。
背景技术
腈纶纤维（聚丙烯腈纤维）有人造羊毛之称，具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、不怕虫蛀等优点。弹性好，伸长20%时回弹率仍可保持65%，蓬松卷曲而柔软，保暖性比羊毛高15%，强度比羊毛高1-2.5倍。耐晒性能优良，露天曝晒一年，强度仅下降20%。纤维软化温度190-230℃，能耐酸、耐氧化剂和一般有机溶剂，但耐碱性较差。根据不同的用途要求可纯纺或与天然纤维混纺，其纺织品被广泛运用于服装、装饰等领域。
另外，高收缩纤维以其自有潜在的高收缩性能与常规纤维混纺可以制成多种织物，具有手感柔软、织物厚实、丰满、保暖性好等特点，还可产生奇异的光泽效果。因此，高收缩腈纶产品的市场需求日趋看好。
大多数合成纤维在使用过程中都会出现起毛球的现象。腈纶虽然有人造羊毛的美誉，由于腈纶纤维大分子呈不规则的螺旋构象，不具有真正的结晶结构，纤维的强力比天然纤维和再生纤维高得多，其制品表面纤维球粒的形成速率大于脱落速率，因此在摩擦力无法消除纤维球粒的情况下，所形成的纤维球粒会长期保留在织物表面上，从而严重影响织物的外观和穿着舒适性。目前，减少腈纶起球的方法主要有：(1)在纤维或织物表面涂覆一层改性整理剂，以减少织物表面起毛起球。该方法主要问题是整理剂在纤维表面一旦失效，纤维的抗起球性能就下降；(2)通过腈纶纤维在纺丝生产过程中来改变和减少起毛起球，通过控制腈纶纤维纺丝生产过程工艺条件来改变和减少纤维的起毛球性能，但效果不佳，而且纤维的染色性能差，不能满足生产高档织物的要求，抗起球性能等级只达到3-4级。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的问题，提供一种高收缩且抗起球的腈纶纤维及其制备工艺。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种腈纶纤维的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：
（1）纺丝成型；
a.准备好所需原料：称取丙烯腈89-94份，氯乙烯5-10份，醋酸乙烯5-6份和甲基丙烯磺酸钠0.3-0.5份，备用；
b.将丙烯腈、氯乙烯、醋酸乙烯和甲基丙烯磺酸钠混合，并将其混合后的浓度调至30-40wt％，于58-62℃，pH为2.5-3.5环境下连续进行水相悬浮聚合反应；反应后的聚合物经螯合反应终止，用汽提塔脱出未反应的单体，然后经水洗过滤机除去盐分、水分，造粒成型后经烘干得到的粉状聚合物与二甲基乙酰胺混合溶解，过滤制得纺丝原液；
c. 经加热器将所述纺丝原液加热至82-90℃，将加热后的原液从喷丝板的矩形孔中挤出，挤出压力为0.7-0.9MPa，在凝固浴中经双扩散形成初生纤维；
（2）使初生纤维进入二次凝固浴成形，再进行冷牵伸、水洗以及热牵伸，总牵伸倍率小于等于12，速度为30-60m/min；水洗时水槽温度为80-90℃，水洗流量为3000L/h；
（3）对所述纤维进行热烘干致密化处理，湿球温度60-80℃，干球温度120-150℃；
（4）对所述纤维进行热定型，热定型温度为102-120℃；
（5）将定型后的丝束通过蒸汽箱，在拉伸比率为1.4-1.8：1的条件下对丝束进行拉伸，制得所述腈纶纤维。
进一步地，所述步骤（1）中，所需原料包括丙烯腈92份，氯乙烯8份，醋酸乙烯5份和甲基丙烯磺酸钠0.4份。
进一步地，所述步骤（2）完成之后，需要在牵伸后的纤维丝表面涂覆平滑剂。
进一步地，所述平滑剂为非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的复配物，所述非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、平滑剂的摩尔比为2：4：1。
进一步地，所述平滑剂的加入量占丝束总质量的0.3-0.7％。
进一步地，所述热定型在300-400kPa下处理45-50min。
进一步地，所述步骤（1）中喷丝板的矩形孔长宽比为2-13:1，喷丝板的孔数为10000-40000。
进一步地，所述步骤（1）中进入凝固浴时原液的温度为80-90℃，凝固浴温度为30-45℃。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
本发明将丙烯腈、氯乙烯、醋酸乙烯和甲基丙烯磺酸钠按照特定的配比混合，经悬浮聚合等步骤得到共聚合物，降低纤维的玻璃化温度，其余按常规纺丝工艺纺丝，增强了纤维的柔软性和热弹性，提高纤维的收缩性，使腈纶纤维较易上色，同时得到腈纶纤维抗起球性能等级＞4级、其钩强为0.6±0.2CN/dtex。
本发明通过调整原液的浓度、温度，凝固液的浓度、温度、循环量，合理调整水洗温度、牵伸倍数，并控制烘干、定型的温度、压力，以及高收缩的拉伸比等工艺参数，使本发明腈纶纤维的收缩性高，手感柔软，刚性强，回弹性、蓬松性、覆盖性、疏水性、可纺性佳。本发明合理设计了喷丝板，使生产的工艺流程顺畅，腈纶纤维的仿真性高，使制得的腈纶纤维的手感佳，既能增加纤维的柔软性和手感，又能保证纤维的收缩性和回弹性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种腈纶纤维的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
（1）纺丝成型；
a.准备好所需原料：称取丙烯腈89份，氯乙烯5份，醋酸乙烯5份和甲基丙烯磺酸钠0.3份，备用；
b.将丙烯腈、氯乙烯、醋酸乙烯和甲基丙烯磺酸钠混合，并将其混合后的浓度调至30wt％，于58℃，pH为2.5环境下连续进行水相悬浮聚合反应；反应后的聚合物经螯合反应终止，用汽提塔脱出未反应的单体，然后经水洗过滤机除去盐分、水分，造粒成型后经烘干得到的粉状聚合物与二甲基乙酰胺混合溶解，过滤制得纺丝原液；
c. 经加热器将所述纺丝原液加热至82℃，将加热后的原液从喷丝板的矩形孔中挤出，挤出压力为0.7MPa，在凝固浴中经双扩散形成初生纤维；
（2）使初生纤维进入二次凝固浴成形，再进行冷牵伸、水洗以及热牵伸，总牵伸倍率小于等于12，速度为30m/min；水洗时水槽温度为80℃，水洗流量为3000L/h；
（3）对所述纤维进行热烘干致密化处理，湿球温度60℃，干球温度120℃；
（4）对所述纤维进行热定型，热定型温度为102℃；
（5）将定型后的丝束通过蒸汽箱，在拉伸比率为1.4：1的条件下对丝束进行拉伸，制得所述腈纶纤维。
所述步骤（2）完成之后，需要在牵伸后的纤维丝表面涂覆平滑剂。
所述平滑剂为非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的复配物，所述非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、平滑剂的摩尔比为2：4：1。
所述平滑剂的加入量占丝束总质量的0.3％。
所述热定型在300kPa下处理45-50min。
所述步骤（1）中喷丝板的矩形孔长宽比为2:1，喷丝板的孔数为10000。
所述步骤（1）中进入凝固浴时原液的温度为80℃，凝固浴温度为30℃。
实施例2
一种腈纶纤维的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
（1）纺丝成型；
a.准备好所需原料：称取丙烯腈94份，氯乙烯10份，醋酸乙烯6份和甲基丙烯磺酸钠0.5份，备用；
b.将丙烯腈、氯乙烯、醋酸乙烯和甲基丙烯磺酸钠混合，并将其混合后的浓度调至40wt％，于62℃，pH为3.5环境下连续进行水相悬浮聚合反应；反应后的聚合物经螯合反应终止，用汽提塔脱出未反应的单体，然后经水洗过滤机除去盐分、水分，造粒成型后经烘干得到的粉状聚合物与二甲基乙酰胺混合溶解，过滤制得纺丝原液；
c. 经加热器将所述纺丝原液加热至90℃，将加热后的原液从喷丝板的矩形孔中挤出，挤出压力为0.9MPa，在凝固浴中经双扩散形成初生纤维；
（2）使初生纤维进入二次凝固浴成形，再进行冷牵伸、水洗以及热牵伸，总牵伸倍率小于等于12，速度为60m/min；水洗时水槽温度为90℃，水洗流量为3000L/h；
（3）对所述纤维进行热烘干致密化处理，湿球温度80℃，干球温度150℃；
（4）对所述纤维进行热定型，热定型温度为120℃；
（5）将定型后的丝束通过蒸汽箱，在拉伸比率为1.8：1的条件下对丝束进行拉伸，制得所述腈纶纤维。
所述步骤（2）完成之后，需要在牵伸后的纤维丝表面涂覆平滑剂。
所述平滑剂为非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的复配物，所述非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、平滑剂的摩尔比为2：4：1。
所述平滑剂的加入量占丝束总质量的0.7％。
所述热定型在400kPa下处理50min。
所述步骤（1）中喷丝板的矩形孔长宽比为13:1，喷丝板的孔数为40000。
所述步骤（1）中进入凝固浴时原液的温度为90℃，凝固浴温度为45℃。
实施例3
一种腈纶纤维的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
（1）纺丝成型；
a.准备好所需原料：称取丙烯腈92份，氯乙烯8份，醋酸乙烯5份和甲基丙烯磺酸钠0.4份，备用；
b.将丙烯腈、氯乙烯、醋酸乙烯和甲基丙烯磺酸钠混合，并将其混合后的浓度调至35wt％，于60℃，pH为3环境下连续进行水相悬浮聚合反应；反应后的聚合物经螯合反应终止，用汽提塔脱出未反应的单体，然后经水洗过滤机除去盐分、水分，造粒成型后经烘干得到的粉状聚合物与二甲基乙酰胺混合溶解，过滤制得纺丝原液；
c. 经加热器将所述纺丝原液加热至86℃，将加热后的原液从喷丝板的矩形孔中挤出，挤出压力为0.8MPa，在凝固浴中经双扩散形成初生纤维；
（2）使初生纤维进入二次凝固浴成形，再进行冷牵伸、水洗以及热牵伸，总牵伸倍率小于等于12，速度为45m/min；水洗时水槽温度为85℃，水洗流量为3000L/h；
（3）对所述纤维进行热烘干致密化处理，湿球温度70℃，干球温度136℃；
（4）对所述纤维进行热定型，热定型温度为111℃；
（5）将定型后的丝束通过蒸汽箱，在拉伸比率为1.6：1的条件下对丝束进行拉伸，制得所述腈纶纤维。
所述步骤（2）完成之后，需要在牵伸后的纤维丝表面涂覆平滑剂。
所述平滑剂为非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的复配物，所述非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、平滑剂的摩尔比为2：4：1。
所述平滑剂的加入量占丝束总质量的0.5％。
所述热定型在350kPa下处理48min。
所述步骤（1）中喷丝板的矩形孔长宽比为7:1，喷丝板的孔数为30000。
所述步骤（1）中进入凝固浴时原液的温度为85℃，凝固浴温度为38℃。
本发明将丙烯腈、氯乙烯、醋酸乙烯和甲基丙烯磺酸钠按照特定的配比混合，经悬浮聚合等步骤得到共聚合物，降低纤维的玻璃化温度，其余按常规纺丝工艺纺丝，增强了纤维的柔软性和热弹性，提高纤维的收缩性，使腈纶纤维较易上色，同时得到腈纶纤维抗起球性能等级＞4级、其钩强为0.6±0.2CN/dtex。
本发明通过调整原液的浓度、温度，凝固液的浓度、温度、循环量，合理调整水洗温度、牵伸倍数，并控制烘干、定型的温度、压力，以及高收缩的拉伸比等工艺参数，使本发明腈纶纤维的收缩性高，手感柔软，刚性强，回弹性、蓬松性、覆盖性、疏水性、可纺性佳。本发明合理设计了喷丝板，使生产的工艺流程顺畅，腈纶纤维的仿真性高，使制得的腈纶纤维的手感佳，既能增加纤维的柔软性和手感，又能保证纤维的收缩性和回弹性。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种腈纶纤维的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
（1）纺丝成型；
a.准备好所需原料：称取丙烯腈89-94份，氯乙烯5-10份，醋酸乙烯5-6份和甲基丙烯磺酸钠0.3-0.5份，备用；
b.将丙烯腈、氯乙烯、醋酸乙烯和甲基丙烯磺酸钠混合，并将其混合后的浓度调至30-40wt％，于58-62℃，pH为2.5-3.5环境下连续进行水相悬浮聚合反应；反应后的聚合物经螯合反应终止，用汽提塔脱出未反应的单体，然后经水洗过滤机除去盐分、水分，造粒成型后经烘干得到的粉状聚合物与二甲基乙酰胺混合溶解，过滤制得纺丝原液；
c. 经加热器将所述纺丝原液加热至82-90℃，将加热后的原液从喷丝板的矩形孔中挤出，挤出压力为0.7-0.9MPa，在凝固浴中经双扩散形成初生纤维；
（2）使初生纤维进入二次凝固浴成形，再进行冷牵伸、水洗以及热牵伸，总牵伸倍率小于等于12，速度为30-60m/min；水洗时水槽温度为80-90℃，水洗流量为3000L/h；
（3）对所述纤维进行热烘干致密化处理，湿球温度60-80℃，干球温度120-150℃；
（4）对所述纤维进行热定型，热定型温度为102-120℃；
（5）将定型后的丝束通过蒸汽箱，在拉伸比率为1.4-1.8：1的条件下对丝束进行拉伸，制得所述腈纶纤维。
2.根据权利要求1所述的一种腈纶纤维的制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中，所需原料包括丙烯腈92份，氯乙烯8份，醋酸乙烯5份和甲基丙烯磺酸钠0.4份。
3.根据权利要求1所述的一种腈纶纤维的制备工艺，其特征在于，所述步骤（2）完成之后，需要在牵伸后的纤维丝表面涂覆平滑剂。
4.根据权利要求3所述的一种腈纶纤维的制备工艺，其特征在于，所述平滑剂为非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的复配物，所述非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、平滑剂的摩尔比为2：4：1。
5.根据权利要求3所述的一种腈纶纤维的制备工艺，其特征在于，所述平滑剂的加入量占丝束总质量的0.3-0.7％。
6.根据权利要求1所述的一种腈纶纤维的制备工艺，其特征在于，所述热定型在300-400kPa下处理45-50min。
7.根据权利要求1所述的一种腈纶纤维的制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中喷丝板的矩形孔长宽比为2-13:1，喷丝板的孔数为10000-40000。
8.根据权利要求1所述的一种腈纶纤维的制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中进入凝固浴时原液的温度为80-90℃，凝固浴温度为30-45℃。
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