CN112921447B - 一种高光亮高色牢度荧光尼龙复合纤维及制备方法 - Google Patents

一种高光亮高色牢度荧光尼龙复合纤维及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高光亮高色牢度尼龙复合纤维及制备方法，涉及纤维材料技术领域。本发明的制备方法，包括以下步骤：1)将重量比为(5‑10)：100的荧光粉和尼龙混合，熔融，挤出，造粒，得到荧光尼龙母粒；2)以荧光尼龙母粒为芯层原料，以尼龙母粒为外层原料，进行复合纺丝，经冷却、干燥，得到复合纤维。采用该方法制备得到的复合纤维，不仅具有良好的高亮度和高色牢度，还具有良好的力学性能，产品使用寿命长。

Description

一种高光亮高色牢度荧光尼龙复合纤维及制备方法
技术领域
本发明涉及纤维材料技术领域，特别是涉及一种高光亮高色牢度荧光尼龙复合纤维及制备方法。
背景技术
荧光纤维是一种具有强烈反光效果的纤维材料，夜间可见性好，多被用于制作交通防护服等具有警示作用的服饰中。现有的荧光纤维通常是将荧光粉和塑料混合熔融注塑得到，或通过在塑料纤维喷涂荧光材料得到。但是，这些荧光纤维的耐候性较差，在长时间光照和多次清洗或摩擦后，荧光物质容易脱落，反光效果也随之减弱，大大缩短了产品的使用寿命。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种高光亮高色牢度尼龙复合纤维的制备方法，通过复合纺丝将透明性好的外层包裹于荧光性好的芯层，得到的复合纤维不仅具有高亮度和高色牢度，还具有良好的力学性能，产品使用寿命长。
一种高光亮高色牢度尼龙复合纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将重量比为(5-10)：100的荧光粉和尼龙混合，熔融，挤出，造粒，得到荧光尼龙母粒；
2)以荧光尼龙母粒为芯层原料，以尼龙母粒为外层原料，进行复合纺丝，经冷却、干燥，得到复合纤维。
上述制备方法，以含有高浓度荧光粉的荧光尼龙作为芯层原料，保证复合纤维的反光效果，以耐磨性好的尼龙作为外层原料，通过复合纺丝得到外层包裹芯层的复合纤维，外层保护芯层免受外部摩擦等损害；得到的复合纤维不仅具有良好的力学性能，提高了材料的耐洗、耐磨性能，还具有良好的色牢度、高光亮等特性，夜间反光效果好，夜间可见性好，可用于制作通用防护背心等防护服饰。
在其中一个实施例中，所述步骤1)中，所述荧光粉选用荧光增白剂OB。荧光增白剂OB即2.5-双-(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩，其熔点200-202℃，细度100-150目，纯度98-99％。
在其中一个实施例中，所述步骤1)中，所述尼龙选用尼龙6(即聚酰胺6)，其相对粘度为2.4-2.6。尼龙6的制备工艺成熟、成本低，且具有良好的耐磨性能。优选地，尼龙6的相对粘度为2.4-2.5。
在其中一个实施例中，所述步骤1)具体为：将重量比为(5-10)：100的荧光粉和尼龙混合，搅拌5-10min，置于长径比为(36-42)：1的双螺杆挤出机中，熔融，挤出，造粒，冷却，干燥，切粒，得到荧光尼龙母粒。
在其中一个实施例中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300-400rpm，双螺杆挤出机的各区的温度为：一区温度230-235℃，二区温度235-240℃，三区温度240-245℃，四区温度245-250℃，五区温度250-245℃，六区温度245-240℃，七区温度240-235℃。
在其中一个实施例中，所述步骤2)中尼龙母粒采用尼龙6/66共聚物(即聚酰胺6/66聚合物)进行熔融、挤出、造粒得到。尼龙6/66共聚物具有良好的透明性和力学性能，可纺性好，并且与尼龙6有良好的相容性好。以尼龙6/66共聚物为原料制备的外层与以荧光尼龙6为原料制备的芯层，具有较好的相容性，外层紧紧地包裹于芯层外部，定形后不易脱落，对芯层有很好的保护作用。而且外层的透明度高，不影响芯层的反光效果。
在其中一个实施例中，尼龙6和尼龙6/66共聚物的相对粘度测试方法如下：以99.9％的硫酸为溶剂，将待测物加入溶剂，配制成含量为0.1g/dL的溶液，在25℃下，用乌氏黏度计测定得到相对粘度。
在其中一个实施例中，所述尼龙6/66共聚物中尼龙66的含量为10-15wt％。
在其中一个实施例中，所述步骤2)中，复合纺丝芯层的温度为260-275℃，螺杆压力为8-10MPa，纺丝速度为1500-2000m/min；复合纺丝外层的温度为270-285℃，螺杆压力为10-12MPa，纺丝速度为1500-2000m/min。
在其中一个实施例中，芯层的纺丝速度与外层的纺丝速度相同。
在其中一个实施例中，复合纺丝采用纺丝-拉伸一步法，拉伸倍数为4-5倍。
本发明还提供一种上述制备方法得到的复合纤维，所述复合纤维包括芯层和外层，所述外层包裹于所述芯层的外表面。
其中一个实施例中，所述外层垂直于自身轴线的截面为圆环形，所述芯层垂直于自身轴线的截面为圆形，所述外层与所述芯层的截面积之比为(20-30)：(70-80)。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的制备方法，以含有高浓度荧光粉的荧光尼龙作为芯层原料，保证复合纤维的反光效果，以耐磨性好的尼龙作为外层原料，通过复合纺丝得到外层包裹芯层的复合纤维，外层保护芯层免受外部摩擦等损害；得到的复合纤维不仅具有良好的力学性能，提高了材料的耐洗、耐磨性能，还具有良好的色牢度、高光亮等特性，夜间反光效果好，夜间可见性好，可用于制作通用防护背心等防护服饰。实验证明，采用本发明的方法制备得到的复合纤维的拉伸强度为3.0-3.2CN/dtex，断裂伸长率为35％-45％，洗涤20次荧光含量保持率仍保持95％以上。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合较佳的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
一种尼龙复合纤维，通过以下方法制备得到：
(1)称取干燥的尼龙6(白色半透颗粒，相对粘度2.4)，放入搅拌机中，加入纯度99.9％的荧光增白剂OB，荧光增白剂OB(熔点200℃，细度100目，纯度99％)的添加量为尼龙6重量的5％，搅拌5min，取出，备用。
(2)将上述混合物料置于长径比为36：1双螺杆挤出机的主喂料口，熔融，挤出，造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒，100℃下真空干燥24h，得到荧光尼龙6母粒。双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆转速为300rpm，各区温度为：一区温度230℃，二区温度235℃，三区温度240℃，四区温度245℃，五区温度250℃，六区温度245℃，七区温度240℃。
(3)取尼龙6/66共聚物母粒(相对粘度2.6)，其中尼龙66的含量为10wt％，备用。
(4)以荧光尼龙6母粒为芯层原料，以尼龙6/66共聚物母粒为外层原料，采用纺丝-拉伸一步法进行复合纺丝，拉伸倍数为4倍。纺丝工艺条件为：芯层组分温度范围为260-275℃，螺杆压力为10MPa，纺丝速度为1500m/min；外层组分温度范围为270-285℃，螺杆压力为12.0MPa，纺丝速度为1500m/min，空气冷却，侧吹风速率为5m/min。冷却即得复合纤维。
本实施例的复合纤维的单丝纤度为4.2dtex(100D/24f)，外层与芯层的截面积之比为20：80。
实施例2
一种高浓度荧光尼龙复合纤维，通过以下方法制备得到：
(1)称取干燥的尼龙6(白色半透颗粒，相对粘度2.4)，放入搅拌机中，加入纯度99.9％的荧光增白剂OB(熔点200℃，细度100目，纯度99％)，荧光增白剂OB的添加量为尼龙6重量的5％，搅拌5min，取出，备用。
(2)将上述混合物料置于长径比为36：1双螺杆挤出机的主喂料口，熔融，挤出，造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒，100℃下真空干燥20h，得到荧光尼龙6母粒。双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆转速为300rpm，各区温度为：一区温度230℃，二区温度235℃，三区温度240℃，四区温度245℃，五区温度250℃，六区温度245℃，七区温度240℃。
(3)取尼龙6/66共聚物母粒(相对粘度2.6)，其中尼龙66的含量为10wt％，备用。
(4)以荧光尼龙6母粒为芯层原料，以尼龙6/66共聚物母粒为外层原料，采用纺丝-拉伸一步法进行复合纺丝，拉伸倍数为5倍。纺丝工艺条件为：芯层组分温度范围为260-275℃，螺杆压力为10MPa，纺丝速度为1500m/min；外层组分温度范围为270-285℃，螺杆压力为12.0MPa，纺丝速度为1500m/min，空气冷却，侧吹风速率为5m/min。冷却即得复合纤维。
本实施例的复合纤维的单丝纤度为4.2dtex(100D/24f)，外层与芯层的截面积之比为30：70。
对比例1
一种荧光尼龙6纤维，以实施例1中的荧光尼龙6母粒为原料，经纺丝得到，即：
(1)称取干燥的尼龙6(白色半透颗粒，相对粘度2.4)，放入搅拌机中，加入纯度99.9％的荧光增白剂OB(熔点200℃，细度100目，纯度99％)，荧光增白剂OB的添加量为尼龙6重量的5％，搅拌5min，取出，备用。
(2)将上述混合物料置于长径比为36：1双螺杆挤出机的主喂料口，熔融，挤出，造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒，100℃下真空干燥24h，得到荧光尼龙6母粒。双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆转速为300rpm，各区温度为：一区温度230℃，二区温度235℃，三区温度240℃，四区温度245℃，五区温度250℃，六区温度245℃，七区温度240℃。
(3)以尼龙6母粒为原料，采用纺丝-拉伸一步法进行纺丝，拉伸倍数为4倍。纺丝工艺条件为：温度范围为260-275℃，螺杆压力为10MPa，螺杆压力为12.0MPa，纺丝速度为1500m/min，空气冷却，侧吹风速率为5m/min。冷却即得荧光尼龙6纤维。
该荧光尼龙6纤维的单丝纤度为4.2dtex(100D/24f)。
实验例1
将实施例和对比例的纤维进行力学性能测试、色牢度测试、反光能力测试，测试方式如下：
(1)力学性能测试：参照GB/T19975-2005；
(2)色牢度测试：参照ISO105C06/99；
(3)反光强度测试：参照ISO20471/2013。
测试结果如下表所示：
表1性能测试结果
Figure BDA0002920938330000041
从以上结果可以看出，本发明实施例的复合纤维的拉伸强度与对比例1相近，断裂拉伸强度好于对比例1，荧光含量保持明显高于对比例1，洗涤20次后反光强度高于对比例1。说明本发明的复合纤维的力学性能高，耐洗涤，色牢度好，洗涤后反光效果好。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种高光亮高色牢度尼龙复合纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将重量比为(5-10)：100的荧光粉和尼龙混合，搅拌5-10min，置于长径比为(36-42)：1的双螺杆挤出机中，熔融，挤出，造粒，冷却，干燥，切粒，得到荧光尼龙母粒；
所述荧光粉选用荧光增白剂OB，其熔点200-202℃，细度100-150目，纯度98％-99％；所述尼龙选用尼龙6，其相对粘度为2.4-2.6；
所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300-400rpm，双螺杆挤出机的各区的温度为：一区温度230-235℃，二区温度235-240℃，三区温度240-245℃，四区温度245-250℃，五区温度250-245℃，六区温度245-240℃，七区温度240-235℃；
2)以荧光尼龙母粒为芯层原料，以尼龙母粒为外层原料，进行复合纺丝，经冷却、干燥，得到复合纤维；
所述尼龙母粒采用尼龙6/66共聚物进行熔融、挤出、造粒得到，所述尼龙6/66共聚物中尼龙66的含量为10-15wt％；
复合纺丝芯层的温度为260-275℃，螺杆压力为8-10MPa，纺丝速度为1500-2000m/min；复合纺丝外层的温度为270-285℃，螺杆压力为10-12MPa，纺丝速度为1500-2000m/min。
2.一种采用权利要求1所述的制备方法得到的复合纤维，其特征在于，所述复合纤维包括芯层和外层，所述外层包裹于所述芯层的外表面。
3.根据权利要求2所述的复合纤维，其特征在于，所述外层垂直于自身轴线的截面为圆环形，所述芯层垂直于自身轴线的截面为圆形，所述外层与所述芯层的截面积之比为(20-30)：(70-80)。
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