WO2020232931A1 - 电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法和应用 - Google Patents

电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法和应用 Download PDF

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Definitions

  • the unwinding speed of air drafting in the step d is 3-8 m/min.
  • the raw material of polyacrylonitrile in the present invention is not particularly limited, and can be commercially available, with CAS number 25014-41-9.
  • the polar solvent in step a is selected from N,N-dimethylformamide (CAS No. 68-12-2), N-methylpyrrolidone (CAS No. 872-50- 4) A mixture of one or more of dimethyl sulfoxide (CAS number: 67-68-5) and N,N-dimethylacetamide (CAS number: 127-19-5).
  • step d The purpose of step d is to obtain a fiber bundle length sufficient to produce a continuous long-thread yarn through the drafting treatment, on the other hand, to change the orientation of the internal fibers, so that the strength of the fiber bundle in the orientation direction is greatly increased.
  • the strength of polyacrylonitrile nanofibers is lower.
  • the strength of polyacrylonitrile fibers after high drafting is further improved, which broadens its applications Scope, after the fiber is drawn and twisted, it can continuously produce long-thread yarn, and then purely or blend other fibers to obtain light, warm, soft and comfortable high-end fabrics.
  • step b Cut the nonwoven fabric obtained in step b into slender strips with a width of 4 cm;
  • step b Cut the nonwoven fabric obtained in step b into slender strips with a width of 2 cm;
  • step d Twist the nanofiber bundle obtained in step d to more than 2000 meters, the unwinding speed is 25 meters/minute, and the twist is 900 twists/meter, to obtain an electrospun polyacrylonitrile nanofiber continuous long yarn.
  • Embodiment 8 provides a preparation method of electrospun polyacrylonitrile nanofiber continuous long yarn, including the following steps:

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Abstract

电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：a.将聚丙烯腈原料在机械搅拌下溶于极性溶剂，得到均匀的纺丝溶液；b.将步骤a中的聚丙烯腈溶液在静电纺丝机中制成聚丙烯腈非织造布；c.将步骤b中的非织造布分切成宽度为0.5～6厘米的细长条；d.将步骤c中的细长条在80～95℃的水浴中牵伸，牵伸比为2～5倍，然后在110～150℃的空气中牵伸，牵伸比为3～10倍，得到内部纤维高度取向的纤维束；e.将步骤d中的纤维束加捻，得到长度不低于2000米的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。

Description

电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法和应用 技术领域
本发明涉及高分子纤维连续长线纱领域，尤其涉及电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯腈纤维，俗称腈纶或人造羊毛，是一种常用的人造纤维，可代替羊毛或与羊毛混纺制成毛织物，保暖效果很好，其还具有优异的耐候性、耐晒性，露天曝晒一年后，强度仅下降20％，因此也常被用来做成窗帘、篷布等。
静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，近十几年被越来越多地用来制备纳米纤维材料，其工作方式为：将聚合物溶液或熔体在高压电场中喷出射流，在一段运行距离中固化，最后由接收装置接收纺丝。因静电纺丝工艺简便，还可根据需求制出各种形式的纤维，如实心纤维、空心纤维、核壳结构的纤维等，故其在多个领域都有广阔的前景。
但是，目前静电纺丝技术还只是用来制造非织造布或在工业非织造布上喷涂一个纳米蛛网薄层(一般面密度在1g/m 2左右)，也能制造不连续的、线密度较大的粗纱线，世界上还没有技术能连续制造超小线密度或超高支数的电纺纳米纤维纱。常规纤维纱线的线密度在6Tex以下，纱线的支数一般小于150支，绝大多数在100支以下。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯腈原料在机械搅拌下溶于极性溶剂，得到均匀的纺丝溶液；
b.将步骤a中的聚丙烯腈溶液在静电纺丝机中制成聚丙烯腈非织造布；
c.将步骤b中的非织造布分切成宽度为0.5～6厘米的细长条；
d.将步骤c中的细长条在80～95℃的水浴中牵伸，牵伸比为2～5倍，然后在110～150℃的空气中牵伸，牵伸比为3～10倍，得到内部纤维高度取向的纤维束；
e.将步骤d中的纤维束加捻，得到长度不低于2000米的电纺聚丙烯腈纳米 纤维连续长线纱。
作为一种优选的技术方案，所述步骤a中的极性溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或多种的混合。
作为一种优选的技术方案，所述步骤d中的水浴牵伸和空气牵伸为5辊牵伸。
作为一种优选的技术方案，所述步骤d中水浴牵伸的放卷速度为2～8米/分钟。
作为一种优选的技术方案，所述步骤d中空气牵伸的放卷速度为3～8米/分钟。
作为一种优选的技术方案，所述步骤d中的纤维束的纤维取向度为90％～95％。
作为一种优选的技术方案，所述步骤e中加捻的放卷速度为5～50米/分钟。
作为一种优选的技术方案，所述步骤e中加捻的捻度为500～1500捻/米。
本发明的第二方面提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱，其是由上述的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法制备得到的。
本发明的第三方面提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的应用，即用于纯纺或混纺，织造轻便、保暖的高档面料。
有益效果：本发明提供的一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，通过牵伸操作使聚丙烯腈纤维的力学性能增强，且能连续化生产，制得的长线纱的长度不低于2000米，公支数在500以上，该线纱可用于纯纺或混纺，得到轻便、保暖、耐用的高档面料。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一 个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯腈原料在机械搅拌下溶于极性溶剂，得到均匀的纺丝溶液；
b.将步骤a中的聚丙烯腈溶液在静电纺丝机中制成聚丙烯腈非织造布；
c.将步骤b中的非织造布分切成宽度为0.5～6厘米的细长条；
d.将步骤c中的细长条在80～95℃的水浴中牵伸，牵伸比为2～5倍，然后在110～150℃的空气中牵伸，牵伸比为3～10倍，得到内部纤维高度取向的纤维束；
e.将步骤d中的纤维束加捻，得到长度不低于2000米的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
步骤a
步骤a的目的在于制备适用于静电纺丝的高分子溶液，由于聚丙烯腈中存在大量的极性氰基，故选择合适的极性溶剂有助于制备浓度适宜、粘度可调的纺丝用溶液。
步骤a：将聚丙烯腈原料在机械搅拌下溶于极性溶剂，得到均匀的纺丝溶液。
在一些优选的实施方式中，所述聚丙烯腈原料和极性溶剂一起加入不锈钢反应釜中，在机械搅拌下溶解得到均匀的纺丝用聚丙烯腈溶液。
本发明中的聚丙烯腈原料没有特别限制，可为市售，CAS号为25014-41-9。
在一些实施方式中，所述步骤a中的极性溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺(CAS号：68-12-2)、N-甲基吡咯烷酮(CAS号：872-50-4)、二甲基亚砜(CAS号：67-68-5)、N，N-二甲基乙酰胺(CAS号：127-19-5)中的一种或多种的混合。
二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮都是溶解聚丙烯腈性能较好的溶剂，且二甲基亚砜无毒，但两者的沸点均在200℃以上，纺出的丝不易干燥，相互间粘连严重。N，N-二甲基甲酰胺的沸点在几种所列溶剂中最低，且溶解性能最好，而N，N-二甲基乙酰胺虽溶解性相对较差，但具备低毒的优点，可与N，N-二甲基甲酰 胺复合配制成利于纺丝的混合溶剂。
在一些优选的实施方式中，所述步骤a中的极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和/或N，N-二甲基乙酰胺；进一步优选的，所述N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺；更进一步的，所述N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺的质量比为4：1。
纺丝溶液的浓度决定了溶液的粘度，若粘度太大，则静电力需克服更大的表面张力，使得纺丝的直径过大甚至无法纺丝；而太小的粘度会使纺丝过细，强度不够，或是纺丝上可能出现珠子。在一些优选的实施方式中，所述步骤a中溶液的质量浓度为12～22％；进一步优选的，所述步骤a中溶液的质量浓度为13～18％。
在一些优选的实施方式中，所述步骤a中溶液的绝对粘度为1.5～5Pa.S；进一步优选的，所述步骤a中溶液的绝对粘度为2～4Pa.S。
适当的溶解温度一方面可以加快溶解速度，提高加工效率，另一方面可以减少溶液中气体的溶解度，脱去溶液中的气体。在一些优选的实施方式中，所述步骤a中的溶解温度为30～55℃，搅拌时间为4～10小时；进一步优选的，所述步骤a中的溶解温度为38～48℃，搅拌时间为6～9小时。
步骤b
步骤b的目的在于将聚丙烯腈由溶液制成非织造布，在这个过程中高分子溶液被喷射进入强电场，在电场作用下，喷出的液滴由球形变为Taylor锥，从Taylor锥尖端延展出微小射流，在运行一定距离后，射流固化成纤维细丝，由不锈钢网带收集后得到非织造布。
步骤b：将步骤a中的聚丙烯腈溶液在静电纺丝机中制成聚丙烯腈非织造布。
在一些优选的实施方式中，所述聚丙烯腈溶液被注入静电纺丝机的喷丝装置，在高压电场中喷射纺丝，用不锈钢网带收集得到电纺聚丙烯腈非织造布。
电场的电压大小会影响喷出液滴的形态，过小的电压无法使喷丝口的球形液滴形成泰勒锥，而过大的电压会使形成的Taylor锥后退甚至退回喷丝口内部，导致纺丝纤维出现大量的珠子。在一些优选的实施方式中，所述步骤b中高压电场的直流电压为30～50kV；进一步优选的，所述步骤b中高压电场的直流电压为40～45kV。
喷丝口到不锈钢网带收集器的间距需要保证射流可以在运行过程中固化而 不产生粘连，而不适当的接收距离会使纺丝纤维出现珠子。在一些优选的实施方式中，所述步骤b中喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为25～55厘米；进一步优选的，所述喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为28～35厘米。
不锈钢网带的走带速度可影响非织造布的孔径和厚度，进而影响由非织造布加工成的长线纱的强度。在一些优选的实施方式中，所述步骤b中不锈钢网带的走带速度为1～5米/分钟；进一步优选的，所述不锈钢网带的走带速度为2～4米/分钟。
在一些优选的实施方式中，所述步骤b中纺丝的直径为100～1500纳米；进一步优选的，所述步骤b中纺丝的直径为100～500纳米。
步骤c
步骤c的目的在于将聚丙烯腈非织造布预处理成适宜进一步加工的形式。
步骤c：将步骤b中的非织造布分切成宽度为0.5～6厘米的细长条。
切条的宽度会影响后续进一步的加工，过于细窄的切条不利于连续化生产，使得最终得到的线纱易断，无法达到理想长度得到长线纱；而太宽的切条难以加工得到内部纤维高取向的纤维束。在一些优选的实施方式中，所述步骤c中细长条的宽度为0.5～6厘米；进一步优选的，所述细长条的宽度为2～5.5厘米。
步骤d
步骤d的目的一方面在于通过牵伸处理得到足够生产连续长线纱的纤维束长度，另一方面是要改变内部纤维的取向度，使得纤维束在取向方向上的强度大大增加。
步骤d：将步骤c中的细长条在80～95℃的水浴中牵伸，牵伸比为2～5倍，然后在110～150℃的空气中牵伸，牵伸比为3～10倍，得到内部纤维高度取向的纤维束。
在一些优选的实施方式中，所述步骤d中的水浴牵伸和空气牵伸为5辊牵伸。
在一些优选的实施方式中，所述水浴牵伸的放卷速度为2～8米/分钟；进一步优选的，所述水浴牵伸的放卷速度为4～7米/分钟。
在一些优选的实施方式中，所述空气牵伸的放卷速度为3～8米/分钟；进一步优选的，所述空气牵伸的放卷速度为4～7米/分钟。
在一些优选的实施方式中，所述步骤d中的纤维束的纤维取向度为90％～95％。
步骤e
步骤e的目的在于通过加捻将纤维束制成长线纱，加捻后外层纤维与内层纤维相互挤压产生压力，使线纱沿纤维长度方向获得摩擦力，纤维条便被纵向联系固定起来，成纱后的纤维在强度、伸长、光泽、手感等性能上均有改善。
步骤e：将步骤d中的纤维束加捻，得到长度不低于2000米的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
在一些优选的实施方式中，所述步骤e中加捻的放卷速度为5～50米/分钟；进一步优选的，所述加捻的放卷速度为20～40米/分钟。
在一些优选的实施方式中，所述步骤e中加捻的捻度为500～1500捻/米；进一步优选的，所述加捻的粘度为800～1200捻/米。
聚丙烯腈纳米纤维的强度相比于其他纤维较低，在聚丙烯腈原有的优异耐候保暖等性能上，经过高度牵伸后的聚丙烯腈纤维的强度得到进一步改善，扩宽了其应用范围，将纤维牵伸加捻后可连续化生产长线纱，进而纯纺或混纺其他纤维来得到轻便、保暖、柔软、舒适的高档面料。
实施例
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
实施例1提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯腈原料和由N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺组成的混合溶剂加入不锈钢反应釜中机械搅拌溶解，所述N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺的质量比为4：1，溶解温度为43℃，搅拌时间为8小时，所得的纺丝用聚丙烯腈溶液的质量浓度为15％；
b.将步骤a得到的溶液注入静电纺丝机的喷丝装置，在直流电压为42kV的高压电场中喷射纺丝，用不锈钢网带收集得到电纺聚丙烯腈非织造布，喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为33厘米，不锈钢网带的走带速度为3米/分钟，纺丝的直径为150纳米；
c.将步骤b得到的非织造布分切成宽度为4厘米的细长条；
d.将步骤c中的细长条进行5辊水浴牵伸，温度为88℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为3倍，再将其进行5辊空气牵伸，温度为135℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为6倍，得到内部纤维高度取向的电纺聚丙烯腈纤维束；
e.将步骤d得到的纳米纤维束加捻至2000米以上，放卷速度为25米/分钟，捻度为900捻/米，得到电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
实施例2
实施例2提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯腈原料和由N，N-二甲基甲酰胺加入不锈钢反应釜中机械搅拌溶解，溶解温度为43℃，搅拌时间为8小时，所得的纺丝用聚丙烯腈溶液的质量浓度为15％；
b.将步骤a得到的溶液注入静电纺丝机的喷丝装置，在直流电压为42kV的高压电场中喷射纺丝，用不锈钢网带收集得到电纺聚丙烯腈非织造布，喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为33厘米，不锈钢网带的走带速度为3米/分钟，纺丝的直径为150纳米；
c.将步骤b得到的非织造布分切成宽度为4厘米的细长条；
d.将步骤c中的细长条进行5辊水浴牵伸，温度为88℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为3倍，再将其进行5辊空气牵伸，温度为135℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为6倍，得到内部纤维高度取向的电纺聚丙烯腈纤维束；
e.将步骤d得到的纳米纤维束加捻至2000米以上，放卷速度为25米/分钟，捻度为900捻/米，得到电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
实施例3
实施例3提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯腈原料和由N，N-二甲基乙酰胺加入不锈钢反应釜中机械搅拌溶解，溶解温度为43℃，搅拌时间为8小时，所得的纺丝用聚丙烯腈溶液的质量浓度为15％；
b.将步骤a得到的溶液注入静电纺丝机的喷丝装置，在直流电压为42kV的高压电场中喷射纺丝，用不锈钢网带收集得到电纺聚丙烯腈非织造布，喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为33厘米，不锈钢网带的走带速度为3米/分钟，纺 丝的直径为150纳米；
c.将步骤b得到的非织造布分切成宽度为4厘米的细长条；
d.将步骤c中的细长条进行5辊水浴牵伸，温度为88℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为3倍，再将其进行5辊空气牵伸，温度为135℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为6倍，得到内部纤维高度取向的电纺聚丙烯腈纤维束；
将步骤d得到的纳米纤维束加捻至2000米以上，放卷速度为25米/分钟，捻度为900捻/米，得到电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
实施例4
实施例4提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯腈原料和由N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺组成的混合溶剂加入不锈钢反应釜中机械搅拌溶解，所述N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺的质量比为4：1，溶解温度为43℃，搅拌时间为8小时，所得的纺丝用聚丙烯腈溶液的质量浓度为15％；
b.将步骤a得到的溶液注入静电纺丝机的喷丝装置，在直流电压为42kV的高压电场中喷射纺丝，用不锈钢网带收集得到电纺聚丙烯腈非织造布，喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为33厘米，不锈钢网带的走带速度为3米/分钟，纺丝的直径为150纳米；
c.将步骤b得到的非织造布分切成宽度为2厘米的细长条；
d.将步骤c中的细长条进行5辊水浴牵伸，温度为88℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为3倍，再将其进行5辊空气牵伸，温度为135℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为6倍，得到内部纤维高度取向的电纺聚丙烯腈纤维束；
e.将步骤d得到的纳米纤维束加捻至2000米以上，放卷速度为25米/分钟，捻度为900捻/米，得到电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
实施例5
实施例5提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯腈原料和由N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺组成的混合溶剂加入不锈钢反应釜中机械搅拌溶解，所述N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺的质量比为4：1，溶解温度为43℃，搅拌时间为8小时，所得 的纺丝用聚丙烯腈溶液的质量浓度为15％；
b.将步骤a得到的溶液注入静电纺丝机的喷丝装置，在直流电压为42kV的高压电场中喷射纺丝，用不锈钢网带收集得到电纺聚丙烯腈非织造布，喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为33厘米，不锈钢网带的走带速度为3米/分钟，纺丝的直径为150纳米；
c.将步骤b得到的非织造布分切成宽度为5.5厘米的细长条；
d.将步骤c中的细长条进行5辊水浴牵伸，温度为88℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为3倍，再将其进行5辊空气牵伸，温度为135℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为6倍，得到内部纤维高度取向的电纺聚丙烯腈纤维束；
e.将步骤d得到的纳米纤维束加捻至2000米以上，放卷速度为25米/分钟，捻度为900捻/米，得到电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
实施例6
实施例6提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯腈原料和由N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺组成的混合溶剂加入不锈钢反应釜中机械搅拌溶解，所述N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺的质量比为4：1，溶解温度为43℃，搅拌时间为8小时，所得的纺丝用聚丙烯腈溶液的质量浓度为15％；
b.将步骤a得到的溶液注入静电纺丝机的喷丝装置，在直流电压为42kV的高压电场中喷射纺丝，用不锈钢网带收集得到电纺聚丙烯腈非织造布，喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为33厘米，不锈钢网带的走带速度为3米/分钟，纺丝的直径为150纳米；
c.将步骤b得到的非织造布分切成宽度为4厘米的细长条；
d.将步骤c中的细长条进行5辊水浴牵伸，温度为88℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为5倍，得到电纺聚丙烯腈纤维束；
e.将步骤d得到的纳米纤维束加捻至2000米以上，放卷速度为25米/分钟，捻度为900捻/米，得到电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
实施例7
实施例7提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯腈原料和由N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺组成的混合溶剂加入不锈钢反应釜中机械搅拌溶解，所述N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺的质量比为4：1，溶解温度为43℃，搅拌时间为8小时，所得的纺丝用聚丙烯腈溶液的质量浓度为15％；
b.将步骤a得到的溶液注入静电纺丝机的喷丝装置，在直流电压为42kV的高压电场中喷射纺丝，用不锈钢网带收集得到电纺聚丙烯腈非织造布，喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为33厘米，不锈钢网带的走带速度为3米/分钟，纺丝的直径为150纳米；
c.将步骤b得到的非织造布分切成宽度为4厘米的细长条；
d.将步骤c中的细长条进行5辊水浴牵伸，温度为88℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为2倍，再将其进行5辊空气牵伸，温度为135℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为3倍，得到内部纤维高度取向的电纺聚丙烯腈纤维束；
e.将步骤d得到的纳米纤维束加捻至2000米以上，放卷速度为25米/分钟，捻度为900捻/米，得到电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
实施例8
实施例8提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯腈原料和由N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺组成的混合溶剂加入不锈钢反应釜中机械搅拌溶解，所述N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺的质量比为4：1，溶解温度为43℃，搅拌时间为8小时，所得的纺丝用聚丙烯腈溶液的质量浓度为15％；
b.将步骤a得到的溶液注入静电纺丝机的喷丝装置，在直流电压为42kV的高压电场中喷射纺丝，用不锈钢网带收集得到电纺聚丙烯腈非织造布，喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为33厘米，不锈钢网带的走带速度为3米/分钟，纺丝的直径为150纳米；
c.将步骤b得到的非织造布分切成宽度为4厘米的细长条；
d.将步骤c中的细长条进行5辊水浴牵伸，温度为88℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为5倍，再将其进行5辊空气牵伸，温度为135℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为10倍，得到内部纤维高度取向的电纺聚丙烯腈纤维束；
e.将步骤d得到的纳米纤维束加捻至2000米以上，放卷速度为25米/分钟， 捻度为900捻/米，得到电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
实施例9
实施例9提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯腈原料和由N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺组成的混合溶剂加入不锈钢反应釜中机械搅拌溶解，所述N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺的质量比为4：1，溶解温度为43℃，搅拌时间为8小时，所得的纺丝用聚丙烯腈溶液的质量浓度为15％；
b.将步骤a得到的溶液注入静电纺丝机的喷丝装置，在直流电压为42kV的高压电场中喷射纺丝，用不锈钢网带收集得到电纺聚丙烯腈非织造布，喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为33厘米，不锈钢网带的走带速度为3米/分钟，纺丝的直径为150纳米；
c.将步骤b得到的非织造布分切成宽度为4厘米的细长条；
d.将步骤c中的细长条进行5辊水浴牵伸，温度为80℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为3倍，再将其进行5辊空气牵伸，温度为110℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为6倍，得到内部纤维高度取向的电纺聚丙烯腈纤维束；
e.将步骤d得到的纳米纤维束加捻至2000米以上，放卷速度为25米/分钟，捻度为900捻/米，得到电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
实施例10
实施例10提供了一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯腈原料和由N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺组成的混合溶剂加入不锈钢反应釜中机械搅拌溶解，所述N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺的质量比为4：1，溶解温度为43℃，搅拌时间为8小时，所得的纺丝用聚丙烯腈溶液的质量浓度为15％；
b.将步骤a得到的溶液注入静电纺丝机的喷丝装置，在直流电压为42kV的高压电场中喷射纺丝，用不锈钢网带收集得到电纺聚丙烯腈非织造布，喷丝口到不锈钢网带收集器的间距为33厘米，不锈钢网带的走带速度为3米/分钟，纺丝的直径为150纳米；
c.将步骤b得到的非织造布分切成宽度为4厘米的细长条；
d.将步骤c中的细长条进行5辊水浴牵伸，温度为95℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为3倍，再将其进行5辊空气牵伸，温度为150℃，放卷速度为6米/分钟，牵伸比为6倍，得到内部纤维高度取向的电纺聚丙烯腈纤维束；
e.将步骤d得到的纳米纤维束加捻至2000米以上，放卷速度为25米/分钟，捻度为900捻/米，得到电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
性能评价
对实施例1-10所得到的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱进行公支数、拉伸强度、杨氏模量、断裂伸长率测试。
1.公支数：取1000米纱线称量其克重量数，公支数＝1000/克重量数，结果见表1。
2.拉伸强度、杨氏模量、断裂伸长率：使用电子万能拉伸机进行测试，结果见表1。
表1
  公支数 拉伸强度 杨氏模量 断裂伸长率
实施例1 740 15cN/dtex 298cN/dtex 11％
实施例2 720 14.5cN/dtex 290cN/dtex 12％
实施例3 660 12cN/dtex 246cN/dtex 19％
实施例4 760 3cN/dtex 84cN/dtex 12％
实施例5 700 13cN/dtex 260cN/dtex 14％
实施例6 450 6cN/dtex 108cN/dtex 32％
实施例7 520 11.5cN/dtex 223cN/dtex 27％
实施例8 800 8cN/dtex 130cN/dtex 10％
实施例9 630 10cN/dtex 194cN/dtex 22％
实施例10 600 9.5cN/dtex 172cN/dtex 17％
通过对比实施例1-10可以得知，本发明提供的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法可生产高支数的长度达到2000米以上的长线纱，同时改善了聚丙烯腈纤维的力学性能。
最后指出，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
    a.将聚丙烯腈原料在机械搅拌下溶于极性溶剂，得到均匀的纺丝溶液；
    b.将步骤a中的聚丙烯腈溶液在静电纺丝机中制成聚丙烯腈非织造布；
    c.将步骤b中的非织造布分切成宽度为0.5～6厘米的细长条；
    d.将步骤c中的细长条在80～95℃的水浴中牵伸，牵伸比为2～5倍，然后在110～150℃的空气中牵伸，牵伸比为3～10倍，得到内部纤维高度取向的纤维束；
    e.将步骤d中的纤维束加捻，得到长度不低于2000米的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱。
  2. 如权利要求1所述的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，其特征在于，所述步骤a中的极性溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或多种的混合。
  3. 如权利要求1所述的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，其特征在于，所述步骤d中的水浴牵伸和空气牵伸为5辊牵伸。
  4. 如权利要求1所述的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，其特征在于，所述步骤d中水浴牵伸的放卷速度为2～8米/分钟。
  5. 如权利要求1所述的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，其特征在于，所述步骤d中空气牵伸的放卷速度为3～8米/分钟。
  6. 如权利要求1所述的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，其特征在于，所述步骤d中的纤维束的纤维取向度为90％～95％。
  7. 如权利要求1所述的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，其特征在于，所述步骤e中加捻的放卷速度为5～50米/分钟。
  8. 如权利要求1所述的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法，其特征在于，所述步骤e中加捻的捻度为500～1500捻/米。
  9. 一种电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱，其特征在于，其是由如权利要求1～8任一项所述的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱的制备方法制备得到的。
  10. 如权利要求9所述的电纺聚丙烯腈纳米纤维连续长线纱，其特征在于，其可用于纯纺或混纺，织造轻便、保暖的高档面料。
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