一种尼龙包覆超高分子量聚乙烯的包芯纱线及其制备方法与流程

本发明涉及纺织品纱线领域，具体涉及一种尼龙包覆超高分子量聚乙烯的包芯纱线及其制备方法。

背景技术：

1、超高分子量聚乙烯是一种高性能纤维，其分子量通常在100万至500万道尔顿之间。超高分子量聚乙烯作为继碳纤维、芳纶之后的第三代高性能纤维，具有高强、质轻、柔软、耐磨等性能，因此被广泛应用于制造各种需要高强度和耐久性的产品。然而，超高分子量聚乙烯的分子链结构具有一定的局限性。由于其分子链无支链且不带有极性基团，这导致了其分子间作用力相对较弱。因此，它的玻璃化温度和熔点相对较低。在高温或长时间拉伸的环境下，超高分子量聚乙烯纤维的结构容易发生变化，这导致其力学性能显著降低。此外，这种纤维的抗蠕变性能较差，容易在受力作用下发生形变。这些特性限制了超高分子量聚乙烯在某些特定环境下的应用。例如，由于超高分子量聚乙烯材料与鞋底难以贴合的问题，其在鞋材中的应用受到限制。涂层法作为广泛使用的新型改性方法，可以有效保留超高分子量聚乙烯纤维本体的优秀性能，又能利用涂层的性能改善其缺点。因此，为了拓宽超高分子量聚乙烯的使用范围，需要对超高分子量聚乙烯的包覆材料进行进一步的研究。目前，对超高分子量聚乙烯的包覆材料研究尚不充分。因此，开发一种能够有效保护超高分子量聚乙烯的新型包覆材料成为了当前研究的重点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种尼龙包覆超高分子量聚乙烯的包芯纱线及其制备方法，该纱线通过涂层法解决了超高分子量聚乙烯纱线与鞋底贴合的问题，并具有轻质高强、耐磨性好和亲肤性佳的特点。

2、为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一技术方案涉及一种尼龙包覆超高分子量聚乙烯的包芯纱线的制备方法，包括如下步骤：将干燥后的共聚尼龙加热熔融后包覆在超高分子量聚乙烯纱线表面，制得包芯材料；将包芯材料冷却后进行牵伸，得到包芯纱线；其中，所述包芯纱线的皮层为共聚尼龙，芯层为超高分子量聚乙烯纱线；所述共聚尼龙的为脂肪族聚酰胺，脂肪-芳香族聚酰胺和芳香族聚酰胺中的一种或者多种，其熔点选择范围为100℃-160℃，其熔点下的熔融指数＞15g/10min。

4、第二技术方案基于第一技术方案，其中，所述包芯纱线中所述共聚尼龙与所述超高分子量聚乙烯纱线的质量之比为1:0.2-2。

5、第三技术方案基于第一技术方案，其中，所述超高分子量聚乙烯纱线为单丝或复丝结构，所述超高分子量聚乙烯采用接枝、化学表面处理、等离子体处理或紫外交联其中一种改性方式。

6、第四技术方案基于第三技术方案，其中，所述超高分子量聚乙烯纱线可与其它材质纱线进行混纺，混纺纱线为涤纶、尼龙、芳纶、聚酰亚胺、氨纶、tpu、共聚尼龙和lcp中的一种或多种，混纺纱线缠绕或编织于超高分子量聚乙烯纱线外层。

7、第五技术方案基于第一技术方案，其中，所述共聚尼龙可加入色母进行调色。

8、第六技术方案基于第一技术方案，其中，所述加热熔融采用双螺杆挤出机熔融，双螺杆挤出机的设定温度范围为110℃-180℃。

9、第七技术方案基于第六技术方案，其中，所述共聚尼龙加热熔融时，将超高分子量聚乙烯纱线牵引至双螺杆挤出机模具上，所述共聚尼龙加热熔融后包裹在超高分子量聚乙烯纱线表面，所述超高分子量聚乙烯纱线被共聚尼龙包覆时的牵引速度范围为50m/min-300m/min。

10、第八技术方案基于第七技术方案，其中，所述包芯材料的冷却采用冷水槽进行冷却，冷水槽的温度范围为0℃-10℃。

11、第九技术方案基于第一至第八技术方案任一项所述的一种尼龙包覆超高分子量聚乙烯的包芯纱线的制备方法制造而成的一种尼龙包覆超高分子量聚乙烯的包芯纱线。

12、由上述对本发明的描述可知，相对于现有技术，本发明具有的如下有益效果：

13、在第一技术方案及相关实施例中，超高分子量聚乙烯纤维具有高强度、质轻、柔软和耐磨等特性。然而，这种纤维也存在一定的局限性，其较低的熔点使得单独使用超高分子量聚乙烯织造的鞋面在与鞋底贴合时面临挑战。为了解决这一问题，通过采用共聚尼龙作为外层，与超高分子量聚乙烯纱线结合，形成共聚尼龙包覆超高分子量聚乙烯包芯纱。共聚尼龙是通过将两种或多种聚酰胺(pa)单体进行共聚反应获得的新型尼龙品种，具有独特的性能。其原料来源广泛，可以是石油基、生物基或两者的复合。通过调整共聚物的组分配比，可以获得具有适当熔点的共聚尼龙，为加工和应用提供适宜的温度条件。这种共聚尼龙包覆超高分子量聚乙烯包芯纱的结构设计利用了共聚尼龙的耐磨性和耐化学性。这些特性有助于保护内部的超高分子量聚乙烯纱线免受外部环境的影响，延长纱线的使用寿命。同时，共聚尼龙的柔软性和高吸水性也为包芯纱提供了更加舒适的手感和优良的穿着性能。

14、在第二技术方案及相关实施例中，包芯纱的结构中，超高分子量聚乙烯作为芯层，起到超强骨架的作用，为纱线提供强度和结构稳定性。共聚尼龙作为皮层，起到保护和黏合的作用。皮芯比例可以根据鞋面材料成型的工艺来进行选择，从薄到厚都可以调整，保证共聚尼龙在包覆过程中能充分发挥其作用，同时不会过度影响超高分子量聚乙烯纱线的性能。

15、在第三技术方案及相关实施例中，超高分子量聚乙烯采用接枝、化学表面处理、等离子体处理或紫外交联其中一种改性方式，这些改性方法可以改变超高分子量聚乙烯的表面性质，增加其与其他材料的粘附性、耐磨性和耐化学性等方面的性能。超高分子量聚乙烯经过改性可以增强其与共聚尼龙的结合力。这种增强结合力可以提高包芯纱的整体性能，使其在鞋面材料等应用中具有更好的耐用性和稳定性。

16、在第四技术方案及相关实施例中，通过混纺可以综合利用各种纱线的优点，得到具有优良性能的混纺纱线。混纺纱线缠绕或编织于超高分子量聚乙烯纱线外层，确实可以降低纱线与模头摩擦而起毛的风险，减少高温对超高分子量聚乙烯纱线的损伤。由于超高分子量聚乙烯纱线还与其他纱线结合，在外层做了包裹，可以对共聚尼龙熔点温度的选择放宽。这种结构可以保护超高分子量聚乙烯纱线不受外部环境的影响，同时也可以提高纱线的整体性能和稳定性。

17、在第五技术方案及相关实施例中，在制备尼龙包覆超高分子量聚乙烯的包芯纱线时，可以加入色母来调整共聚尼龙的颜色。色母是一种颜料或染料，可以添加到聚合物材料中，赋予材料特定的颜色。通过加入色母进行调色，可以方便地制备出不同颜色的尼龙包覆超高分子量聚乙烯的包芯纱线。

18、在第六技术方案及相关实施例中，双螺杆挤出机的设定温度为110℃-180℃，该设定温度需要比共聚尼龙的熔点高10℃-20℃，这样可以确保共聚尼龙处于熔融状态，同时又具有足够的流动性来进行纺丝。然后，共聚尼龙在达到其熔点温度时可以溶解，但此时的流动性可能还不足以进行纺丝。因此，需要将温度再提升10℃-20℃，使其熔融指数在15g/10min以上，这样状态下的共聚尼龙具有很好的流动性，可以进行纺丝。

19、在第七技术方案及相关实施例中，牵引速度决定了包芯纱的包覆比。牵引速度快则共聚尼龙包覆层就薄。因此，需要根据所需的包覆比来调整牵引速度。

20、在第八技术方案及相关实施例中，冷水槽中冷却温度控制需要考虑共聚尼龙的降温速率。共聚尼龙熔融状态包覆在超高分子量聚乙烯后需迅速降温，使共聚尼龙在外层实现包覆。如果牵引车速快的话，由于包芯纱与水接触时间较短，因此需要选择较低的冷却温度。在冷却时，有可能需要两个冷水槽进行冷却，通过调整纱线经过冷却槽的长度来实现快速降温。一般情况下，选择较高的冷却温度可以更有效地保留共聚尼龙的弹性。

21、在第九技术方案及相关实施例中，通过使用该制备方法制造的尼龙包覆超高分子量聚乙烯的包芯纱线，可以有效保留超高分子量聚乙烯纤维本体的优秀性能，同时利用涂层的性能改善其缺点。这种纱线具有超高强度和质量轻的特点，可以大幅提高鞋用纱线的强力，并有效降低面料的重量，有利于后续轻质高强鞋面材料的开发。