一种生物基聚酰胺地毯丝及其制备方法与流程

本发明属于聚酰胺制品，涉及一种生物基聚酰胺地毯丝及其制备方法。

背景技术：

1、聚酰胺(pa)，俗称尼龙，是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称，具有良好的综合性能，比强度高于金属，具有良好的机械性能、耐热性、耐磨损性、耐化学性、阻燃性及自润滑性，而且容易加工，摩擦因子低，适宜于玻璃纤维及其他材料填充增强改性，广泛应用于电子电气、汽车部件、办公用品、居家用品等方面。传统聚酰胺生产工艺的原料为石油，通过二酸/二胺单体缩聚和氨基酸缩聚/内酰胺单体开环聚合。但是随着化石能源的消耗和人们可持续发展观念的强化，生物质环保原料的开发和应用成为当前研究的热点。

2、生物基聚己二酰戊二胺(pa56)是由1,5戊二胺替代己二胺与己二酸缩合而成，具有优良的蓬松性、耐磨性、回弹性、阻燃性，是高端商用地毯和家用地毯的理想原料。生物基聚酰胺56中单体含量低，且高温熔融不易产生凝胶，故可采用熔体直纺工艺制备各种聚酰胺56纤维。但是生物基pa56在民用长丝、工业丝、短纤维、单丝等多种聚酰胺产品上的应用需求，使采用纯生物基pa56生产的地毯丝价格容易受生物原料的供求而波动，生产成本不易控制。因此，开发生物基pa56与传统聚酰胺6、聚酰胺66搭配使用来生产地毯丝，以稳定产品价格是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明针对上述技术问题，提供一种生物基聚酰胺地毯丝及其制备方法，采用生物基pa56与传统聚酰胺6搭配使用来生产地毯丝，所得聚酰胺地毯丝的各项性能指标良好，避免了地毯丝全采用生物基pa56来制造导致的价格波动问题，同时提高了聚合物材料加工后的强度、染色等性能。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种生物基聚酰胺地毯丝，所述包含以下重量份的组分：5～20份生物基聚酰胺56、70～85份聚酰胺6、10～15份生物基聚酰胺56/聚酰胺6共聚体和添加剂，所述添加剂选自抗氧剂、调色剂或消光剂中的一种或多种，所述抗氧剂为0.5～1.5份，所述调色剂为0.5～1份，所述消光剂为2～5份。

4、本发明技术方案中生物基聚酰胺56通过生物发酵制备的1,5戊二胺和己二酸缩合而成，生物基含量占生物基聚酰胺56的35～45％。生物基聚酰胺56的切片相对粘度为2.0～3.6，端氨基含量为30～65mmol/kg，含水量为350～450ppm。

5、本发明技术方案中上述生物基聚酰胺56/聚酰胺6共聚体的制备方法具体如下：将生物基聚酰胺56盐、己内酰胺加入反应釜，生物基聚酰胺56盐和己内酰胺的质量比为1：10～20，搅拌速率为80～150r/min，先用流速为60～120ml/min的氮气将反应釜中的空气置换后开始加热，当温度达到165℃时反应3h，再程序升温至170℃反应1h、175℃反应15min、200℃反应30min、230℃反应15min，最后升温至270℃反应1h，控制结晶温度为100～220℃，得到生物基聚酰胺56/聚酰胺6共聚体颗粒。

6、本发明技术方案中上述生物基聚酰胺56盐的制备方法如下：按质量比1：2.5～3.5将己二酸加入无水乙醇中，设定加热温度为65℃，己二酸溶解后，再滴加生物基戊二胺，生物基戊二胺与己二酸的摩尔比为1：1，使己二酸和戊二胺充分反应，反应6～8min后析出白色晶体，反应1h后，抽滤、烘干，得到生物基聚酰胺56盐。

7、本发明技术方案中抗氧剂选自n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)已二胺、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、2,2-亚甲基-双(4-乙基-6-叔丁基酚)、4,4-偏丁撑-双-(6-叔丁基间甲酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4羟基苄基)苯；调色剂为红色、黄色、蓝色或黑色聚酰胺6色母载体；消光剂选自二氧化钛，纯度99.0-99.9％，类型为锐钛型，粒度150-300纳米。

8、本发明技术方案中上述红色、黄色、蓝色或黑色聚酰胺6色母载体的制备方法具体如下：分别将红色原色料、蓝色原色料、黄色原色料、黑色原色料与聚酰胺6基体混合置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，制得红色、黄色、蓝色或黑色聚酰胺6色母载体；所述红色原色料与聚酰胺6基体的质量比为1：(65-70)，蓝色原色料与聚酰胺6基体的质量比为1：(55-68)，黄色原色料与聚酰胺6基体的质量比为1：(55-60)，黑色原色料与聚酰胺6基体的质量比为1：(75-80)。也可以根据客户需求，利用红色、黄色、蓝色或黑色聚酰胺6色母载体调整其他颜色。

9、第二方面，本发明提供一种生物基聚酰胺地毯丝的制备方法，包括以下步骤：

10、a1、将干燥好的生物基聚酰胺56、聚酰胺6、生物基聚酰胺56/聚酰胺6共聚体和添加剂加入到料斗中，然后通过螺杆挤出机在螺杆中被熔融挤出；

11、a2、挤出的熔体经压力泵加压后进入计量泵，再经过纺丝组件过滤后从喷丝板喷出；

12、a3、喷出的熔体细丝经吹风冷却、上油、卷绕得到所述生物基聚酰胺地毯丝。

13、本发明技术方案中步骤a1中所述螺杆挤出机包括5个加热区，第一区至第五区的加热温度均为250～300℃，螺杆的转速为50～100r/min。

14、本发明技术方案中步骤a1中所述螺杆挤出机包括5个加热区，5个加热区温度具体如下：第一区温度：250～280℃，第二区温度：250～280℃，第三区温度：270～300℃，第四区温度：280～300℃，第五区温度：280～300℃。

15、本发明技术方案中所述步骤a3中的所述吹风冷却采用侧吹风方式冷却，卷绕速度为3000～4500m/min。

16、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

17、本发明采用生物基pa56与传统pa6搭配使用来生产地毯丝，所得聚酰胺地毯丝的各项性能指标良好，避免了地毯丝全采用生物基pa56来制造导致的价格波动问题。

18、本发明在生物基pa56/6共聚物中，因为加入生物基pa56破坏了pa6链的规整性，减少了共聚物中氢键数量，在聚合物内部形成空穴，进而增加了链段的活动能力，有效改善pa6的熔体流动性，使pa6在同样温度下可获得更好流动性；同时通过控制pa56的含量，使得pa56/6的端氨、端羧基均处于一个较为平衡的状态，可以提高聚合物材料加工后的强度、染色等性能。

技术特征：

1.一种生物基聚酰胺地毯丝，其特征在于，所述包含以下重量份的组分：5~20份生物基聚酰胺56、70~85份聚酰胺6、10~15份生物基聚酰胺56/聚酰胺6共聚体和添加剂，所述添加剂选自抗氧剂、调色剂或消光剂中的一种或多种，所述抗氧剂为0.5~1.5份，所述调色剂为0.5~1份，所述消光剂为2~5份。

2.根据权利要求1所述的一种生物基聚酰胺地毯丝，其特征在于，所述生物基聚酰胺56的切片相对粘度为2.0~3.6，端氨基含量为30~65 mmol/kg，含水量为350~450 ppm。

3.根据权利要求1所述的一种生物基聚酰胺地毯丝，其特征在于，所述生物基聚酰胺56/聚酰胺6共聚体的制备方法具体如下：将生物基聚酰胺56盐、己内酰胺加入反应釜，生物基聚酰胺56盐和己内酰胺的质量比为1：10~20，搅拌速率为80~150 r/min，先用流速为60~120 ml/min的氮气将反应釜中的空气置换后开始加热，当温度达到165 ℃时反应3h，再程序升温至170 ℃反应1h、175 ℃反应15 min、200 ℃反应30min、230 ℃反应15 min，最后升温至270℃反应1h，控制结晶温度为100~220℃，得到生物基聚酰胺56/聚酰胺6共聚体颗粒。

4.根据权利要求3所述的一种生物基聚酰胺地毯丝，其特征在于，所述生物基聚酰胺56盐的制备方法如下：按质量比1：2.5~3.5将己二酸加入无水乙醇中，设定加热温度为65 ℃，己二酸溶解后，再滴加生物基戊二胺，生物基戊二胺与己二酸的摩尔比为1：1，使己二酸和戊二胺充分反应，反应6~8min后析出白色晶体，反应1 h后，抽滤、烘干，得到生物基聚酰胺56盐。

5.根据权利要求1所述的一种生物基聚酰胺地毯丝，其特征在于，所述抗氧剂选自n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)已二胺、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、2,2-亚甲基-双(4-乙基-6-叔丁基酚)、4,4-偏丁撑-双-(6-叔丁基间甲酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4羟基苄基)苯；所述调色剂为红色、黄色、蓝色或黑色聚酰胺6色母载体；所述消光剂选自二氧化钛。

6.根据权利要求5所述的一种生物基聚酰胺地毯丝，其特征在于，所述调色剂的制备方法具体如下：分别将红色原色料、蓝色原色料、黄色原色料、黑色原色料与聚酰胺6基体混合置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，制得红色、黄色、蓝色或黑色聚酰胺6色母载体；所述红色原色料与聚酰胺6基体的质量比为1：（65-70），蓝色原色料与聚酰胺6基体的质量比为1：（55-68），黄色原色料与聚酰胺6基体的质量比为1：（55-60），黑色原色料与聚酰胺6基体的质量比为1：（75-80）。

7.权利要求1~6任一项所述的一种生物基聚酰胺地毯丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种生物基聚酰胺地毯丝的制备方法，其特征在于，步骤a1中所述螺杆挤出机包括5个加热区，第一区至第五区的加热温度均为250~300 ℃，螺杆的转速为50~100 r/min。

9.根据权利要求7所述的一种生物基聚酰胺地毯丝的制备方法，其特征在于，步骤a1中所述螺杆挤出机包括5个加热区，5个加热区温度具体如下：第一区温度：250~280 ℃，第二区温度：250~280 ℃，第三区温度：270~300 ℃，第四区温度：280~300 ℃，第五区温度：280~300 ℃。

10.根据权利要求7所述的一种生物基聚酰胺地毯丝的制备方法，其特征在于，所述步骤a3中的所述吹风冷却采用侧吹风方式冷却，卷绕速度为3000~4500 m/min。

技术总结本发明属于聚酰胺制品技术领域，公开了一种生物基聚酰胺地毯丝，所述包含以下重量份的组分：5~20份生物基聚酰胺56、70~85份聚酰胺6、10~15份生物基聚酰胺56/聚酰胺6共聚体和添加剂，所述添加剂选自抗氧剂、调色剂或消光剂中的一种或多种，所述抗氧剂为0.5~1.5份，所述调色剂为0.5~1份，所述消光剂为2~5份。本发明采用生物基PA56与传统聚酰胺6搭配使用来生产地毯丝，所得聚酰胺地毯丝的各项性能指标良好，避免了地毯丝全采用生物基PA56来制造导致的价格波动问题，同时提高了聚合物材料加工后的强度、染色等性能。技术研发人员：杜建国,杨朝勇,焦志浩,张炎斌,李昆许,谷健芳,王建虎,黄浩,段婉怡,高晓兵,翟婉丽,崔旭林受保护的技术使用者：神马实业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12