高强耐磨纱线及其制备方法与流程

本发明涉及纺织纱线，具体涉及高强耐磨纱线及其制备方法。

背景技术：

1、随着纺织技术的不断发展和创新，纱线材料在功能性、耐用性和环保性等方面提出了更高的要求。特别是在户外运动、工业制造、军事装备等领域，高强耐磨纱线因其独特的性能而备受关注。目前，市场上的高强耐磨纱线主要依赖于高性能纤维材料如尼龙、涤纶等的应用，但在某些特殊环境下，这些材料仍难以满足更高的耐磨性和强度要求。因此，研究和开发高强耐磨纱线及其制备方法具有重要的现实意义和应用前景。

2、在纺织行业中，纱线的耐磨性是其重要的性能指标之一。耐磨性好的纱线不仅能延长纺织品的使用寿命，还能在各种复杂环境下保持其原有的性能。传统的提高纱线耐磨性的方法主要包括增加纤维的强度和密度、优化纱线结构等，但这些方法往往伴随着成本的增加和加工难度的提高。高强耐磨纤维是一种具有优异耐磨性和高强度的特种纤维。这种纤维在纤维长度方向上具有很高的承载能力，能够承受较大的拉伸力和摩擦力，同时保持较好的柔韧性和可加工性。

3、近年来，随着材料科学的不断进步，新型纤维材料和复合材料在纺织领域得到了广泛应用。在纱线结构的设计上，芯层-皮层结构是一种有效的提高纱线性能的方法。通过将不同性能的纤维材料分别作为芯层和皮层，可以充分发挥各种材料的优势，实现纱线性能的优化。这种复合纱线不仅继承了高强耐磨纤维的优异性能，还具有良好的可加工性和适应性，可以满足不同领域对纱线性能的需求。基于此，本发明提供了高强耐磨纱线及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高强耐磨纱线及其制备方法，有效提升纱线的力学性能和耐磨性能。

2、一方面，本发明提供一种高强耐磨纱线，包含芯层和皮层；

3、所述芯层原料包括以下重量份材料：85-95份尼龙6纤维、35-45份尼龙12、20-25份凹凸棒土、10-16份聚酰胺接枝马来酸酐，15-25份改性竹纤维；

4、所述皮层原料包括以下重量份材料：70-80份尼龙1010、6-10份纳米二氧化硅、20-30份玉米秸秆纤维。

5、进一步地，所述芯层和皮层的体积比为1:(0.65-0.75)。

6、进一步地，聚酰胺接枝马来酸酐接枝率≥2％。

7、进一步地，所述改性竹纤维的制备方法包括：将竹子粉碎后经100目滤筛过筛后，利用碱处理得到预处理后的竹纤维；将预处理后的竹纤维和碳纳米管加入硅烷偶联剂溶液中，并在45-50℃的恒温水浴条件下超声分散90-120min，经过3-4h的静置后将混合液中的纤维取出烘干，得到改性竹纤维。

8、进一步地，所述碱处理步骤包括：将过筛后的竹子粉用质量分数为10-12％的naoh碱液浸泡10-12h，用清水反复清洗竹粉至洗液为中性；随后在105-115℃条件下干燥22-24h后，再用粉碎机进一步将烘干团聚的竹纤维分散粉碎即得预处理后的竹纤维。

9、进一步地，所述预处理后的竹纤维、碳纳米管和硅烷偶联剂溶液的用量比为(20-25)g：(8-12)g：(110-120)ml。

10、进一步地，所述硅烷偶联剂溶液包括重量份比值为(10-12)：(1-1.2)：(0.25-0.35)：(0.05-0.1)的乙醇、硅烷偶联剂、去离子水和聚乙烯吡咯烷酮。

11、进一步地，所述玉米秸秆纤维的制备方法包括：将玉米秸秆用蒸馏水洗净，在沸水中煮2h后，放入电热恒温鼓风干燥箱中烘干，使用破壁机粉碎后经60目过筛得到秸秆粉末；再将秸秆粉末使用乙醇、氢氧化钠、硫化钠进行脱蜡、去木质素、去半纤维素等操作提取纤维素；将得到的玉米秸秆纤维素，按照液固比10ml/g加入1.5％盐酸中60℃恒温搅拌，水解1h；冷却后过滤，70℃烘干即得。

12、另一方面，本发明还提供一种高强耐磨纱线的制备方法，步骤包括：称取所需要的各种物料，将物料在90-100℃干燥10-12h后；分别将皮层原料和芯层原料通过双螺杆挤出机主喂料口加入，挤出制成皮层混合熔体和芯层混合熔体；随后进入复合纺丝机，计量泵剂量，经熔体分配后，从复合喷丝板中喷出，形成具有皮芯结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、卷绕、集束、拉伸、热定型、卷曲、切断，即得该高强耐磨纱线。

13、进一步地，所述双螺杆挤出机中螺杆转速设为喂料速度为120-130r/min，螺杆转速为250-290r/min，双螺杆挤出机温度为：机筒ⅰ区190-192℃、机筒ⅱ区195-197℃、机筒ⅲ区200-202℃、模头ⅰ区205-207℃、模头ⅱ区210-212℃、模头ⅲ区210-212℃。

14、本发明的有益效果在于：

15、(1)本发明利用芯层-皮层结构的设计使得纱线在保持高强耐磨性的同时，也具备了一定的柔软性和舒适度；芯层原料中的尼龙6纤维和尼龙12作为高性能合成纤维，本身就具备出色的强度和耐磨性；两者的组合使得纱线的核心部分更加坚韧耐用，能够满足在高摩擦、高压力环境下的使用需求；此外，凹凸棒土作为一种天然矿物增强剂，能够显著提高纱线的机械强度和耐磨性。它的加入也能进一步增强了芯层原料的整体性能；且聚酰胺接枝马来酸酐的添加改善了纤维间的界面结合力，使得纱线在受到外力作用时更加不易断裂，提高了整体的耐磨性。

16、(2)本发明中在芯层原料中加入改性竹纤维，首先利用碱液处理，以去除杂质、增加纤维的表面积和活性位点，为后续改性提供良好的基础；随后利用碳纳米管和硅烷偶联剂复合改性，碳纳米管与硅烷偶联剂之间可以形成稳定的化学键，从而确保碳纳米管能够均匀分散在竹纤维表面，基于碳纳米管因其独特的结构和高强度、高模量的特性，可以显著提高纱线的耐磨性能；以此种方法得到的改性竹纤维可以作为尼龙基底材料的填充剂，更有利于获得综合性能较好的复合纱线材料。

17、(3)本发明改性后的竹纤维表面均匀覆盖着碳纳米管，形成了一种复合增强结构；这种结构在纱线受到摩擦时，能够有效分散和承受摩擦力，减少纤维间的直接磨损，从而提高纱线的耐磨性能；且碳纳米管的高强度和模量也可以为纱线提供额外的支撑和强度，进一步增强其耐磨性能。

18、(4)本发明中聚酰胺接枝马来酸酐中的极性酸酐基团与植物纤维的羟基能形成共价键合，这样二者共同作用可降低植物纤维的表面能，增加植物纤维的润湿性和分散均匀性，增强竹纤维与尼龙纤维基体材料的界面结合，从而提升纱线的力学性能。

19、(5)本发明中皮层材料中利用玉米秸秆纤维与尼龙1010形成更强的结合力，从而提高纱线的整体强度；玉米秸秆纤维素本身具有较高的耐磨性，加入纱线中可以显著提高纱线的耐磨性能；而本发明还限定了纳米二氧化硅添加量和在纱线中的分布，可以进一步优化纱线的力学性能，如拉伸强度、断裂伸长率等。

20、(6)本发明调配了制备高强耐磨纱线的原料和工艺，有效提高各原料间的协同作用，还最大限度的优化了高强耐磨纱线的耐磨性能。

技术特征：

1.一种高强耐磨纱线，其特征在于，包含芯层和皮层；

2.根据权利要求1所述的一种高强耐磨纱线，其特征在于，所述芯层和皮层的体积比为1:(0.65-0.75)。

3.根据权利要求1所述的一种高强耐磨纱线，其特征在于，聚酰胺接枝马来酸酐接枝率≥2％。

4.根据权利要求1所述的一种高强耐磨纱线，其特征在于，所述改性竹纤维的制备方法包括：将竹子粉碎后经100目滤筛过筛后，利用碱处理得到预处理后的竹纤维；将预处理后的竹纤维和碳纳米管加入硅烷偶联剂溶液中，并在45-50℃的恒温水浴条件下超声分散90-120min，经过3-4h的静置后将混合液中的纤维取出烘干，得到改性竹纤维。

5.根据权利要求4所述的一种高强耐磨纱线，其特征在于，所述碱处理步骤包括：将过筛后的竹子粉用质量分数为10-12％的naoh碱液浸泡10-12h，用清水反复清洗竹粉至洗液为中性；随后在105-115℃条件下干燥22-24h后，再用粉碎机进一步将烘干团聚的竹纤维分散粉碎即得预处理后的竹纤维。

6.根据权利要求4所述的一种高强耐磨纱线，其特征在于，所述预处理后的竹纤维、碳纳米管和硅烷偶联剂溶液的用量比为(20-25)g：(8-12)g：(110-120)ml。

7.根据权利要求4所述的一种高强耐磨纱线，其特征在于，所述硅烷偶联剂溶液包括重量份比值为(10-12)：(1-1.2)：(0.25-0.35)：(0.05-0.1)的乙醇、硅烷偶联剂、去离子水和聚乙烯吡咯烷酮。

8.根据权利要求1所述的一种高强耐磨纱线，其特征在于，所述玉米秸秆纤维的制备方法包括：将玉米秸秆用蒸馏水洗净，在沸水中煮2h后，放入电热恒温鼓风干燥箱中烘干，使用破壁机粉碎后经60目过筛得到秸秆粉末；再将秸秆粉末使用乙醇、氢氧化钠、硫化钠进行脱蜡、去木质素、去半纤维素等操作提取纤维素；将得到的玉米秸秆纤维素，按照液固比10ml/g加入1.5％盐酸中60℃恒温搅拌，水解1h；冷却后过滤，70℃烘干即得。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的高强耐磨纱线的制备方法，其特征在于，步骤包括：称取所需要的各种物料，将物料在90-100℃干燥10-12h后；分别将皮层原料和芯层原料通过双螺杆挤出机主喂料口加入，挤出制成皮层混合熔体和芯层混合熔体；随后进入复合纺丝机，计量泵剂量，经熔体分配后，从复合喷丝板中喷出，形成具有皮芯结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、卷绕、集束、拉伸、热定型、卷曲、切断，即得该高强耐磨纱线。

10.根据权利要求9所述的高强耐磨纱线的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机中螺杆转速设为喂料速度为120-130r/min，螺杆转速为250-290r/min，双螺杆挤出机温度为：机筒ⅰ区190-192℃、机筒ⅱ区195-197℃、机筒ⅲ区200-202℃、模头ⅰ区205-207℃、模头ⅱ区210-212℃、模头ⅲ区210-212℃。

技术总结本发明提供高强耐磨纱线及其制备方法，涉及纺织纱线技术领域。本发明高强耐磨纱线包含芯层和皮层；所述芯层原料包括以下重量份材料：85‑95份尼龙6纤维、35‑45份尼龙12、20‑25份凹凸棒土、10‑16份聚酰胺接枝马来酸酐，15‑25份改性竹纤维；所述皮层原料包括以下重量份材料：70‑80份尼龙1010、6‑10份纳米二氧化硅、20‑30份玉米秸秆纤维。本发明高强耐磨纱线，通过将不同性能的纤维材料分别作为芯层和皮层，可以充分发挥各种材料的优势，实现纱线性能的优化，提升纱线的力学性能和耐磨性能，扩大了纱线的应用范围,本发明中设置有尼龙纤维，尼龙纤维具有良好的结构强度和耐磨性，通过尼龙纤维的设置来加强纱线的耐磨耐用性。技术研发人员：薛化宝,薛化用,薛玉双受保护的技术使用者：吴江万腾包复纺织有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29