本發(fā)明涉及一種腈綸纖維，具體涉及一種飛碟型截面腈綸纖維及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

腈綸纖維(聚丙烯腈纖維)有人造羊毛之稱，具有柔軟、膨松、易染、色澤鮮艷、耐光、抗菌、不怕蟲蛀等優(yōu)點。彈性好，伸長20％時回彈率仍可保持65％，蓬松卷曲而柔軟，保暖性比羊毛高15％，強度為1.8-4.5cN/dtex，比羊毛高1-2.5倍。耐曬性能優(yōu)良，露天曝曬一年，強度僅下降20％。纖維軟化溫度190-230℃，能耐酸、耐氧化劑和一般有機溶劑，但耐堿性較差。根據(jù)不同的用途要求可純紡或與天然纖維混紡，其紡織品被廣泛運用于服裝、裝飾等領(lǐng)域。

現(xiàn)有的腈綸纖維制造過程中使用的噴絲板多為圓形噴絲孔的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)出來的腈綸纖維截面為圓形實心結(jié)構(gòu)，排列緊密，分子間缺少親水結(jié)構(gòu)，因此回潮率很小，吸濕性、易染性差，而且光線照射到纖維表面時容易形成漫反射，因此光澤較差；同時，存在手感較差、貼身舒適性較差等不足，難以滿足人們的需要。另外，目前生產(chǎn)腈綸纖維采用干法紡絲、濕法紡絲或干濕法紡絲的方式，空氣間隙小，可供高聚物分子鏈運動調(diào)整的時間短，再加上噴絲孔孔間距小，容易造成粘絲，從而紡制而成的纖維絲束很難保證均一性，由于工藝條件和設(shè)備狀況等諸多問題，使得長周期高效穩(wěn)定紡絲存在困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出了一種飛碟型截面腈綸纖維，使用該飛碟型截面腈綸纖維制得的產(chǎn)品保暖性好、蓬松感挺立感好。

本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種飛碟型截面腈綸纖維，該飛碟型截面腈綸纖維主要包括如下質(zhì)量百分比的成分：丙烯腈91-94％，醋酸乙烯6-9％，所述的飛碟型截面腈綸纖維通過噴絲板擠出得到，其截面長寬比為(6-9)：2。

不含第二單體的聚丙烯腈大分子傾向于緊密堆砌，橫向高度有序，這種結(jié)構(gòu)使纖維缺少彈性、質(zhì)地發(fā)脆，纖維成型時不能進行高倍拉伸。對此，本發(fā)明加入丙烯腈91-94％，醋酸乙烯6-9％共聚，破壞了聚丙烯腈大分子鏈的規(guī)整性，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的無序化。同時醋酸乙烯的加入減弱了氰基間的偶極效應(yīng)，降低聚丙烯腈共聚體的結(jié)晶度，使聚丙烯腈大分子的柔性增強，聚合體的玻璃化溫度降低，柔軟性和熱彈性增強。

本發(fā)明的飛碟型截面腈綸纖維的截面為飛碟形狀，腈綸纖維聚集體中的纖維間存在著空氣，透氣量明顯低于普通腈綸，而靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)最小，因而形成一個良好的保溫層，提高了纖維的蓬松性、覆蓋性和保暖性。在相同覆蓋率和保溫效果條件下，可以少用纖維，減輕了織物的重量，符合現(xiàn)代人對服裝輕暖的要求。本發(fā)明的飛碟型截面腈綸纖維間還存在著較大的毛細管區(qū)，具有良好的毛細效應(yīng)及優(yōu)越的水分吸收能力，因此回潮率要高于普通腈綸，使產(chǎn)品兼具吸濕排汗和保暖效果。飛碟型截面腈綸纖維的截面的長寬比是指其截面的最長處的長度和最寬處的寬度的比例，該比例為(6-9)：2時，飛碟型截面腈綸纖維的纖維聚集體中纖維間的空間最大，可以保存較多的空氣，另外纖維間抱合力也較大，使用該腈綸纖維制得的產(chǎn)品的保暖性能好、覆蓋性好、蓬松豐滿、輸水性強、干爽透氣、穿著舒適。

作為優(yōu)選，所述噴絲板包括板體，板體上設(shè)置有噴絲孔，噴絲孔包括導(dǎo)入段和成型段，成型段的橫截面為長寬比為(6-9)：2的飛碟型。在該比例下，制得的腈綸纖維綜合性能最佳。

作為優(yōu)選，所述噴絲板為圓盤狀或矩形，圓盤狀的噴絲板直徑為95-106mm，噴絲板上均布由8-12個布孔區(qū)，共有10000-40000個異型噴絲孔。具有上述數(shù)量噴絲孔的噴絲板大小適當(dāng)，便于生產(chǎn)使用。

本發(fā)明通過噴絲板的設(shè)計制得具有特殊截面的飛碟型腈綸纖維，用該腈綸纖維生產(chǎn)的產(chǎn)品比普通的腈綸纖維生產(chǎn)的產(chǎn)品蓬松感挺立感好很多，并且保暖性能好、覆蓋性好、輸水性強、干爽透氣。

作為優(yōu)選，所述噴絲板劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域單獨供給紡絲原液，有利于凝固浴均勻進入噴絲板內(nèi)部和纖維成型，內(nèi)外均勻一致，纖維的均一性較好。

作為優(yōu)選，所述噴絲孔為進口大出口小的倒錐形通孔，噴絲孔的內(nèi)側(cè)壁與中心軸線的夾角為20-30°。

本發(fā)明將噴絲孔設(shè)計為進口大出口小的倒錐形通孔，有利于紡絲原液進入噴絲孔，并在噴絲孔內(nèi)壓力的作用下擠出形成緊密的絲狀腈綸纖維，制得的腈綸纖維表面及內(nèi)部都極少微孔，表面光滑，光澤性好。噴絲孔的內(nèi)側(cè)壁與中心軸線的夾角過大，紡絲原液在噴絲孔內(nèi)流速減慢，壓力增大，不利于快速擠出，該夾角過小，紡絲原液在噴絲孔內(nèi)流速過快，形成的腈綸纖維單絲表面和內(nèi)部容易形成微孔，結(jié)構(gòu)不夠緊致，影響最終產(chǎn)品的感官性能和使用性能。

作為優(yōu)選，所述噴絲孔的導(dǎo)入段連接成型段，導(dǎo)入段的入口處即為噴絲孔的入口端，成型段的出口處即為噴絲孔的出口端。

作為優(yōu)選，所述噴絲孔的導(dǎo)入段和成型段的長度比為(4-6)：1。導(dǎo)入段和成型段的長度在上述比例范圍內(nèi)時，紡絲原液在噴絲孔內(nèi)流速和壓力適當(dāng)，能較快將紡絲原液擠出成型，所形成的腈綸纖維單絲結(jié)構(gòu)緊致，表面光滑。

作為優(yōu)選，所述成型段的內(nèi)側(cè)壁上縱向設(shè)有溝槽。

成型段的內(nèi)側(cè)壁上縱向設(shè)置的溝槽，使制得的腈綸纖維表面也具有縱向溝槽，增加了纖維之間的機械鎖結(jié)，纖維緊密地聚集在一起，增大腈綸纖維間的抱合力，纖維不易滑脫，使制得的腈綸纖維產(chǎn)品更加結(jié)實耐用。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種上述飛碟型截面腈綸纖維的生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法包括如下步驟：丙烯腈、醋酸乙烯共聚反應(yīng)后在溶劑中形成紡絲原液；將紡絲原液加熱至82-90℃從噴絲板中擠出，在凝固浴中形成初生纖維；初生纖維經(jīng)過水洗、牽伸形成纖維絲束，纖維絲束經(jīng)過上油、烘干、定型，制得飛碟型截面腈綸纖維。

本發(fā)明通過噴絲板的設(shè)計、紡絲工藝的調(diào)整、制得特殊截面飛碟型腈綸纖維，用該纖維用生產(chǎn)的產(chǎn)品比普通的腈綸纖維生產(chǎn)的產(chǎn)品蓬松感挺立感好很多，并且保暖性能好、手感柔滑爽、覆蓋性好、輸水性強、干爽透氣、光澤柔和。

作為優(yōu)選，所述紡絲原液的制備過程為：將質(zhì)量百分比為丙烯腈91-94％，醋酸乙烯6-9％共聚反應(yīng)制得聚丙烯腈干粉，將聚丙烯腈干粉溶解在二甲基乙酰胺溶劑中形成質(zhì)量百分比濃度為23-26％的紡絲原液。

紡絲原液中聚丙烯腈含量高，需脫除的溶劑少，容易成型，纖維密度增大，容易保持形狀。若紡絲原液中聚合物含量太低，會減少大分子間的接觸幾率，無法凝固成型，難以形成腈綸纖維。

作為優(yōu)選，所述聚丙烯腈干粉的分子量為60000-100000。

所述紡絲原液加熱至82-90℃后從噴絲板中擠出。

紡絲原液溫度影響著其粘彈性能，溫度適當(dāng)升高可以降低紡絲原液的粘度和彈性，減少噴絲孔擠出脹大，提高扁平腈綸的異型度。但紡絲原液溫度過高又會造成扁平腈綸纖維成形過于激烈，紡絲細流產(chǎn)生皮芯層結(jié)構(gòu)，影響腈綸纖維的物理性能，在上述溫度下，紡絲原液粘度適當(dāng)，更容易從噴絲板中擠出，并且能形成較好的紡絲。

作為優(yōu)選，所述紡絲原液進入凝固浴時的溫度為80-90℃，凝固浴溫度為30-40℃，凝固浴中溶劑二甲基乙酰胺的濃度為45-55％，循環(huán)量為30-34kL/h。

凝固浴濃度太高時，雙擴散過程過慢，造成凝固成型困難，成型不充分，斷絲增多，纖維表面凝固不好，形成并絲，纖維手感粗硬，強度降低。但當(dāng)凝固浴濃度過低時，紡絲原液與凝固浴溫差過大，雙擴散過程加快，使纖維表層的凝固過于激烈，在紡絲原液細流外層形成脆硬的皮層，纖維的可拉伸性下降，造成纖維產(chǎn)生空洞，易斷裂而產(chǎn)生毛絲，手感粗硬，色澤泛白，輕度和伸度都下降。

作為優(yōu)選，所述水洗、牽伸的具體過程為：將上述初生纖維水洗后使用牽伸機進行牽伸形成纖維絲束，水洗溫度為86-92℃，水洗流量為2800-3200L/h，牽伸倍數(shù)為3-6倍。

本發(fā)明中初生纖維經(jīng)水洗牽伸后，纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)和超分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，隨著牽伸倍數(shù)的增加，大分子取向度增加，纖維斷裂強度提高，延伸度下降。若牽伸倍數(shù)過低，纖維的斷裂強度尤其是線密度得不到保證，經(jīng)不起高倍拉伸而產(chǎn)生單絲斷裂，不能獲得較好的收縮率。牽伸倍數(shù)為3-6倍時，纖維的斷裂伸長率和斷裂強度將大大提高。當(dāng)水洗溫度過低，牽伸過程中易發(fā)生脆性斷裂；水洗溫度過高，纖維塑性形變顯著，這部分形變在烘干時不能恢復(fù)，從而減低纖維的斷裂伸長率，降低纖維的收縮率。因此，本發(fā)明將水洗牽伸的溫度控制在86-92℃。

作為優(yōu)選，所述上油、烘干、定型的具體過程為：將水洗、牽伸后的纖維絲束上油劑，將上油后的纖維絲束在130-150℃下通過熱輥烘干，將烘干后的纖維絲束冷卻卷曲，然后送入定型鍋內(nèi)，在100-130℃、150-250KPa下進行熱定型處理。

熱輥烘干時若溫度過高，會使大分子在一定時間內(nèi)獲得能量而過分收縮，這部分收縮不能恢復(fù)，會導(dǎo)致纖維彈性下降。若烘干溫度過低又會提高回潮率，給后紡加工帶來困難，因此本發(fā)明將烘干溫度控制在130-150℃。

與普通腈綸纖維相比本發(fā)明采用了更高的熱處理壓力。腈綸纖維在熱定型過程中發(fā)生序態(tài)和取向變化。丙烯腈共聚物大分子間主要的作用力是氰基之間的偶極子力，在玻璃化溫度以上松弛的護理可以舒解結(jié)構(gòu)內(nèi)因高彈拉伸的取向應(yīng)力引起的一些不穩(wěn)定的偶極分子力，使纖維內(nèi)應(yīng)力消失，大分子得以較自由地卷縮，鏈段更富柔曲性熱定型后的取向度有所降低。要達到相同延伸度，熱定型溫度高的纖維需要的拉伸應(yīng)力就小，而拉伸應(yīng)力小，則表明鏈段容易產(chǎn)生運動，因此適當(dāng)提高熱定型的蒸汽壓力和定型溫度，有利于產(chǎn)生以高彈形變?yōu)橹鞯纳扉L，可使大分子充分收縮，從而提高腈綸纖維的收縮性。

作為優(yōu)選，所述的油劑為非離子與陽離子表面活性劑的復(fù)配物，所述油劑中還包括防止粘結(jié)的陽離子表面活性劑，所述防止粘結(jié)的結(jié)陽離子表面活性劑為季銨鹽類陽離子表面活性劑。

普通的油劑處理的纖維就十分容易板結(jié)，發(fā)硬，收縮率不高，本發(fā)明通過增加季銨鹽類陽離子表面活性劑，使腈綸纖維蓬松滑爽，收縮率良好。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明通過調(diào)整共聚物中丙烯腈和醋酸乙烯的含量以及共聚物的分子量，降低纖維的玻璃化溫度，增強纖維的柔軟性和熱彈性；通過調(diào)整紡絲原液的濃度、溫度，凝固液的濃度、溫度、循環(huán)量，合理調(diào)整水洗溫度、牽伸倍數(shù)，并控制烘干、定型的溫度、壓力，以及高收縮的拉伸比等工藝參數(shù)，使腈綸纖維的收縮性高，手感柔軟，剛性強，回彈性、蓬松性、覆蓋性、疏水性、可紡性佳；通過對噴絲板的合理設(shè)計，使生產(chǎn)的工藝流程順暢，制得的腈綸纖維保暖性能好、手感柔軟挺爽、覆蓋性好、蓬松豐滿、輸水性強、干爽透氣、穿著舒適、光澤柔和。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中噴絲板的一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中噴絲板的噴絲孔的剖視圖。

圖3為本發(fā)明中噴絲孔的成型段的橫截面示意圖。

圖中，1為噴絲板，2為噴絲孔。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

所述的噴絲板1為圓盤狀或矩形，圓盤狀的噴絲板直徑為95-106mm，噴絲板上均布由8-12個布孔區(qū)，所述噴絲板1包括板體，板體上設(shè)置有噴絲孔2，噴絲孔設(shè)計為進口大出口小的倒錐形通孔，有利于紡絲原液進入噴絲孔，噴絲孔的內(nèi)側(cè)壁與中心軸線的夾角為20-30°，易于擠出形成緊密的絲狀腈綸纖維。

下面通過具體實施例對本發(fā)明中的作進一步解釋。

實施例1

生產(chǎn)飛碟型截面腈綸纖維的方法包括如下步驟：

S1：紡絲成型：將質(zhì)量百分比為91％的丙烯腈和質(zhì)量百分比為9％的醋酸乙烯共聚反應(yīng)制得分子量為60000-80000的聚丙烯腈干粉，將聚丙烯腈干粉溶解在二甲基乙酰胺溶劑中形成質(zhì)量百分比濃度為23％的紡絲原液，紡絲原液加熱至82℃后從噴絲板的孔中擠出，在凝固浴中經(jīng)雙擴散形成初生纖維；

其中，紡絲原液進入凝固浴時的溫度為85℃，凝固浴溫度為30℃，凝固浴中二甲基乙酰胺溶劑的濃度為45％，循環(huán)量為30kL/h；

噴絲板為矩形板或圓形板，采用合金、不銹鋼等材質(zhì)制成，噴絲孔的數(shù)量為10000-20000，噴絲孔成型段的橫截面為長寬比為7：2的飛碟形。

S2、水洗、牽伸：將上述初生纖維水洗后使用牽伸機進行牽伸形成纖維絲束，水洗溫度為86℃，水洗流量為2800L/h，牽伸倍數(shù)為3倍。

S3、上油：將水洗、牽伸后的纖維絲束上油劑；油劑為非離子與陽離子表面活性劑的復(fù)配物，油劑中還包括防止粘結(jié)的季銨鹽類陽離子表面活性劑，油劑添加量為纖維絲束總量的0.38％。

S4、烘干、定型：將上油后的纖維絲束在130℃下通過熱輥烘干，將烘干后的纖維絲束冷卻卷曲，然后送入定型鍋內(nèi)，在100℃、150KPa下進行熱定型處理，制得飛碟型截面腈綸纖維。

實施例2

生產(chǎn)飛碟型截面腈綸纖維的方法包括如下步驟：

S1：紡絲成型：將質(zhì)量百分比為92％的丙烯腈和質(zhì)量百分比為9％的醋酸乙烯共聚反應(yīng)制得分子量為70000-90000的聚丙烯腈干粉，將聚丙烯腈干粉溶解在二甲基乙酰胺溶劑中形成質(zhì)量百分比濃度為24％的紡絲原液，紡絲原液加熱至84℃后從噴絲板的孔中擠出，在凝固浴中經(jīng)雙擴散形成初生纖維；

其中，紡絲原液進入凝固浴時的溫度為80℃，凝固浴溫度為32℃，凝固浴中二甲基乙酰胺溶劑的濃度為48％，循環(huán)量為31kL/h；

噴絲板為矩形板或圓形板，采用合金、不銹鋼等材質(zhì)制成，噴絲孔成型段的橫截面為長寬比為8：2的飛碟形。

S2、水洗、牽伸：將上述初生纖維水洗后使用牽伸機進行牽伸形成纖維絲束，水洗溫度為88℃，水洗流量為2900L/h，牽伸倍數(shù)為4倍。

S3、上油：將水洗、牽伸后的纖維絲束上油劑；油劑為非離子與陽離子表面活性劑的復(fù)配物，油劑中還包括防止粘結(jié)的季銨鹽類陽離子表面活性劑，油劑添加量為纖維絲束總量的0.42％。

S4、烘干、定型：將上油后的纖維絲束在140℃下通過熱輥烘干，將烘干后的纖維絲束冷卻卷曲，然后送入定型鍋內(nèi)，在110℃、180KPa下進行熱定型處理，制得飛碟型截面腈綸纖維。

實施例3

生產(chǎn)飛碟型截面腈綸纖維的方法包括如下步驟：

S1：紡絲成型：將質(zhì)量百分比為93％的丙烯腈和質(zhì)量百分比為8％的醋酸乙烯共聚反應(yīng)制得分子量為80000-100000的聚丙烯腈干粉，將聚丙烯腈干粉溶解在二甲基乙酰胺溶劑中形成質(zhì)量百分比濃度為25％的紡絲原液，紡絲原液加熱至86℃后從噴絲板的孔中擠出，在凝固浴中經(jīng)雙擴散形成初生纖維；

其中，紡絲原液進入凝固浴時的溫度為87℃，凝固浴溫度為36℃，凝固浴中二甲基乙酰胺溶劑的濃度為50％，循環(huán)量為33kL/h；

噴絲板為矩形板或圓形板，采用合金、不銹鋼等材質(zhì)制成，噴絲孔成型段的橫截面為長寬比為9：2的飛碟形。

S2、水洗、牽伸：將上述初生纖維水洗后使用牽伸機進行牽伸形成纖維絲束，水洗溫度為90℃，水洗流量為3000L/h，牽伸倍數(shù)為5倍。

S3、上油：將水洗、牽伸后的纖維絲束上油劑；油劑為非離子與陽離子表面活性劑的復(fù)配物，油劑中還包括防止粘結(jié)的季銨鹽類陽離子表面活性劑，油劑添加量為纖維絲束總量的0.49％。

S4、烘干、定型：將上油后的纖維絲束在140℃下通過熱輥烘干，將烘干后的纖維絲束冷卻卷曲，然后送入定型鍋內(nèi)，在130℃、200KPa下進行熱定型處理，制得飛碟型截面腈綸纖維。

對比例1

所使用的噴絲板為普通的圓孔型噴絲板，其余均與實施例1相同。

將本發(fā)明實施例1-3中制得的腈綸纖維的性能與對比例1中的腈綸纖維進行比較，比較結(jié)果如表1所示。

表1：實施例1-3中的腈綸纖維與對比例1中的腈綸纖維的比較

手感評分為10人小組通過測試后按1-5分評分后各組的得分平均值，5分為滿分。

從表1可知，本發(fā)明的飛碟型截面腈綸纖維的收縮率高，手感柔軟爽滑，不易倒伏，利用該纖維生產(chǎn)的毛絨產(chǎn)品具有蓬松性好、挺立感好的特點。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。