一種抗蠕變海洋用聚酰胺工業(yè)纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗蠕變海洋用聚酰胺工業(yè)纖維及其制備方法，屬于高分子材料制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酰胺纖維是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維，工業(yè)化的聚酰胺纖維以全脂肪族聚酰胺纖維產(chǎn)量最大，主要品種有聚酰胺6纖維和聚酰胺66纖維，還有聚酰胺46、聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺1010纖維等等，具有強(qiáng)度高、回彈性好、耐疲勞、可染性和耐腐蝕、耐蟲(chóng)蛀等優(yōu)良性能，尤以耐磨性最突出，密度低于大多數(shù)纖維?？捎糜谥谱鬏喬ズ熥泳€(xiàn)、傳送帶及漁網(wǎng)、繩索、降落傘、帳篷布、地毯等工業(yè)用品。聚酰胺纖維具有的良好綜合性能，如果開(kāi)發(fā)制備出高性能聚酰胺纖維，其在船舶、海洋工程、軍事領(lǐng)域、航空航天等方面則有廣闊的應(yīng)用前景，可帶動(dòng)原材料，及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]聚酰胺的分子鏈結(jié)構(gòu)是含有酰胺鍵的線(xiàn)性大分子，氫鍵作用使聚酰胺結(jié)構(gòu)容易發(fā)生結(jié)晶化，分子鏈發(fā)生滑移較為困難；但是分子主鏈中含有C-N鍵使得分子鏈的柔順性較好，容易發(fā)生蠕變現(xiàn)象。蠕變是指固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象，與材料分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)材料長(zhǎng)時(shí)間處于加熱狀態(tài)或在熔點(diǎn)附近，蠕變現(xiàn)象會(huì)加劇。塑性變形通常在應(yīng)力超過(guò)彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，在應(yīng)力小于彈性極限時(shí)也能出現(xiàn)。蠕變是常見(jiàn)有機(jī)纖維存在的主要問(wèn)題之一，如果聚酰胺纖維在使用過(guò)程中發(fā)生較大的蠕變，就會(huì)造成尺寸、形態(tài)等方面的不穩(wěn)定，從而嚴(yán)重影響在很多領(lǐng)域的使用。
[0004]改善聚酰胺纖維的蠕變性能可以通過(guò)以下幾種方式:⑴采用新型的紡絲成型方法；(2)在材料玻璃化溫度以下使用；(3)使用多種改性方法，使分子發(fā)生交聯(lián)；(4)提高分子的相對(duì)分子質(zhì)量；(5)分子主鏈引入芳雜環(huán)或形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等來(lái)提高分子鏈之間的作用力。隨著纖維應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，部分企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始認(rèn)識(shí)到有機(jī)纖維的蠕變性能，并對(duì)其進(jìn)行了一些研宄。相關(guān)專(zhuān)利如歐洲專(zhuān)利EP1699954中描述了一種改善了耐蠕變性的超高分子量聚乙烯纖維凝膠紡絲法。相關(guān)專(zhuān)利如CN101855394A介紹了一種蠕變特性?xún)?yōu)異的工業(yè)用高韌度聚酯纖維及其制造方法。CN201110434278.6采用光敏劑和熱引發(fā)劑對(duì)聚乙烯纖維共同引發(fā)交聯(lián)，從而增加纖維的抗蠕變性能。CN103556293A涉及用含氟環(huán)氧化合物作為封端劑進(jìn)行改性的海洋用抗蠕變高強(qiáng)低伸工業(yè)絲及制備方法。然而，關(guān)于抗蠕變海洋用聚酰胺工業(yè)纖維及其制備，目前尚未見(jiàn)有所報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種抗蠕變海洋用聚酰胺工業(yè)纖維及其制備方法，包括高分子量聚酰胺的制備、抗蠕變聚酰胺的制備和抗蠕變海洋用聚酰胺工業(yè)纖維的制備。本發(fā)明的一種抗蠕變海洋用聚酰胺工業(yè)纖維具有較好的抗蠕變性、抗水解性，可長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用于濕度較高的環(huán)境中，在船舶、海洋工程等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
[0006]本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
[0007]一種抗蠕變海洋用聚酰胺工業(yè)纖維，是指表面包覆防水涂層的抗蠕變聚酰胺工業(yè)纖維；所述防水涂層是海洋用聚酰胺纖維油劑；所述抗蠕變海洋用聚酰胺工業(yè)纖維是由抗蠕變聚酰胺與三氯化銦(InCl3)絡(luò)合，然后對(duì)絡(luò)合后的聚酰胺體系進(jìn)行凝膠紡絲，對(duì)所紡凝膠絲條進(jìn)行拉伸、解絡(luò)合，最后進(jìn)行熱拉伸定型和卷繞制得；所述抗蠕變聚酰胺是由高分子量聚酰胺與含氟環(huán)氧化合物在穩(wěn)定劑存在的條件下進(jìn)行共混制得；所述高分子量聚酰胺是由聚酰胺在200?300°C的條件下與三甲基甲硅烷基脲反應(yīng)制得。
[0008]所述高分子量聚酰胺的制備方法是將聚酰胺與三甲基甲硅烷基脲共混；反應(yīng)條件是:溫度200?300°C，時(shí)間10?15min ;所述聚酰胺不需要進(jìn)行固相縮合增粘；所述聚酰胺的氨端基濃度大于或等于羧端基濃度；所述能釋放異氰酸的化合物加入量是所述聚酰胺的 0.1 ?3wt%。
[0009]所述聚酰胺是指脂肪族聚酰胺中的一種或幾種混合物或幾種共聚物。
[0010]所述抗蠕變聚酰胺的制備方法是將高分子量聚酰胺與含氟環(huán)氧化合物在穩(wěn)定劑存在的條件下進(jìn)行共混；反應(yīng)條件是:溫度260?280°C，時(shí)間4?6min ;所述穩(wěn)定劑是二環(huán)己基碳二亞胺；所述含氟環(huán)氧化合物是含氟的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂；所述含氟環(huán)氧化合物加入量是所述高分子量聚酰胺的I?6wt% ;所述穩(wěn)定劑加入量是所述高分子量聚酰胺的
0.1 ?2wt % ο
[0011]所述抗蠕變海洋用聚酰胺工業(yè)纖維主要指表面包覆防水涂層的抗蠕變聚酰胺工業(yè)纖維；所述海洋用聚酰胺纖維油劑，以其總重為基準(zhǔn)，白油25?28%，硬脂酸4?6%，分散劑4?6%，滲透劑18?20%，三乙醇胺4?5%，月桂酸雙酯3?4%，油酸4?6%，吐溫(80) 3?4 %，抗靜電劑7?8 %，抗紫外劑3?5 %，聚氧乙烯烷基脂肪酸6?7 %，丁基溶纖劑3?4% ;所述白油為基料，分散劑是脂肪醇聚氧乙烯醚，滲透劑是琥珀酸滲透劑T，抗靜電劑是脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽，抗紫外劑是單苯甲酸間苯二酚酯。
[0012]所述抗蠕變海洋用聚酰胺工業(yè)纖維是將所述抗蠕變聚酰胺與三氯化銦(InCl3)絡(luò)合，然后對(duì)絡(luò)合后的聚酰胺體系進(jìn)行凝膠紡絲，對(duì)所紡凝膠絲條進(jìn)行拉伸、解絡(luò)合，最后進(jìn)行熱拉伸定型和卷繞制得；所述絡(luò)合后的聚酰胺體系是將抗蠕變聚酰胺與三氯化銦在硝基甲烷中混合，加熱溶解，制成薄膜；反應(yīng)條件是:溫度45?50°C，時(shí)間20?30min，所述三氯化銦加入量是所述抗蠕變聚酰胺的0.1?3wt%，所述硝基甲烷的加入量是所述抗蠕變聚酰胺的0.5?lwt% ;所述凝膠紡絲是將絡(luò)合后的薄膜進(jìn)行凝膠紡絲；反應(yīng)條件是:總牽伸比不高于80倍，熱牽伸比不超過(guò)20倍，上油率0.5?Iwt %，卷繞的速度3000?3500m/min ;所述凝膠絲的解絡(luò)合是將所述凝膠絲放在乙醇中完全解絡(luò)合，所述解絡(luò)合時(shí)間20?30min。所述絡(luò)合物是完全無(wú)定形的，熱穩(wěn)定性好，分子鏈隨機(jī)取向，解絡(luò)合對(duì)纖維沒(méi)有影響。
[0013]所述抗蠕變海洋用聚酰胺工業(yè)纖維在室溫及壓力為600MPa的條件下蠕變值不高于4.8X10〃％ /天，斷裂強(qiáng)度不低于9.5cN/dtex，初始模量不低于552cN/dtex。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述，這些實(shí)施例只為清楚公開(kāi)本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。
[0015]實(shí)施例1:
[0016]高分子量聚酰胺46的制備:聚酰胺46與三甲基甲硅烷基脲共混；反應(yīng)條件是:溫度250°C，時(shí)間1min ;所述聚酰胺46不需要進(jìn)行固相縮合增粘；所述聚酰胺46的氨端基濃度與羧端基濃度的摩爾比為1:1;所述三甲基甲硅烷基脲加入量是所述聚酰胺46的
0.5wt% ο
[0017]抗蠕變聚酰胺46的制備:所述高分子量聚酰胺46與含氟的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂在二環(huán)己基碳二亞胺存在的條件下進(jìn)行共混；反應(yīng)條件是:溫度260°C，時(shí)間4min ;所述含氟的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂加入量是所述高分子量聚酰胺46的1.0wt % ;所述穩(wěn)定劑加入量是所述高分子量聚酰胺46的0.2wt%。
[0018]抗蠕變海洋用聚酰胺46工業(yè)纖維的制備:所述抗蠕變聚酰胺46與三氯化銦(InCl3)絡(luò)合，然后對(duì)絡(luò)合后的聚酰胺46體系進(jìn)行凝膠紡絲，對(duì)所紡凝膠絲條進(jìn)行拉伸、解絡(luò)合，最后進(jìn)行熱拉伸定型和卷繞制得；所述絡(luò)合后的聚酰胺46體系是將抗蠕變聚酰胺46與三氯化銦在硝基甲烷中混合，加熱溶解，制成薄膜；反應(yīng)條件是:溫度45°C，時(shí)間20min，所述三氯化銦加入量是所述抗蠕變聚酰胺46的0.5wt%，所述硝基甲烷的加入量是