[发明专利]具有抗紫外线功能的锦纶纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锦纶纤维，尤其是一种具有抗紫外线功能的锦纶纤维的制备方法。

背景技术

锦纶即聚酰胺纤维，国外称之为nylon（尼龙），是世界上第一种实现工业化的纤维，于1938年开始工业化生产。锦纶纤维因具有强度较高、耐磨性优异等优点广泛用于服饰用纺织品和产业纺织品等领域。

锦纶纤维的优良服饰性已被消费者广泛认可，锦纶纤维具有较高强度，较高弹性，良好的染色性能等特点。但锦纶纤维防紫外线能力比较差，日光中的紫外线能够透过锦纶织物对人体皮肤产生一定的伤害。近年来，随着臭氧层空洞的日益增大，太阳光中照射到地面的紫外线也逐渐增多。紫外线不仅能导致人们的肤色变黑，还能引起人的皮肤癌以及白内障等疾病。随着人们生活水平的不断提高，人们对自身的健康越来越重视，防紫外线纺织品日益得到人们的青睐。

目前的防紫外线织物主要是通过前处理和后整理两种途径实现，后整理多用于天然纤维但其耐洗性差。合成纤维的防紫外线功能主要通过纺丝过程中加入一些无机纳米紫外线屏蔽剂来实现，这种方法制得的防紫外线纤维所制备的织物具有良好的防紫外线效果，且耐洗性优异。

传统锦纶短纤维的制备工艺流程主要是：将锦纶切片通过熔融纺丝制得锦纶长丝，经集束工艺得到锦纶丝束，对丝束进行拉伸处理，然后将其切断得到一定长度的锦纶短纤维。采用传统纺丝法制备的锦纶纤维具有较高的强度，但仍难以满足某些领域的需求。此外，由于在锦纶中添加了防紫外线无机纳米粒子，有可能导致所得锦纶纤维断裂强度的降低，因此提高防紫外线锦纶纤维的断裂强度是很有必要的。美国专利（USP5093195）对传统的锦纶纺丝工艺进行改进：改变丝束拉伸工艺并在后加工工艺中增加退火工艺和冷却工艺。其所制得的锦纶短纤维断裂强度约为6.8cN/tex，单丝纤度约为2.6 dtex。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有抗紫外线功能的锦纶纤维的制备方法，制得的锦纶纤维不仅具有良好的防紫外线性能，还具有高强高耐磨性能。

按照本发明提供的技术方案，所述具有抗紫外线功能的锦纶纤维的制备方法，其特征是，包括以下工艺步骤：

（1）防紫外线屏蔽剂的制备：将二氧化钛、二氧化硅和氧化锌研磨成粒径为100～500nm，二氧化钛、二氧化硅、氧化锌的质量比为66～85:24～12:10～3，采用钛酸酯偶联剂对其改性，得到改性后的防紫外线屏蔽剂； 

所述改性过程为：将钛酸酯偶联剂和乙醇按质量比0.8:9.2～0.2:9.8混合均匀加热至50～90℃，分次加入二氧化钛、二氧化硅和氧化锌的混合物，二氧化钛、二氧化硅和氧化锌的混合物与钛酸酯偶联剂的质量比为0.3~0.7:0.7~0.3；高速搅拌，搅拌速度为800～1000转/分钟，搅拌时间为30～120min；再进行抽滤，并采用无水乙醇洗涤、过滤2～3次，然后在40～60℃的条件下干燥4～8小时，最后进行球磨得到所述的防紫外线屏蔽剂；

（2）将改性后的防紫外线屏蔽剂与聚酰胺切片混合，质量比为15～65:35～85；混合物在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，熔融温度为240～280℃，挤出压力为5～7MPa，经70～100℃、真空度0.035～0.35×10⁴Pa的条件真空干燥18～24小时得到防紫外线母粒； 

（3）将防紫外线母粒与聚酰胺切片共混，防紫外线母粒的质量百分数为5%～15%，经70～100℃、真空度0.035～0.35×10⁴Pa的条件真空干燥4～8小时；再在螺杆挤出机中加热熔融，从纺丝箱体的喷丝口挤出形成锦纶长丝；所述螺杆挤出机的螺杆温度为230～270℃，纺丝箱体的温度为240～270℃，侧吹风的温度为16～25℃，侧吹风的风速为0.45～0.65m/s；

（4）将步骤（3）得到的锦纶长丝淬冷并集束，得到丝束；对丝束进行第一次拉伸、退火、第二次拉伸处理，得到所述的锦纶纤维；所述第一次拉伸和第二次拉伸的总拉伸比为2.2～4.3，其中，第一次拉伸处理的拉伸比占总拉伸比的80%～90%，温度为80～130℃，第二次拉伸处理的温度为140～210℃；所述退火的温度为140～210℃，退火时间为0.3～0.8s。

所述锦纶纤维的纤度为1.5～3.0dtex，断裂强度≥6cN/tex。

所述步骤（4）中淬冷采用冷却风淬冷，温度为20～30℃，速度为0.5～0.8m/s。

所述步骤（1）中球磨的条件为：料球比为80～90:20～10，球磨速度为2000～5000转/分钟，球磨时间为4～7小时。