[发明专利]一种二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学纤维的制造技术领域，尤其涉及一种二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法。

背景技术

由于聚酰胺纤维在化学稳定性、热性能、机械性能等方面具有突出的优点，为化纤产业第二大品种，广泛应用于服装、产业、地毯等各个领域。用锦纶纤维制成的产品弹性好、强度高、耐磨、耐用、比重小、不易虫蛀等，一直受到广大消费者的喜爱，尤其在户外服饰占有稳定的市场。随着生活水平的提高，人们对纤维的风格及功能提出了更高的要求，因此开发改性聚酰胺纤维成为热点，二氧化钛改性聚酰胺纤维的研究是其中之一。

目前，关于二氧化钛改性聚酰胺纤维已有大量研究。中国发明专利CN103409843A公开了一种具有抗紫外线功能的锦纶纤维的制备方法，该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；中国发明专利CN106633039A公开了本发明提供了一种全消光尼龙6切片的制备方法，采用该发明提供的切片制得的长丝具有消光度好，透明性好，同时具有良好的手感，柔软，垂顺，且效果持久；中国发明专利CN102352538A公布的一种锦纶消光剂的配制工艺；中国发明专利CN106436023A公布的一种饱和浸渍非织造新材料的生产工艺。

综合目前研究情况，二氧化钛的分散主要通过熔融共混或添加分散剂原位聚合分散。然而对于高比表面积的纳米级二氧化钛，熔融共混无法将二氧化钛均匀分散，而添加分散剂原位聚合的方法存在分散剂在萃取过程中被洗出的问题，同时分散剂存在影响己内酰胺聚合过程的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法，采用本发明提供的技术方案解决了目前二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法无法将二氧化钛均匀分散，而添加分散剂原位聚合的方法存在分散剂在萃取过程中被洗出的问题，同时分散剂存在影响己内酰胺聚合过程的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种二氧化钛改性聚酰胺纤维制备方法，以己内酰胺为原料，经加压开环后获得聚酰胺预聚物；在体系中引入一定量的钛酸盐，在氮气保护的条件下继续反应；聚酰胺预聚物缩聚反应产生的水与钛酸盐反应，使钛酸盐缓慢水解形成二氧化钛；随后通过熔融纺丝组件制备得到二氧化钛改性聚酰胺纤维。

作为优选的一种技术方案，包括以下步骤：

(1)己内酰胺水解开环：己内酰胺在水及催化剂的作用下，在一定温度、压力条件下进行开环反应一段时间，随后将压力卸除，得到聚酰胺预聚物；

(2)二氧化钛改性聚酰胺的制备：往步骤(1)所获的己内酰胺预聚物中加入一定量的钛酸盐，在氮气保护的条件下，在一定温度下进行缩聚反应，缩聚反应产生的水可使钛酸盐水解形成二氧化钛，从而实现二氧化钛的原位聚合生长，从而获得具有高分散性的二氧化钛改性聚酰胺；

(3)二氧化钛改性聚酰胺纤维的制备：以步骤(2)制备得的二氧化钛改性聚酰胺为原料，经萃取后，通过熔融纺丝的方法制得到二氧化钛改性聚酰胺纤维。

在步骤(1)中，作为优选的一种技术方案，所述催化剂为质子酸和/或氨基酸。

其中，所述质子酸为HCl、H3PO4、H2SO4、HNO3、NH3、[Al(H2O)6]中的一种或多种。

所述氨基酸为脂肪族氨基酸或芳香族氨基酸。

所述脂肪族氨基酸的分子式为NH2(CH2)xCOOH，其中x＝1～16；所述芳香族氨基酸为主链或支链上存在苯环，为苯丙氨酸。

在步骤(1)中，作为优选的一种技术方案，所述催化剂添加量为相对于己内酰胺质量分数的0.01％-5％；所述水的添加量为相对于己内酰胺质量分数的0.1％-10％；所述开环反应时间为：0.5-5h，反应温度为：200-280℃，反应压力控制在0.1MPa-0.4Mpa。

在步骤(2)中，作为优选的一种技术方案，所述钛酸盐为钛酸四丁酯和四氯化钛中的一种或两种。

优选的，所述钛酸盐的添加量为相对于己内酰胺质量分数的1％-10％；所述缩聚反应时间为：3-11h，反应温度为：240-280℃。

在步骤(3)中，作为优选的一种技术方案，在萃取工序中采用的萃取液为水和甲醇中的一种或两种；萃取温度为80-120℃，萃取时间为12-24h。

在步骤(3)中，作为优选的一种技术方案，通过熔融纺丝的方法制得到二氧化钛改性聚酰胺纤维为二氧化钛改性聚酰胺FDY、POY、HOY或BCF纤维。