[发明专利]一种基于水性碳黑纳米色浆的尼龙6原位着色切片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于水性碳黑纳米色浆的尼龙6原位着色切片及其制备方法。将碳黑，水性超支化分散剂，pH助剂，偶联剂，己内酰胺单体加入到去离子水中，采用砂磨工艺对碳黑进行处理，得到粒径为30～180纳米的水性碳黑纳米色浆，与聚酰胺前体己内酰胺单体混合，对尼龙6原位聚合着色。本发明形成聚酰胺分子之前碳黑分子已经与聚酰胺前体己内酰胺形成均匀混合体，聚合反应形成聚酰胺分子，经过修饰过的碳黑粒子与己内酰胺单体和聚酰胺纤维分子中的酰胺键具有亲和力，碳黑分子不会聚集或粒径变大，下游生产时可调节碳黑含量，制备不同色相聚酰胺6纤维，有利生产高质量尼龙6纤维；还可有效防止纺织组件压力升高，延长组件使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种基于水性碳黑纳米色浆的尼龙6原位着色切片及其制备方法。

背景技术

聚酰胺，也称之为尼龙，具有广泛的应用，聚酰胺品种多达几十种，其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的应用最广泛。自1939年实现工业化以来，聚酰胺纤维世界需求量巨大，特别在民用应用里，尼龙纤维具有非常优异的耐磨性，耐损耗性，比较高的回弹性及强度的结晶性能，在工业和民用需求量巨大，例如纺织、纤维、汽车，机器加工、航天航空等。中国是尼龙产量大国，目前最常见聚酰胺为尼龙6和尼龙66，其中尼龙6切片年产量在300万吨，占据市场最大比例，主要用于生产民用纤维和工业纤维。尼龙6的着色分为原液着色和后着色。原液着色即在纤维制备过程或者更前一步工序中加入着色剂，后着色为纤维制品通过染色、涂层等方式进行着色。

原液着色具有着色力高、色差小、纤维性能影响小等特点，是一种环保节能的着色方法。基本工艺为在熔融纺丝或溶液纺丝前加入一定比例的色母粒，色母粒颜料在熔体或原液中均匀分散，直接喷丝制备尼龙纤维的方法，有关聚酰胺色母粒着色的公开文献报道，如中国发明专利CN104327499A描述了聚酰胺用黑色母粒及其制备方法，主要为在熔融状态下通过双螺杆混合色粉和聚氨酯树脂，制备30%浓度色母粒，在制备尼龙丝时通过调节在尼龙切片色母粒含量来调节纺丝颜色。从工艺上来讲大致通过两部工艺完成制备尼龙纺丝，第一步为通过添加各种分散剂，混合研磨制备高浓度母粒，第二步混合彩色母粒和聚酰胺树脂或切片，熔融状态下混合均匀进行喷丝。中国发明专利CN105802204公开了酰胺纤维感温变色色母粒制备方法，具体工艺也包括上述两个部分，仅是配方不同。用同样的方法制备各种功能母粒的文献有所报道，例如中国发明专利CN106189209公开了一种制备高导热有机碳黑母粒的方法；中国发明专利CN109111733A描述了阻燃导电耐磨尼龙材料及制备方法，主要在母粒中添加了硫酸钙晶体和纳米碳管，提高了耐磨性；中国发明专利CN111560167A描述了制备抗紫外聚酰胺色母粒方法，在熔融状态下添加各种抗紫外助剂，制备成纺丝用色母粒；中国发明专利CN103694682A公开了制备抗菌、抗UV尼龙用色母粒的方法，采用同样工艺，在配方中添加各种光稳定剂和具有杀菌功能的助剂，制备功能色母粒。

综上所述，目前尼龙纤维着色主要以含有分散剂的色母粒为着色剂，在熔融状态下与高分子聚氨酯树脂或聚酰胺切片混合，再进行喷丝和纺丝。现有技术中，聚酰胺着色存在几个问题，（1）色母粒制备过程中，色母粒和树脂混合时间短，虽然是在熔融状态下，但还是很难保证着色剂（碳黑或彩色颜料）均匀分布在聚酰胺树脂中。（2）在双螺杆作用下，着色剂颗粒一般只能达到微米级别粒径（3～50微米），由于纤维直径有限，大颗粒颜料容易堵塞纺丝板，且使纤维物理性能下降。（3）纺丝过程中，即使某些颜料颗粒达到亚微米粒径（小于1微米），颜料颗粒和聚酰胺分子大小差别太大，颜料颗粒很难渗透或均匀分布在大分子聚酰胺中间，造成颜料粒子在大分子聚酰胺分子间隙中聚集，又形成微米直径的颜料大颗粒。（4）色母粒配方中，某些分散剂在高温状态下不稳定，易发生脱落或丧失分散功能，造成颜料颗粒聚集而形成微米颗粒。（5）颜料与材料的相互作用方面，功能粒子或颜料一般表面极性小，与尼龙纤维中的酰胺键结合弱，在微观层面上不能和酰胺分子形成有力结合，因此在色母粒混合喷丝过程中有可能造成颜料自身聚集，形成不均匀分散。

发明内容