激光熔融静电纺丝PA6纤维的制备及表征

采用激光熔融静电纺丝法制备了聚已内酰胺(PA6)微纳米纤维和PA6/乙烯-乙烯醇共聚物(PA6/EVOH)复合纤维;研究了接收距离、应用电压和激光电流对PA6纤维直径的影响;并对PA6纤维的结构与性能进行了表征。结果表明:在接收距离13 cm,应用电压23 kV,激光电流35 mA,进料速度7.39 mm/min时,可得到PA6纤维的最小平均直径为1.62μm,与纯PA6纤维相比,PA6/EVOH复合纤维平均直径明显变小,达1.11μm;接收距离与PA6纤维直径之间没有明显的关系;应用电压在12～15 kV时,PA6纤维直径明显下降,在15～24 kV时,PA6纤维的平均直径变化不大;PA6纤维直径随激光电流的增加而减小;红外光谱分析及X射线衍射测试表明,激光熔融静电纺丝PA6纤维的分子链结构没有改变,PA6纤维中存在γ晶型,结晶度为48.7%、     

PA6/LDPE/PE-g-MAH共混纳米纤维的制备及结构研究

采用共混海岛纺丝法制备聚酰胺6/低密度聚乙烯/聚乙烯接枝马来酸酐(PA6/LDPE/PE-g-MAH)共混纤维,溶解剥离出LDPE基体相,可制备出PA6纳米纤维;研究了共混物的组成和纺丝条件对共混纤维的相结构、结晶、力学性能及PA6纳米纤维直径的影响。结果表明:随着共混物中PA6分散相含量增加,PA6纳米纤维的直径逐渐增大;PA6质量分数从30%增加至60%时,PA6纳米纤维平均直径由107 nm增至149nm;PA6质量分数为70%时,由于相逆转无法得到PA6纳米纤维;在PA6质量分数为55%条件下,提高拉伸倍数,PA6纳米纤维的直径进一步降低,且结晶度、力学性能增加。     

PA6纤维生产现状及展望

综述聚己内酰胺(PA6)纤维及其单体己内酰胺(CPL)的国内外生产、消费现状。分析了国内PA6切片和纤维的应用领域和发展前景,并指出今后应大力开发CPL新技术和高附加值PA6纤维,提高PA6纤维在服用领域的比例。     

PET-PA/PA6共混纤维的酸性染料染色性能

为开发酸性染料可染改性聚酯(PET)纤维,将不同共聚比例的PET-聚酰胺(PA)共聚物与聚己内酰胺(PA6)以不同共混比例共混纺丝,制备PET-PA/PA6共混纤维,研究了PET-PA/PA6共混物的热性能、可纺性及共混纤维的酸性染料染色性能。结果表明:PET-PA/PA6共混物中,PET-PA与PA6在无定形区是部分相容的;PET-PA/PA6共混物具有良好的可纺性,其中PA嵌段和PA6共混质量分数均为20%(PET-PA-20/PA6-20)的共混纤维的断裂强度2.54 c N/dtex、断裂伸长率31.0%,满足后续加工的要求;PA嵌段和PA6共混质量分数均为10%(PET-PA-10/PA6-10)共混纤维采用酸性染料染色时,染浴p H值应控制在4.5~5.5;升高温度和延长染色时间都能提高PET-PA-10/PA6-10共混纤维的染料上染率;随PET-PA/PA6着共聚物中PA嵌段比例的增加,共混纤维染料上染率迅速增大,PET-PA-20/PA6-20共混纤维在100℃时,酸性染料上染率可达到99.03%。     

改性多壁碳纳米管／PA6纤维的制备及力学性能

将多壁碳纳米管(MWNT)氧化后,酰氯化处理,在氨基封端的PA6聚合时加入,制备PA6／MWNT母粒,将母粒同PA6切片熔融共混纺丝,制备PA6／MWNT纤维。用INSTRON 1122型万能材料试验机测定纤维的力学性能。结果表明,改性MWNT的加入提高了PA6纤维的断裂强度,纤维中MWNT质量分数仅为0．05％时,纤维的断裂强度和初始模量最大,分别增加了60％和86％。用扫描电镜观察复合纤维的结构,发现MWNT均匀地分布在PA6中,并与PA6基体间有相互作用,沿纤维轴向取向。     

MWNTs增强PA6纳米纤维透光复合材料的制备

利用同轴共纺技术制备PMMA/PA6壳芯结构的复合纳米纤维,在芯层PA6纤维中添加经过表面处理的MWNTs,并且利用热压成型技术将壳层的PMMA部分熔融成为透光复合材料的树脂基体,而PA6纤维成为纤维增强体.由于PA6纤维中MWNTs的存在,PA6纤维的力学性能明显提高,作为透光复合材料的纤维增强体进一步提高了复合材料的拉伸性能,同时基本保持了原有的PMMA/PA6透光复合材料的可见光透过率.     

纳米复合金属氧化物/聚酰胺6复合纤维的制备及性能

用共沉淀法制备了锌铝、锌镁铝及镁铝层状双氢氧化物(LDHs),将LDHs经过500℃煅烧后,得到相应的纳米复合金属氧化物(MMO)。MMO经偶联剂表面改性后,与聚酰胺6(PA6)切片共混造粒、熔融纺丝制备MMO/PA6复合纤维,并织造了MMO/PA6织物。用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)以及红外成像仪等研究了MMO/PA6复合纤维的热性能、横截面形貌及MMO/PA6织物的红外辐射性能。结果表明:MMO/PA6复合纤维的可纺性好;加入MMO后,PA6复合纤维的强度下降约10%,但对PA6纤维的熔融温度没有影响;MMO的加入显著提高了PA6纤维的红外辐射性能,60℃保温的MMO/PA6织物,当MMO的质量分数为2.0%时,其温度高于空白PA6织物约2.0℃,具有优异的远红外辐射性能。     

离子液体增塑聚酰胺6纤维的制备与性能表征

在聚酰胺6(PA 6)中添加离子液体对其进行增塑改性制得离子液体增塑PA 6切片,再经熔融纺丝、拉伸、定型,制备离子液体增塑PA 6纤维,然后对纤维试样进行水洗;探讨了离子液体含量对增塑PA 6纤维的热性能、动态力学性能、取向及力学性能的影响以及水洗之后纤维力学性能的变化。结果表明:随着离子液体添加量的增加,增塑PA 6纤维的熔融温度与结晶温度逐渐下降,纤维分子链的活动性增加,玻璃化转变温度逐渐下降;离子液体并未提高增塑PA 6纤维的取向度;随着离子液体含量的增加,增塑PA 6纤维的断裂强度先增加后降低,断裂伸长率呈下降趋势;在离子液体质量分数为1.5%、拉伸倍数为3.6时,增塑PA 6纤维的断裂强度最高,达3.89 cN/dtex,纤维水洗后断裂强度大幅度提高,达6.36 cN/dtex。     

TiO_2表面改性对聚酰胺6纤维强度及染色性能的影响

将TiO2表面包覆无定形TiO2,再经复配偶联剂改性后,分散在己内酰胺-水体系中乳化,于聚合釜中水解开环聚合,得到全消光聚酰胺6(PA6)切片。PA6切片经熔融纺丝制得PA6全消光纤维,并织成PA6全消光织物。用热重分析仪、纳米激光粒度仪、沉降试验等研究了改性TiO2的性能及在己内酰胺-水体系中的分散性;用差示扫描量热仪、扫描电子显微镜等研究了PA6全消光纤维结晶性能和截面形貌。结果表明:经复配偶联剂改性的TiO2在树脂基体中有很好的分散性;PA6全消光纤维的可纺性好;加入改性的TiO2后,PA6纤维的强度提高了25%,但对PA6纤维的熔融温度没有影响;改性PA6全消光织物的上染率提高了10%。     

相对分子质量分布对静电纺丝PA6纤维直径的相关性研究

聚合物原料的相对分子质量及其分布直接影响其静电纺丝纤维直径的大小及分布。选用不同相对分子质量的PA6,通过共混获得不同相对分子质量分布的PA6溶液,通过静电纺丝得到PA6纤维毡,并研究了静电纺丝成形中所得PA6纤维直径及其分布与其相对分子质量及其分布的关系。结果表明:PA6的相对分子质量分布曲线和所获得纤维直径分布曲线相似,宽的相对分子质量分布导致静电纺丝纤维直径分布更宽;对于不同浓度的PA6溶液,PA6相对分子质量增大,纺丝溶液黏度增大,溶液浓度增大,其黏度也增大;PA6相对分子质量分布与其纤维直径分布有一定的相关性。     

Oligomer composition and content in regenerated PA6 fiber and its effect on properties

The preparation process from waste fibers to regenerated fibers is an environmental significance work. In this work, liquid chromatography/time-of-flight mass spectrometry, advanced polymer chromatography/multi-angle laser-light-scattering/refractive index detector, and two-dimensional wide-angle X-ray diffractometry were employed to characterize the polycaprolactam(PA6) fibers above oligomers composition and content, molecular weight and distribution, crystallization and orientation, and analyzing the changes in mechanical properties. The total content of oligomers in physical and chemical regenerated PA6 fiber is 2.084 wt% and 1.812 wt%, individually, which is higher than that in waste PA6 fiber. And the oligomer content of C1–C4 (cyclic monomer, cyclic dimer, cyclic trimer, and cyclic tetramer) in the regenerated PA6 fiber is higher than that of waste PA6 fiber. The regenerated PA6 fiber sample contains more low-molecular-weight substances, making it easier to form crystal nuclei and crystallize. During the dyeing process of the regenerated PA6 fiber, the γ crystal transformed into α crystal. The tensile strength of physical and chemical regenerated PA6 fiber is lower than that of waste PA6 fiber. And after dyeing, the oligomers content of regenerated PA6 fiber is significantly decreased, especially in C1–C4 oligomer. However, the crystalliniy and orientation of regenerated PA6 fibers were improved, which also leads to the fracture strength increased by about 20% compared to undyed fibers.     

复合胺改性尼龙6纤维染色性能的研究 I.染色工艺及其染色机理

在己内酰胺水解聚合时加入一定量的可反应型复合胺类改性剂(HAS),合成出含有胺类改性剂的尼龙6树脂,经纺丝后得到尼龙6纤维。研究了该改性剂及pH值、染色温度、时间等染色条件对尼龙6纤维染色性能的影响。结果表明:尼龙6纤维采用酸性蓝AGL上染时,其染色性能与染色条件有关;在相同的染色条件下,HAS改性尼龙6纤维的染料上染量均大于未改性样的上染量。由于酸性染料分子除了以范德华力和氢键的形式与纤维结合外,还会与纤维生成盐键结合,因此上染量的增加是由于改性后尼龙6纤维的端氨基增加的缘故。     

分散染料在涤/锦双组分纤维上色差的色度学分析

将涤 /锦复合丝分离成单一组分的超细涤纶和锦纶。用常用的分散染料同浴染色后 ,测定了各染色样品的颜色三刺激值 ,并经过色度学计算。实验分析表明 ,分散染料对锦纶染色物的反射光主波长值较相应涤纶染色物向长波方向移动 ;蒽醌类分散染料在锦纶上的得色量较小 ,彩度较低 ;而偶氮类分散染料对涤 /锦染色的总色差较小 ,较适合于涤 /锦复合丝的染色。     

PES/PA6的共混纺丝及其性能研究

将不同质量比的聚醚砜(PES)与聚酰胺6(PA6)共混进行熔融纺丝制得PES/PA6共混纤维;研究了共混物的流动性及其纺丝工艺,以及PES/PA6共混纤维的热稳定性和力学性能。结果表明:PA6的加入显著提高了PES的流动性,降低了纺丝温度,改善了PES的可纺性;与纯PES纤维相比,PES/PA6共混纤维的起始热分解温度有所降低,PES/PA6质量比为70/30～30/70的PES/PA6共混物的纺丝温度为320～340℃,卷绕速度为100～400 m/min,纤维的断裂强度为0.71～2.25 cN/dtex。     

多岛型高回弹性PA6/PET复合纤维的开发

介绍了以涤纶(PET)为岛、锦纶(PA6)为海,采用复合纺丝技术开发的多岛型高回弹性PA6/PET复合纤维的生产流程,探讨了原料的选择、切片干燥、纺丝温度、组件设计、冷却条件、拉伸加弹、PA6/PET复合比及岛个数等工艺条件,并选择24f×18～20岛、锦涤比50∶50的多岛型高回弹性纤维为最理想产品。纤维织成织物后并不象海岛纤维一样要溶去其中一组分,而是用廉价的PET替代部分昂贵的PA6。结果表明:开发的多岛型高回弹性PA6/PET复合纤维及其织物兼具了锦、涤2种纤维的优点,且原料成本是纯锦纶的2/3。     

Preparation and Mechanical Properties of Long Glass Fiber Reinforced PA6 Composites Prepared by a Novel Process

Summary: Long glass fiber reinforced PA6 (LGF/PA6) prepregs were prepared by impregnating PA6 oligomer melt into reinforcing glass fiber followed by subsequent solid‐state polymerization (SSP) to obtain LGF/PA6 composite pellets. A conventional injection‐molding machine suitable for short glass fiber reinforced composites was applied to the processing of the prepared composites, which reduced the fiber length in the final products. Mechanical properties, thermal property, and fiber length distribution of injection molding bars were investigated. Scanning electron microscopy (SEM) was used to observe the impact fracture surfaces and the surfaces of glass fiber after the SSP. It was found that the LGF/PA6 composites were of favorable mechanical properties, especially the impact strength, although the average length of glass fiber was rather short. By this novel process, the content of glass fiber in composite could be high up to 60 wt.‐% and the maximum level of heat distortion temperature (HDT) was close to the melting temperature of PA6. SEM images indicated the favorable interfacial properties between the glass fiber and matrix. The glass fiber surfaces were further observed by SEM after removing the matrix PA6 with a solvent, the results showed that PA6 macromolecules were grafted onto the surface. Furthermore, the grafting amount of PA6 was increased with SSP time.

SEM images of impact fracture surfaces of LGF/PA6 composites (left) and of glass fiber surfaces after removing PA6 with 5 h SSP (right).     

超支化聚合物对PA6及其纤维性能的影响

将聚己内酰胺(PA6)与超支化聚合物(HBP)共混造粒、纺丝,研究了PA6/HBP共混物的流变性能及共混纤维的力学性能。结果表明:PA6/HBP共混物为非牛顿性假塑性流体,其表观黏度随着剪切速率的增大而减小;随着HBP含量增大,共混物非牛顿流动指数降低,剪切速率上升,加工温度降低;共混物黏流活化能随着HBP含量的增大而增大;PA6/HBP共混物较PA6结晶度提高,球晶明显细化;当w(HBP)为1.0%时,PA6/HBP共混纤维的断裂强度较纯PA6纤维略有降低,随着HBP含量的增加,共混纤维的力学性能明显降低。