[發明專利]一種生物基聚酰胺纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201210575351.6
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103014903A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 賈清秀;薛曉;汪賓;張慧敏
• 申請（專利權）人: 北京服裝學院
• 主分類號: D01F6/80
• 分類號: D01F6/80;D01D5/08;D01D5/12;D01D10/02;C08G69/26
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于聚酰胺纖維的制備領域，具體涉及一種生物基聚酰胺纖維的熔融紡絲方法。

背景技術

盡管煤炭、石油和天然氣至今一直是人類使用的主要能源，但是隨著化石能源的日益消耗，不可再生的化石能源終將枯竭(石油可以使用40年、煤炭可以使用200年、天然氣可以使用60年)。所以，許多國家把發展可再生能源作為緩解能源供需矛盾、應對氣候變化的重要措施。生物質作為目前世界上應用最廣泛的可再生能源，消費總量僅次于煤炭、石油、天然氣，位居第四位，也是唯一可循環、可再生的炭源，其高效轉化和潔凈利用越來越受到重視。以生物質工程技術為核心的綠色生物質纖維及材料的開發，成為引領化纖工業發展的新潮流。

其實，從上世紀60年代開始，歐美發達圍家已經開始重新開始重視對生物質化學纖維的研究。1962年，美國Cyanamid公司用聚乳酸制成了性能優異的可吸收縫合線。1969年，美國EastmannKodak取得了纖維素新溶劑甲基嗎啉氧化物(NMⅣIO)的專利。20世紀90年代以來，已經有一批新型生物質化學纖維實現了工業化。其中最有代表性的是萊賽爾(Lyocell)纖維和聚乳酸纖維。此外甲殼素和殼聚糖纖維、膠原纖維、海藻酸纖維等雖然在服裝領域的用量不大，但在醫療領域已經取得重要地位。而曾經在30、40年代曇花一現的大豆蛋白質纖維等再生蛋白質纖維，也因為具有生態纖維的特征而重新受到重視。

在合成纖維中，聚酰胺纖維是世界上最早發展和實現工業化的，迄今已有80多年的發展歷史，并且，聚酰胺纖維具有優異的耐磨性、優良的吸濕性、良好的彈性回復率及高強等性能，在產業用紡織品的應用日趨擴大，如汽車用紡織品、BCF地毯膨體紗、輪胎簾子線、軍用紡織品等方面，在全世界合成纖維總產量上僅次于聚酯纖維，排名第二。在生物基聚酰胺的研發方面，我國自行研發了100%生物基PA1010，目前該材料已成為我國重要的工程塑料品種之一；德國Evonik公司近年也成功開發了100%生物基PA1010、45%生物基PA1012、62%生物基PA610等聚酰胺品種；法國Arkema公司推出了100%的生物基PA11工程塑料；2009年，荷蘭DSM公司推出了70%生物基的PA410工程塑料；?2010年，德國Basf公司和法國Rhodia公司均推出了部分生物基的PA610聚酰胺制品。現有的生物基聚酰胺中，除PA1010和PA11外，其他都是部分生物基的聚合物，而且目前這些生物基聚酰胺通常被用作工程塑料材料，鮮有關于100%生物基聚酰胺高性能纖維的文獻報導。因此，開展生物基聚酰胺纖維的研究具有重大的應用前景，同時也對促進紡織化工行業具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種生物基聚酰胺纖維及其制備方法。采用由生物基單質衣康酸、癸二酸、丁二酸和癸二胺縮聚所得的生物基聚酰胺，對其進行熔融紡絲制取生物基聚酰胺纖維。

本發明所提供的一種生物基聚酰胺纖維的制備方法，包括以下步驟：

1、生物基聚酰胺的制備

采用來源于可再生的生物資源衣康酸、癸二酸、癸二胺和丁二胺進行縮聚反應，制取生物基聚酰胺。合成的反應式如下：

式中：k為任意正整數，是癸二酰癸二胺鏈節的總數；

l為任意正整數，是衣康酰丁二胺鏈節的總數；

m為任意正整數，是癸二酰丁二胺鏈節的總數；

n為任意正整數，是衣康酰癸二胺鏈節的總數；

其中上述四種鏈段或鏈節的順序任意排列。

上述生物基聚酰胺四元共聚物的制備方法，其特征在于步驟如下：

?(1)?單體溶解、成鹽

將衣康酸和癸二酸加入到無水乙醇中，加熱至65℃使之完全溶解。將丁二胺和癸二胺加入到無水乙醇中，加熱至50℃使之完全溶解。將上述混合二胺單體的乙醇溶液倒入上述混合二酸單體的乙醇溶液中，50℃下持續攪拌10-12min，經冷卻結晶、抽濾后得到晶體，用無水乙醇洗滌所得晶體3~5次，然后將其轉入培養皿中放入30℃的真空干燥箱內進行干燥12小時，得到酰胺鹽。

其中，混合二元酸單體與混合二元胺單體的總摩爾比為1:1。衣康酸占混合二元酸單體總摩爾數，即衣康酸和癸二酸的摩爾用量和的15%~50%，丁二胺占混合二元胺單體總摩爾數，即癸二胺和丁二胺的摩爾用量和的20%~50%。

(2)?熔融縮聚