本發(fā)明屬于紡絲材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚酰胺超細(xì)纖維網(wǎng)的制備方法。

背景技術(shù)：

聚酰胺66（PA66）不僅具有耐高溫、自潤滑、機(jī)械強度高等特點，而且具有突出的耐油污和耐化學(xué)腐蝕性能，特別是韌性和耐磨性非常優(yōu)異。廣泛用于生產(chǎn)服裝、地毯、輪胎簾子線等。PA66耐燃油性好，可用于生產(chǎn)燃料濾網(wǎng)、燃料過濾器；另外PA66的耐沖擊性和韌性較好，用其制作散熱器水缸可耐汽車行駛時碎石的沖擊。除此之外，PA66在一些精密儀器上也有應(yīng)用，如用于輸血、取血、輸液器；電子打字機(jī)的傳動齒輪；印刷機(jī)的帶式過濾片等。

熔噴法是紡熔法非織造布的一種生產(chǎn)方式，它通過高速的熱氣流將熔體拉伸成平均直徑在0.5-5μm之間的超細(xì)纖維，且通過雜亂鋪網(wǎng)直接成布。熔噴纖維的比表面積大且孔隙度高，是性能極佳的過濾和保溫材料。采用熔噴法生產(chǎn)PA66超細(xì)纖維具有流程短、生產(chǎn)成本低等特點，制得的PA66超細(xì)纖維產(chǎn)品在保留原有高性能纖維的基礎(chǔ)上又具有超細(xì)纖維的特征優(yōu)勢，提高了過濾效率，進(jìn)一步拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。

熔噴法生產(chǎn)的非織造材料是各種過濾用的主要材料之一，特別是在汽車燃油方面被廣泛應(yīng)用。發(fā)動機(jī)燃油在生產(chǎn)、運輸和存放過程中會產(chǎn)生并混入大量雜質(zhì)，嚴(yán)重污染的燃油會使得發(fā)動機(jī)在使用一段時間后耗油量增加，尾氣排放量急驟上升。目前普遍的解決辦法是在發(fā)動機(jī)上安裝油品過濾器使燃油潔凈，潔凈的燃油可以延長發(fā)動機(jī)使用壽命，提高燃燒效率降低排放保護(hù)環(huán)境。

將性能優(yōu)良的PA66材料采用熔噴工藝加工成超細(xì)短纖維網(wǎng)后，作為濾材使用具有納污能力強、過濾精度高、耐腐蝕、耐高溫以及耐疲勞性等優(yōu)點。由于工業(yè)油品通常都含有烷烴、烯烴、環(huán)烷烴、芳香烴、多環(huán)芳烴及少量硫、氮化合物等，耐腐蝕性能差的產(chǎn)品長時間的接觸油品會導(dǎo)致溶解腐蝕，溶脹成黏糊狀，失去過濾能力。所以PA66經(jīng)熔噴工藝加工后可用于傳統(tǒng)油品過濾的優(yōu)良替代產(chǎn)品。

由于熔噴材料生產(chǎn)過程較為復(fù)雜，包括上料、螺桿熔融擠壓、過濾、模頭紡絲、高溫高速氣流牽伸形成超細(xì)纖維，然后在成網(wǎng)簾上黏合，冷卻后即得到熔噴非織造布，各個環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)至關(guān)重要迄今為止還沒有聚酰胺66為原料的熔噴工藝的相關(guān)資料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)及原料所存在的上述問題，提供一種物理化學(xué)性能優(yōu)良且過濾效率高的PA66熔噴超細(xì)纖維生產(chǎn)方法。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種聚酰胺超細(xì)纖維網(wǎng)的制備方法，制備步驟包括切片干燥、上料、螺桿熔融擠壓、過濾、計量泵精確計量、模頭紡絲、高溫高速氣流牽伸及成網(wǎng)，具體步驟如下：

（1）PA66熔體對水的敏感性強，微量的水分便引起水解，PA66較易受熱氧化而變黃，因此PA66采用真空加熱干燥，其干燥溫度為80-90℃，干燥時間為24-36h，之后將PA66切片；

（2）將步驟（1）PA66切片采用干燥氣流輸送至進(jìn)料斗；

（3）步驟（2）中PA66切片由進(jìn)料斗進(jìn)入螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠壓，熔融擠壓時各區(qū)的溫度為255-305℃，熔體壓力為16.9bar；所述螺桿擠出機(jī)采用全螺紋等螺距突變型單螺桿，螺紋大經(jīng)=螺距=45mm，壓縮段為2個螺紋，螺桿的長徑比為30，壓縮比ε為3.5，螺桿棱面寬度為4mm，進(jìn)料段螺槽深為9.5mm，計量段螺槽深為2.25mm；

PA66的特性決定了其所用螺桿擠壓機(jī)的功能的特殊性，PA66由固體熔融至熔體體積變化比較大，應(yīng)采用快速或中快速壓縮型全螺紋螺桿，即壓縮段短，只有2個螺紋，但由于壓縮段的位置、壓縮比、螺紋深度不同，熔體擠出特性有很大差異。PA66熔點比較高，屬于高溫加熱，螺桿長徑比要達(dá)到25以上，才能保證加熱均勻。壓縮段位于螺桿中部左右，計量段相對進(jìn)料段略長，以保證有較好的擠出穩(wěn)定性；

（4）熔噴工藝中，聚合物熔體進(jìn)入模頭之前，應(yīng)經(jīng)過過濾，以濾去雜質(zhì)、聚合反應(yīng)后殘留的催化劑以及未完全熔融的高聚物粒子，防止其堵塞噴絲板，造成紡絲生產(chǎn)不能正常進(jìn)行，將步驟（3）中熔融擠壓后的物料進(jìn)行過濾，過濾器溫度為295-300℃，金屬過濾網(wǎng)的目數(shù)為200-400目；

（5）步驟（4）中過濾后的物料進(jìn)入計量泵，計量泵的溫度為295-300℃；所述計量泵精確計量步驟計量泵的排量對于確定生產(chǎn)線產(chǎn)量高低以及產(chǎn)品定量有重要作用，計量泵運行時的轉(zhuǎn)速直接影響了單孔擠出量，對纖維細(xì)度直接影響所以應(yīng)減少計量泵的壓力波動；

（6）步驟（5）計量后的物料進(jìn)入噴絲孔進(jìn)行紡絲，所述噴絲孔的模頭溫度在295-305℃，機(jī)頭壓力為35-36bar；通過噴絲板的噴出的絲，需要高溫高速的氣流將其牽伸成超細(xì)短纖維，但是風(fēng)溫、風(fēng)壓對絲的成型及手感的軟硬有很大的影響，將噴出的絲利用氣流牽伸成超細(xì)短纖維，氣流牽伸的牽伸風(fēng)壓為0.75bar，牽伸風(fēng)溫為300-310℃；由于PA66容易發(fā)生降解反應(yīng)，噴絲孔孔徑0.25～0.35mm，熔體擠出速率比較緩慢，即熔體進(jìn)入模頭后會停留相當(dāng)長一段時間，若模頭溫度設(shè)置過高熔體吸收過多熱量，會導(dǎo)致PA66熔體發(fā)生降解，因此模頭各區(qū)溫度不能過高，應(yīng)控制在295～305℃以保證PA66處于熔融狀態(tài)而不發(fā)生分解反應(yīng)；

（7）步驟（6）的超細(xì)短纖維在室溫空氣下冷卻，冷卻后通過噴絲板直接噴在成網(wǎng)簾上，形成超細(xì)纖維網(wǎng)。

熔噴法制備非織造布對原料的流動性要求很高，常規(guī)PA66切片不能滿足其要求。因此PA66切片的選擇要采用熔噴專用原料，保證有較高的熔融指數(shù)，聚合物的相對分子量也要有嚴(yán)格的范圍控制。當(dāng)相對分子量過低時紡絲困難，不能獲得強韌的非織造布；相對分子量過高時，熔體黏度太高，流動性差，不利于熔噴生產(chǎn)的順利進(jìn)行。步驟（1）中PA66為中等黏度，熔點為280.94℃，熔體質(zhì)量流動速率在295℃、負(fù)重2840g的條件下為160-180g/10min，PA66的平均相對分子量為20000-22000，相對黏度為2.8-3.0，分散指數(shù)為1.85-1.95，PA66中可萃取物含量≤0.6%，萃取物含量多，容易沾污噴絲板，導(dǎo)致纖維中雜質(zhì)增多，影響紡絲質(zhì)量。

所述步驟（1）干燥后PA66的含水率控制在500-800ppm之間，干燥后切片含水量的多少對切片黏度有著較大的影響，間接起到了調(diào)整切片黏度的作用。干燥后切片含水率過低，切片在螺桿擠出機(jī)內(nèi)熔融時實際上聚合也在繼續(xù)，相當(dāng)于固相增黏的作用，所以干燥后切片的含水率不能低于500ppm。切片干燥后含水率也不能過高，含水率過高，切片在螺桿擠出機(jī)內(nèi)再熔融時水解嚴(yán)重，影響熔噴生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

所述步驟（3）中利用螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠壓時分為三個區(qū)，分別為螺桿Ⅰ區(qū)進(jìn)料段、螺桿Ⅱ區(qū)壓縮段、螺桿Ⅲ區(qū)計量段，螺桿Ⅰ區(qū)屬于進(jìn)料段溫度設(shè)置在260±5℃，進(jìn)料段屬于原料預(yù)熱階段，發(fā)揮壓實以及輸送原料的作用，溫度要相對PA66熔點低10～15℃左右，溫度設(shè)置過高容易在料筒內(nèi)過早出現(xiàn)固體與熔體并存狀態(tài)，發(fā)生環(huán)結(jié)阻料現(xiàn)象；螺桿Ⅱ區(qū)屬于壓縮段，同樣也是高聚物熔融的階段，物料在該階段進(jìn)一步壓實熔融并將熔體向前輸送。螺桿Ⅱ區(qū)溫度應(yīng)高于PA66熔融溫度，溫度設(shè)置在290±5℃，保證在該段原料處于固體與熔體并存或完全熔融狀態(tài)。螺桿Ⅲ區(qū)屬于計量段，作用是進(jìn)一步均勻塑化材料。該段溫度比前一段要高出10～15℃左右，以保證PA66原料完全處于熔融狀態(tài)，溫度設(shè)置在300±5℃。

由于PA66纖維的生產(chǎn)溫度較高，即噴出的絲溫度較高，因而冷卻時間長，所以成網(wǎng)簾與噴絲板之間的距離要稍大，步驟（7）中成網(wǎng)簾與噴絲板之間的距離為300-350mm，PA66纖維被模頭兩側(cè)的室溫空氣冷卻后直接噴在成網(wǎng)簾上，形成超細(xì)纖維網(wǎng)。

由于聚酰胺熔體粘度高，因此步驟（6）中噴絲孔的導(dǎo)孔為2-3mm，毛細(xì)孔直徑為0.2-0.4mm；噴絲孔密度在16孔/cm，長徑比為10-15。

本發(fā)明的有益效果是：1.所采用的PA66十分耐堿和大多數(shù)鹽液，還耐弱酸、機(jī)油、汽油，耐芳烴類化合物和一般溶劑，對芳香族化合物呈惰性；能抵御汽油、油、脂肪、酒精、弱堿等的侵蝕和有很好的抗老化能力，加上所采用的熔噴工藝使得制成的濾材用途廣泛、過濾效率高且使用壽命長；2.本發(fā)明產(chǎn)品手感柔軟、具有懸垂性、軟化點高，可在150℃的溫度范圍下長時間使用。除此之外，由于材料的優(yōu)良特性，改善了傳統(tǒng)熔噴非織造材料不耐磨的特點，因此可廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域；3. 本發(fā)明采用超高溫熔噴工藝，產(chǎn)品適用于高溫環(huán)境過濾等領(lǐng)域。由于PA66自身特性導(dǎo)致其不適用于常規(guī)螺桿，由固體熔融至熔體體積變化大，適合采用快速壓縮型全螺紋螺桿即突變型螺桿，壓縮段比常規(guī)螺桿短只有2個螺紋，并且計量段相對進(jìn)料段略長，以保證較好的擠出穩(wěn)定性。所采用PA66熔點280.94℃，屬于高熔點聚酰胺66，熔體質(zhì)量流動速率達(dá)到160g/10min以上，流動性能優(yōu)良，適用于熔噴法超細(xì)纖維材料的制備；4. 本發(fā)明所生產(chǎn)的熔噴超細(xì)纖維網(wǎng)與常規(guī)聚丙烯熔噴材料相比具有優(yōu)良的耐腐蝕和耐高溫性能，可以廣泛應(yīng)用于腐蝕性液體過濾或油品過濾，并且PA66熔噴產(chǎn)品相對于常規(guī)產(chǎn)品具有優(yōu)良的耐磨性能、單絲強力高，一般熔噴法PP纖維的單絲強力1.5cN/dtex左右，而PA66單絲強力達(dá)3.5cN/dtex，故而PA66熔噴非織造布強力遠(yuǎn)大于聚丙烯熔噴非織造布。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明中螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是PA66差熱分析（DSC）曲線。

其中，1-真空干燥器，2-PA66切片，3-進(jìn)料斗，4-螺桿擠出機(jī)，5-過濾器，6-計量泵，7-噴絲孔，8-成網(wǎng)簾，9-螺桿Ⅰ區(qū)進(jìn)料段、10-螺桿Ⅱ區(qū)壓縮段、11-螺桿Ⅲ區(qū)計量段。

具體實施方式

實施例1

本發(fā)明的制備步驟包括切片干燥、上料、螺桿熔融擠壓、過濾、計量泵精確計量、模頭紡絲、高溫高速氣流牽伸及成網(wǎng)，具體步驟如下：

（1）PA66采用真空干燥器1加熱干燥，其干燥溫度為80℃，干燥時間為36h，之后將PA66切片，干燥后PA66的含水率控制在500ppm之間；PA66為中等黏度，熔點為280.94℃，熔體質(zhì)量流動速率在295℃、負(fù)重2840g的條件下為160g/10min，PA66的平均相對分子量為20000，相對黏度為2.8，分散指數(shù)為1.85，PA66中可萃取物含量≤0.6%；

（2）將步驟（1）PA66切片2采用干燥氣流輸送至進(jìn)料斗3；

（3）步驟（2）中PA66切片由進(jìn)料斗3進(jìn)入螺桿擠出機(jī)4進(jìn)行熔融擠壓，熔融擠壓時分為三個區(qū)，分別為螺桿Ⅰ區(qū)進(jìn)料段9、螺桿Ⅱ區(qū)壓縮段10、螺桿Ⅲ區(qū)計量段11，其中螺桿Ⅰ區(qū)進(jìn)料段9溫度為255℃，螺桿Ⅱ區(qū)壓縮段10溫度為285℃，螺桿Ⅲ區(qū)計量段11溫度為295℃；熔體壓力為16.9bar；所述螺桿擠出機(jī)4采用全螺紋等螺距突變型單螺桿，螺紋直徑D=螺距S=45mm，壓縮段為2個螺紋，L/D=30，壓縮比ε=3.5，棱面寬度E=4mm，進(jìn)料段螺槽深=9.5mm，計量段螺槽深=2.25mm；

（4）將步驟（3）中熔融擠壓后的物料進(jìn)行過濾，過濾器5溫度為295℃，金屬過濾網(wǎng)的目數(shù)為200目；

（5）步驟（4）中過濾后的物料進(jìn)入計量泵6，計量泵6的溫度為295℃；

（6）步驟（5）計量后的物料進(jìn)入噴絲孔7進(jìn)行紡絲，所述噴絲孔7的模頭溫度在295℃，機(jī)頭壓力為35bar；將噴出的絲利用氣流牽伸成超細(xì)短纖維，氣流牽伸的牽伸風(fēng)壓為0.75bar，牽伸風(fēng)溫為300℃；噴絲孔的導(dǎo)孔為2-3mm，毛細(xì)孔直徑為0.2-0.4mm；噴絲孔密度在16孔/cm，長徑比為10；

（7）步驟（6）的超細(xì)短纖維在室溫空氣下冷卻，冷卻后通過噴絲板直接噴在成網(wǎng)簾8上，形成超細(xì)纖維網(wǎng)。

如圖1所示，本實施例所用原料PA66通過差示掃描量熱法分析，由第一次升溫消除所有熱加工歷史后再次進(jìn)行第二次升溫與降溫，得到如圖曲線，曲線整體基線呈平直狀態(tài)，未出現(xiàn)大幅漂移現(xiàn)象，說明熔融過程中產(chǎn)生的新質(zhì)相導(dǎo)熱率大致相同。分析熔融吸熱峰得到PA66原料熔點280.94℃，熔融過程溫度為252～295℃左右，熱焓值為26.07J/g，屬于高熔點聚合物，因此熔噴生產(chǎn)過程中熔體溫度應(yīng)稍高于295℃；分析結(jié)晶放熱峰得到PA66結(jié)晶溫度在228.9℃，熱焓值為30.87J/g，原料在245℃左右開始出現(xiàn)結(jié)晶，因此PA66仍對溫度較為敏感，熔噴成網(wǎng)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制溫度以及其余工藝參數(shù)。

實施例2

本發(fā)明的制備步驟包括切片干燥、上料、螺桿熔融擠壓、過濾、計量泵精確計量、模頭紡絲、高溫高速氣流牽伸及成網(wǎng)，具體步驟如下：

（1）PA66采用真空干燥器1加熱干燥，其干燥溫度為85℃，干燥時間為30h，之后將PA66切片，干燥后PA66的含水率控制在600ppm之間；PA66為中等黏度，熔點為280.94℃，熔體質(zhì)量流動速率在295℃、負(fù)重2840g的條件下為170g/10min，PA66的平均相對分子量為21000，相對黏度為2.9，分散指數(shù)為1.90，PA66中可萃取物含量≤0.6%；

（2）將步驟（1）PA66切片2采用干燥氣流輸送至進(jìn)料斗3；

（3）步驟（2）中PA66切片由進(jìn)料斗（3）進(jìn)入螺桿擠出機(jī)4進(jìn)行熔融擠壓，熔融擠壓時分為三個區(qū)，分別為螺桿Ⅰ區(qū)進(jìn)料段9、螺桿Ⅱ區(qū)壓縮段10、螺桿Ⅲ區(qū)計量段11，其中螺桿Ⅰ區(qū)進(jìn)料段9溫度為260℃，螺桿Ⅱ區(qū)壓縮段10溫度為290℃，螺桿Ⅲ區(qū)計量段11溫度為300℃，熔體壓力為16.9bar；所述螺桿擠出機(jī)4采用全螺紋等螺距突變型單螺桿，螺紋直徑D=螺距S=45mm，壓縮段為2個螺紋，L/D=30，壓縮比ε=3.5，棱面寬度E=4mm，進(jìn)料段螺槽深=9.5mm，計量段螺槽深=2.25mm；

（4）將步驟（3）中熔融擠壓后的物料進(jìn)行過濾，過濾器5溫度為298℃，金屬過濾網(wǎng)的目數(shù)為300目；

（5）步驟（4）中過濾后的物料進(jìn)入計量泵6，計量泵6的溫度為298℃；

（6）步驟（5）計量后的物料進(jìn)入噴絲孔7進(jìn)行紡絲，所述噴絲孔7的模頭溫度在300℃，機(jī)頭壓力為35.5bar；將噴出的絲利用氣流牽伸成超細(xì)短纖維，氣流牽伸的牽伸風(fēng)壓為0.75bar，牽伸風(fēng)溫為305℃；噴絲孔7的導(dǎo)孔為2-3mm，毛細(xì)孔直徑為0.2-0.4mm；噴絲孔密度在16孔/cm，長徑比為13；

（7）步驟（6）的超細(xì)短纖維在室溫空氣下冷卻，冷卻后通過噴絲板直接噴在成網(wǎng)簾8上，形成超細(xì)纖維網(wǎng)。

實施例3

本發(fā)明的制備步驟包括切片干燥、上料、螺桿熔融擠壓、過濾、計量泵精確計量、模頭紡絲、高溫高速氣流牽伸及成網(wǎng)，具體步驟如下：

（1）PA66采用真空干燥器1加熱干燥，其干燥溫度為90℃，干燥時間為24h，之后將PA66切片，干燥后PA66的含水率控制在800ppm之間；PA66為中等黏度，熔點為280.94℃，熔體質(zhì)量流動速率在295℃、負(fù)重2840g的條件下為180g/10min，PA66的平均相對分子量為22000，相對黏度為3.0，分散指數(shù)為1.95，PA66中可萃取物含量≤0.6%；

（2）將步驟（1）PA66切片2采用干燥氣流輸送至進(jìn)料斗3；

（3）步驟（2）中PA66切片由進(jìn)料斗3進(jìn)入螺桿擠出機(jī)4進(jìn)行熔融擠壓，熔融擠壓時分為三個區(qū)，分別為螺桿Ⅰ區(qū)進(jìn)料段9、螺桿Ⅱ區(qū)壓縮段10、螺桿Ⅲ區(qū)計量段11，其中螺桿Ⅰ區(qū)進(jìn)料段9溫度為265℃，螺桿Ⅱ區(qū)壓縮段10溫度為295℃，螺桿Ⅲ區(qū)計量段11的溫度為305℃，熔體壓力為16.9bar；所述螺桿擠出機(jī)4采用全螺紋等螺距突變型單螺桿，螺紋直徑D=螺距S=45mm，壓縮段為2個螺紋，L/D=30，壓縮比ε=3.5，棱面寬度E=4mm，進(jìn)料段螺槽深=9.5mm，計量段螺槽深=2.25mm；

（4）將步驟（3）中熔融擠壓后的物料進(jìn)行過濾，過濾器5溫度為300℃，金屬過濾網(wǎng)的目數(shù)為400目；

（5）步驟（4）中過濾后的物料進(jìn)入計量泵6，計量泵6的溫度為300℃；

（6）步驟（5）計量后的物料進(jìn)入噴絲孔7進(jìn)行紡絲，所述噴絲孔7的模頭溫度在305℃，機(jī)頭壓力為36bar；將噴出的絲利用氣流牽伸成超細(xì)短纖維，氣流牽伸的牽伸風(fēng)壓為0.75bar，牽伸風(fēng)溫為310℃；噴絲孔7的導(dǎo)孔為2-3mm，毛細(xì)孔直徑為0.2-0.4mm；噴絲孔密度在16孔/cm，長徑比為15；

（7）步驟（6）的超細(xì)短纖維在室溫空氣下冷卻，冷卻后通過噴絲板直接噴在成網(wǎng)簾8上，形成超細(xì)纖維網(wǎng)。