一种色纺纱线及其制备方法与流程

本发明涉及色纺纱线制备，具体涉及一种色纺纱线及其制备方法。

背景技术：

1、色纺纱就是先将纤维染成有色纤维，然后将两种或两种以上不同颜色的纤维经过充分混合后，纺制成具有独特混色效果的纱线，人类使用纤维材料的历史悠久，从棉、麻、丝绸、羊毛等的天然纤维到尼龙、腈纶、特氟龙等的合成纤维一直以来都是人类重要的隔热材料。合成纤维材料虽然诞生比较晚，但是其高性能、高强度、高精密度等特性是天然纤维材料所不具备的，然而，合成纤维材料在保温性能方面却没有更多优势，其原因在于使用传统方法纺织的合成纤维不具有三维网络结构，孔隙率和比表面积低，隔热效果与天然纤维相比没有显著的提高，但聚酰亚胺纤维不同，聚酰亚胺纤维制备的布料具有很好防风保温效果，但自身强度有限，在使用过程中受到外力作用，易出现破损，影响了正常使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种色纺纱线及其制备方法，解决了现阶段色纺纱线机械性能低的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种色纺纱线的制备方法，具体包括如下步骤：

4、将3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、对苯二胺、改性单体和n,n-二甲基乙酰胺混合均匀，在转速为120-150r/min，温度为40-45℃的条件下，搅拌3-5h后，降温至0℃，搅拌40-45h，加入改性填料，搅拌3-5h，制得纺丝液，将纺丝液在压强为0.3-0.35mpa的氮气条件下，通过100孔，直径为75微米的喷丝板，挤入凝固浴，再分别在温度为100℃、280℃和350℃的条件下，保温1h，制得强化纤维，将强化纤维分别进行染色，制得染色纤维，将染色纤维进行开松、梳棉、并条、粗纱和细纱工序，制得预处理纱线，将预处理纱线浸泡在水中，在温度为40-50℃的条件下，保温3-5h，取出并烘干，制得色纺纱线。

5、所述的3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、对苯二胺、改性单体、n,n-二甲基乙酰胺和改性填料的用量比为60mmo l:50mmo l:10mmo l:60ml:5g。

6、进一步，所述的改性单体由如下步骤制成：

7、步骤a1：将十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇、氢氧化钠和去离子水混合均匀，通入氮气保护，在转速为120-150r/min，温度为80-90℃的条件下，进行反应4-6h后，降温至20-25℃，进行反应10-15h，制得中间体1，将中间体1、三乙胺、甲基二氯硅烷和四氢呋喃混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为0℃的条件下，进行反应3-5h，升温至20-25℃，进行反应18-20h，制得中间体2；

8、步骤a2：将中间体2、卡斯特催化剂、丙烯醇和甲苯混合均匀，通入氮气保护，在转速为120-150r/min，温度为80-90℃的条件下，进行反应10-15h，制得中间体3，将丙烯酸、二乙醇胺、二环己基碳二亚胺和dmf混合，在转速为120-150r/min，温度为40-50℃的条件下，进行反应3-5h，制得中间体4；

9、步骤a3：将中间体4、3-巯丙基三甲氧基硅烷、二苯甲酮和dmf混合均匀，在365nm紫外光的照射下，进行反应1-1.5h，制得中间体5，将中间体3、中间体5、聚四氢呋喃醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和甲苯混合均匀，通入氮气保护，在转速为120-150r/min，温度为75-80℃的条件下，进行反应2-3h，加入乙二胺，继续反应1-2h，制得改性单体。

10、进一步，步骤a1所述的十六烷基三甲氧基硅烷、异丙醇、氢氧化钠和去离子水24mmo l:16ml:16mmo l:1ml，中间体1、三乙胺和甲基二氯硅烷的摩尔比为1:2.1:2。

11、进一步，步骤a2所述的中间体2和丙烯醇的摩尔比为1:2，卡斯特催化剂的用量为丙烯醇质量0.5‰，丙烯酸、二乙醇胺和二环己基碳二亚胺的摩尔比为1:1:1.1。

12、进一步，步骤a3所述的中间体4和3-巯丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:1，二苯甲酮的用量为中间体4质量的0.3％，中间体3、中间体5、聚四氢呋喃醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和乙二胺的摩尔比为1:1:5:8.2:2，聚四氢呋喃醚二醇的分子量为1000。

13、进一步，所述的改性填料由如下步骤制成：

14、步骤b1：将羧甲基纤维素、二乙醇胺、二环己基碳二亚胺和dmf混合，在转速为120-150r/min，温度为40-50℃的条件下，进行反应3-5h，加入环氧氯丙烷和三氟化硼乙醚，升温至65-70℃，进行反应2-3h，加入氢氧化钠溶液，进行反应3-5h，制得预处理纤维素；

15、步骤b2：将预处理纤维素、4-氨基咪唑和dmf混合均匀，在转速为120-150r/min，温度为60-70℃的条件下，进行反应6-8h，制得改性纤维素，将预处理纤维溶于dmf中，加入氯化锌和甲醇，在转速为60-80r/min，温度为70-80℃的条件下，进行反应4-6h，制得前驱体；

16、步骤b3：将前驱体、丙烯酰氯、三乙胺和dmf混合，在转速为60-80r/min，温度为30-40℃的条件下，进行反应3-5h，制得改性前驱体，将改性前驱体、卡斯特催化剂和dmf混合，在转速为120-150r/min，温度为40-50℃的条件下，搅拌2-2.5h后，加入三乙氧基硅烷，升温至100℃，进行反应20-25h，制得改性填料。

17、进一步，步骤b1所述的羧甲基纤维素上的羧基、二乙醇胺、二环己基碳二亚胺、环氧氯丙烷、三氟化硼乙醚和氢氧化钠溶液的用量比为10mmo l:10mmo l:12mmo l:20mmo l:0.3g:20ml，氢氧化钠溶液的质量分数为25％。

18、进一步，步骤b2所述的预处理纤维素上的环氧基和4-氨基咪唑的摩尔比为1:1.1，改性纤维素、dmf、氯化锌和甲醇的用量比为0.5g:5ml:10mmo l:30ml。

19、进一步，步骤b3所述的前驱体、丙烯酰氯和三乙胺的用量比为1g:5ml:3g，改性前驱体上的双键和三乙氧基硅烷的摩尔比为1:1.1，卡斯特催化剂的用量为三乙氧基硅烷质量的1‰。

20、本发明的有益效果：本技术制备的一种色纺纱线以3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、对苯二胺和改性单体反应形成聚酰胺酸，再与改性填料共混，制得纺丝液，纺丝再在高温条件下亚胺化，制得强化纤维，将强化纤维染色，制得染色纤维，将染色纤维进行开松、梳棉、并条、粗纱和细纱工序，制得预处理纱线，将预处理纱线在水中浸泡，取出并烘干，制得色纺纱，改性单体以十六烷基三甲氧基硅烷为原料水解聚合，形成十六烷基环四硅氧烷四硅醇钠，制得中间体1，将中间体1和二甲基二氯硅烷反应，使得中间体1上的硅醇钠和二甲基二氯硅烷上的氯原子位点反应，制得中间体2，将中间体2和丙烯醇反应，使得中间体2上的si-h键和丙烯醇上的双键反应，制得中间体3，将丙烯酸和二乙醇胺在二环己基碳二亚胺的作用下，使得丙烯酸上的羧基和二乙醇胺上的仲胺脱水反应，制得中间体4，将中间体4和3-巯丙基三甲氧基硅烷光照反应，使得中间体4上的双键和3-巯丙基三甲氧基硅烷上的巯基反应，制得中间体5，将中间体3、中间体5、聚四氢呋喃醚二醇和异佛尔酮二异氰酸酯反应，形成聚氨酯预聚体，再用乙二胺扩链，形成氨基封端，制得改性单体。

21、改性填料以羧甲基纤维素和二乙醇胺为原料在二环己基碳二亚胺的作用下，使得羧甲基纤维素上的羧基和二乙醇胺上的仲胺反应，再加入环氧氯丙烷，使得环氧氯丙烷上的环氧基和羟基反应，在氢氧化钠溶液的作用下形成新的环氧基，制得预处理纤维素，将预处理纤维素和4-氨基咪唑反应，使得预处理纤维素上的环氧基和4-氨基咪唑上的氨基反应，制得改性纤维素，将改性纤维素和氯化锌反应，形成咪唑锌的配合物，制得前驱体，将前驱体和丙烯酰氯反应，使得丙烯酰氯上的酰氯基和前驱体上羟基反应，使得表面接枝双键，制得改性前驱体，将改性前驱体和三乙氧基硅烷反应，使得改性前驱体上的双键和三乙氧基硅烷上的s i-h键反应，制得改性填料。

22、当预处理纤维在水中浸泡时聚酰亚胺分子侧链上的硅氧烷和改性填料表面的硅氧烷发生水解缩合，使得相邻染色纤维的结合度提升，同时改性单体为弹性单体，改性单体中含有笼型倍半硅氧烷结构，该笼型倍半硅氧烷结构上含有大量的长链烷基，能够增加聚酰亚胺的分子间隙，进而增加了材料机械性能，同时与改性填料包覆形成双层核壳结构，进一步提升了色纺纱线的机械性能，咪唑锌和纤维素的复合结构能够增加色纺纱的弹性与改性单体配合，能够提升色纺纱线的韧性。