生物基聚酰胺56纤维的制备及性能研究

生物基聚酰胺56纤维的制备及性能研究

私纤维具有强度高、主体锁定、水分快干等优点，可满足不同类型服装的使用需求。生物基尼龙56是由生物基戊二胺和石油基己二酸聚合而成的聚己二酸戊二胺。生物基戊二胺可通过微生物发酵获得，也可通过全细胞法构建大肠杆菌系统直接将赖氨酸转换成戊二胺。L-赖氨酸是戊二胺的直接前体，传统的赖氨酸生产菌种以谷氨酸棒状菌和大肠杆菌为出发菌，赖氨酸脱羧制备戊二胺，反应如图1所示。相比传统工艺，生物法制取二元胺的成本明显降低，生产效率大幅提高，生产生物基戊二胺过程所排放的温室气体大大减少，环境效益相当可观。pa56纤维的制备PA56制备过程是先将己二酸和戊二胺在水溶液中成盐，制备得到PA56盐水溶液，随后在一定温度、压力条件下，经预聚合、前聚、终聚后获得PA56切片，所获PA56切片通过熔融纺丝获得PA56纤维，也可用于加工成塑料制品。性能特性1.切片质量分析(1）戊二胺技术指标戊二胺的纯度对PA56盐的质量有着极大的影响，进而影响PA56的性能，戊二胺优等品要求纯度≥99.9，其纯度主要通过GC-MS、LC-MS等检测手段来分析。(2)PA56盐技术指标PA56盐，即己二酸戊二胺盐。工业上为了己二酸和戊二胺以等摩尔比进行反应，一般先制成PA56盐后再进行缩聚反应，通常是做成盐的水溶液。PA56盐品质的好坏决定了PA56切片的质量。(3）纺丝级PA56切片指标纺丝级PA56切片可参考纺丝级PA6与PA66的标准，对相对粘度、水分、色相、端胺基含量、黑粒等提出了要求，见表3。2.产业用纺织品在纺织服装行业，生物基聚酰胺56纤维可广泛用于民用丝，还可应用于产业用纺织品。PA56纤维目前有长丝、短纤纱和空气变形纱（BCF）等品类，其中长丝包括拉伸变形丝（DTY）及全拉伸丝（FDY）等产品，常规技术指标见表4。3.pa56纤维的性能PA56纤维的基本组成物质是通过酰胺键—[NHCO]—连接起来的脂肪族聚酰胺，其继承了聚酰胺类纤维的基本特点，同时由于其碳原子比例的不同，导致氢键结构，分子链结构致密程度等与常规PA6、PA66有所区别，因此，PA56纤维也拥有独特的优势。(1）优异的物理性能（见图3)PA56与PA6、PA66密度相当，与涤纶、PTT相比，密度明显小，具有质轻特点。PA56的玻璃化温度为45℃～50℃，低于PA66的55℃～60℃，远低于涤纶的70℃～75℃；PA56的柔软度接近羊绒，混纺产品手感更好、更柔软。PA56的熔点在260℃左右，接近PA66和涤纶的熔点，远高于PA6的熔点，可以在140℃以下长期使用。PA56强度接近PA66，高于涤纶，比棉花高1～2倍、比羊毛高4～5倍，是粘胶纤维的3倍。PA56耐磨性比棉花、羊毛、粘胶纤维好，在混纺织物中加入此类纤维，可大大提高其耐磨性、延长使用寿命、降低使用成本。(2）优异的染色性能PA56纤维可用弱酸性染料、活性染料及极性较强的分散染料进行染色。在其分子结构中，主链段上的碳原子数量与PA6、PA66相近，但较PA66的二元胺少了1个碳原子，使得原本在PA66中可以生成氢键的部位存在游离状态的氢和氧，从而增加PA56的染色位点，且新增的羰基和氨基可促进纤维对水的吸收和内部迁移，使PA56的可染性提高，染色温度比PA66低，上色率高。(3）吸湿导湿性能优异，亲肤性能好PA56标准回潮率大于5%，远高于涤纶的回潮率0.4%，甚至比PA66及PA6的回潮率4%-4.5%还高，优异的吸湿排汗率大大提升了穿着舒适度，夏季增加了服装的凉爽性，冬季减少了静电的产生，见图4。应用1.服装类服装，可选用pa56纤维直接搭配的服装，在一般涤纶长PA56纤维具有高强耐磨、本体阻燃、吸湿快干、易染、高色牢度、轻量柔软等优点，能够满足不同类别服装的穿用需求。使用PA56纤维制造的服装，耐磨次数可达10000次，并且它的熔点是260℃，与涤纶接近，且有良好的阻燃性；在冬季气温较低时，涤纶会变硬，穿着不舒适，PA56纤维耐气候性好，穿着舒适度更高。2.产业用纺织品PA56纤维具有强度高、耐高温、尺寸稳定等特点，在产业用领域主要作为帘子布，用于轮胎等橡胶制品的骨架织物，安全气囊、渔网丝、缆绳等也在其应用范围内。3.种植物生长的应用PA56纤维本质阻燃特性好，在耐磨性和染色鲜艳度上相对于传统聚酰胺纤维有优势，其强度、吸湿性均比PA6、PA66好，蓬松度高，且阻燃性优于P