一种阻燃耐磨型锦纶6预取向丝技术领域
本发明涉及纺丝领域，尤其涉及一种阻燃耐磨型锦纶6预取向丝。
背景技术
预取向丝是指经高速纺丝获得的取向度在为取向丝和拉伸丝之间的未完全拉伸
的化纤长丝，与未拉伸丝相比，它具有一定程度的取向，稳定性好，常常用做拉伸假捻变形
丝（DTY）的专用丝。锦纶6是常用的纺织纤维之一，具有一系列的优良性能，被广泛应用于服
装、家纺、装饰、农业、渔业等领各个域。
申请号为201110432639.3的中国专利公开了一种多孔微细旦锦纶6 预取向丝、制
备工艺及其设备。在螺杆熔融挤出步骤中加入以甲基丙烯酸酯、马来酸酐和苯已烯的随机
共聚物添加剂；得到的预取向丝的断裂强度为3.45±0.25cN/dex，断裂伸长率为80±20%。
本发明改进了常规的FDY 设备及相关的生产工艺条件，有效地控制了喷丝头拉伸成形过程
中聚集态结构调整、高次取向和结晶的超分子结构，进一步提高熔体混合均匀性和压力稳
定性，有效调整和控制丝条的卷绕张应力和条干不均匀率，提高多孔微细旦锦纶6POY 的后
拉伸性能。该技术方案提供的产品可达到企业利益的最大化。
虽然在上述专利的锦纶6生产方法中，能够提高熔体混合均匀性和压力稳定性，有
效调整和控制丝条的卷绕张应力和条干不均匀率，提高多孔微细旦锦纶6 POY 的后拉伸性
能。
但是其产品缺乏阻燃性、耐磨性等功能性，无法应用到一些高阻燃要求、高耐磨要
求的特定领域中。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种阻燃耐磨型锦纶6预取向丝。本发明制
得的阻燃耐磨型锦纶6预取向丝，在保持原有性能的基础上，还具有出色的阻燃性、耐磨性
等特点。能够应用到一些高阻燃要求、高耐磨要求的特定领域中。
本发明的具体技术方案为：一种阻燃耐磨型锦纶6预取向丝，制备方法如下：
（1）混料：将聚己内酰胺切片、阻燃颗粒、耐磨功能母粒混合，其中所述阻燃颗粒占总质
量的0.5-1.5%，所述耐磨功能母粒占总质量的1-3%。
（2）熔融：将混合后的物料在螺杆挤压机中加热熔融挤压。
（3）纺丝：熔融后的物料在纺丝组件中进行纺丝，从喷丝板中喷出形成熔体细流，
然后经过吹风冷却后形成单丝。
（4）上油集束：在喷嘴处进行上油集束，形成丝束。
（5）预网络：所述丝束在预网络器上进行预网络。
（6）卷绕：预网络的丝束经过导丝后，在卷绕头处进行卷绕成型，其中卷绕速度为
4300-4500m/min。
本发明在对聚己内酰胺熔融前进行混料，阻燃颗粒能够有效提高纤维的阻燃性
能，使得纤维能够在高阻燃要求的领域中应用。耐磨功能母粒能够进一步提高锦纶的耐磨
性能，使得纤维能够在高耐磨要求的领域中应用。
作为优选，所述阻燃颗粒为聚合度不小于1000的聚磷酸铵、空心玻璃微珠、镁砂石
粉、莫来石粉中的至少一种。上述材料具有出色的阻燃性能，且同时也能够提高纤维的耐磨
性和强度。并且在混料时，在纺丝液中的分散性好。
作为优选，所述空心玻璃微珠、镁砂石粉、莫来石粉经过硅烷偶联剂的改性处理。
改性处理后的空心玻璃微珠、镁砂石粉、莫来石粉在纺丝液中的不易团聚，进一步提高其分
散性。
作为优选，所述阻燃颗粒为微米级或纳米级。
作为优选，所述耐磨功能母粒的制备方法为：将浓度为8-12wt%的氧化石墨烯水溶
液加热至50-60℃，向氧化石墨烯水溶液中滴加浓度为4-6wt%的水溶性聚酰胺酸溶液并同
时进行搅拌，其中水溶性聚酰胺酸溶液的滴加量为氧化石墨烯水溶液体积的2-3倍，滴加后
分散均匀形成溶胶，常温下静置10-16h，用水将溶胶中的未反应物质洗去；然后将溶胶转移
至惰性气体环境中，以5-7℃/min的升温速率将溶胶升温至350-400℃，保温2-3h，然后以7-
9℃/min的升温速率继续升温至500-550℃，保温4-5h，然后取出反应物，洗去反应物中的杂
质后进行干燥，最后粉碎后制得石墨烯气凝胶干粉；将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰
酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯气凝胶干粉和水混合，在50-60℃温度下搅拌发泡，在常
温下静置老化0.5-1h，最后粉碎得到耐磨功能母粒；其中，按质量份计，所述聚醚多元醇为
40-50份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯60-70份、丙三醇2-3份、三乙烯二胺0.2-0.4份、石墨
烯气凝胶干粉30-40份、水4-8份。
上述方法制得的耐磨功能母粒，由于有石墨烯的存在，具有超强的耐磨性能；并且
在制备过程中，先将水溶性聚酰胺酸溶液滴加到氧化石墨烯水溶液中，进行反应交联，形成
溶胶状，该溶胶因为物质的交联而具有网络孔隙结构。然后对溶胶进行两步阶梯加热，在第
一步加热时，溶胶中的水分挥发，水溶性聚酰胺酸发生热亚酰胺化转化为聚酰亚胺，此时氧
化石墨烯与聚酰亚胺进一步交联，氧化石墨烯也被还原为石墨烯，生成大量三维孔隙。在第
二步加热时，溶胶中部分骨架物质发生炭化，易挥发物质挥发，从而其原先占有的空间形成
空隙，成为气凝胶，此时得到的石墨烯气凝胶的稳定性好，耐磨性高。然后，将石墨烯气凝胶
干粉与聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯气凝胶干粉
和水混合，并进行发泡，老化、干燥并粉碎后得到泡沫粉状的耐磨功能母料，丙三醇作为交
联剂，三乙烯二胺作为催化剂，水作为发泡剂，石墨烯气凝胶干粉负载于泡沫粉料的表面。
该耐磨功能母料具有耐磨功能，且同时质量轻，密度小，孔隙率高，还能配合阻燃颗粒提高
阻燃效果，并且在纺丝液中相容性高、分散效果好。
作为优选，所述耐磨功能母粒的粒径为0.4-10微米。
作为优选，步骤（2）中热熔融挤压分为4个过程，其熔融温度分别为：245-250℃、
250-255℃、255-260℃、250-255℃。
作为优选，步骤（3）中吹风冷却温度为18-22℃，吹风速度为0.5-0.6m/s。
作为优选，步骤（4）上油过程中，上油的纺丝油剂中含有环氧树脂，所述环氧树脂
的用量为预取向丝质量的0.2-0.4%。
在纺丝油剂中添加环氧树脂，上油后环氧树脂附着于纤维表面，在后续的导丝过
程中，受到一定的拉伸作用，随着纤维的轻度拉伸，环氧树脂能够逐渐渗透进入纤维内部。
环氧树脂能够在较高的温度下与聚酰胺发生反应，能够作为聚酰胺的扩链剂，提高分子量。
由于锦纶的耐老化性较差，容易受到高温以及长时间光照后发生降解，导致纤维性能下降。
环氧树脂的添加，能够阻抗大分子聚酰胺的降解，并且能够将降解的聚酰胺分子进行连接，
提高分子量，从而防止纤维老化，保持纤维性能。但是如果将环氧树脂在熔融前的混料过程
中添加，由于后续的纺丝过程温度较高，环氧树脂会提前与纺丝液进行反应，从而无法达到
效果。而且过多功能性添加剂的添加，会影响纺丝液的可纺性。本发明在上油阶段将环氧树
脂附着于纤维表面，然后通过拉伸渗透进入纤维内部，不仅不会与纺丝液发生反应，而且不
会影响纺丝液的可纺性。
作为优选，所述预网络器的压力为0.8-1.0bar。
本发明结合本发明的原料，对纺丝过程中的工艺参数进行相应的设定，使得阻燃
颗粒、耐磨功能母粒、环氧树脂等在纤维中均匀分布，分散性好。特别是对于环氧树脂的渗
透，对纺丝后的工艺需要针对性设定，从而提高其渗透率。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明制得的阻燃耐磨型锦纶6预取向
丝，在保持原有性能的基础上，还具有出色的阻燃性、耐磨性等特点。能够应用到一些高阻
燃要求、高耐磨要求的特定领域中。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种阻燃耐磨型锦纶6预取向丝，制备方法如下：
（1）混料：将聚己内酰胺切片、纳米级的阻燃颗粒、耐磨功能母粒混合，其中所述阻燃颗
粒占总质量的1%，所述耐磨功能母粒占总质量的2%。
其中，所述阻燃颗粒为聚合度不小于1000的聚磷酸铵、空心玻璃微珠的混合物。并
且，所述空心玻璃微珠经过硅烷偶联剂的改性处理。
所述耐磨功能母粒的制备方法为：将浓度为10wt%的氧化石墨烯水溶液加热至55
℃，向氧化石墨烯水溶液中滴加浓度为5wt%的水溶性聚酰胺酸溶液并同时进行搅拌，其中
水溶性聚酰胺酸溶液的滴加量为氧化石墨烯水溶液体积的2.5倍，滴加后分散均匀形成溶
胶，常温下静置13h，用水将溶胶中的未反应物质洗去；然后将溶胶转移至惰性气体环境中，
以6℃/min的升温速率将溶胶升温至375℃，保温2.5h，然后以8℃/min的升温速率继续升温
至525℃，保温4.5h，然后取出反应物，洗去反应物中的杂质后进行干燥，最后粉碎后制得石
墨烯气凝胶干粉；将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯
气凝胶干粉和水混合，在55℃温度下搅拌发泡，在常温下静置老化45min，最后粉碎得到粒
径为0.4-1微米的耐磨功能母粒。
其中，按质量份计，所述聚醚多元醇为45份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯65份、丙
三醇2.5份、三乙烯二胺0.3份、石墨烯气凝胶干粉35份、水6份。
（2）熔融：将混合后的物料在螺杆挤压机中加热熔融挤压。热熔融挤压分为4个过
程，熔融温度分别为：248℃、253℃、258℃、253℃。
（3）纺丝：熔融后的物料在纺丝组件中进行纺丝，从喷丝板中喷出形成熔体细流，
然后经过吹风冷却后形成单丝。其中，吹风冷却温度为20℃，吹风速度为0.55m/s。
（4）上油集束：在喷嘴处进行上油集束，形成丝束。（5）预网络：所述丝束在预网络
器上进行预网络。所述预网络器的压力为0.8bar。
（6）卷绕：预网络的丝束经过导丝后，在卷绕头处进行卷绕成型，其中卷绕速度为
4300m/min。
实施例2
一种阻燃耐磨型锦纶6预取向丝，制备方法如下：
（1）混料：将聚己内酰胺切片、纳米级的阻燃颗粒、耐磨功能母粒混合，其中所述阻燃颗
粒占总质量的0.5%，所述耐磨功能母粒占总质量的1%。
其中，所述阻燃颗粒为镁砂石粉。并且，所述镁砂石粉经过硅烷偶联剂的改性处
理。
所述耐磨功能母粒的制备方法为：将浓度为8wt%的氧化石墨烯水溶液加热至50
℃，向氧化石墨烯水溶液中滴加浓度为4wt%的水溶性聚酰胺酸溶液并同时进行搅拌，其中
水溶性聚酰胺酸溶液的滴加量为氧化石墨烯水溶液体积的2倍，滴加后分散均匀形成溶胶，
常温下静置10h，用水将溶胶中的未反应物质洗去；然后将溶胶转移至惰性气体环境中，以5
℃/min的升温速率将溶胶升温至350℃，保温3h，然后以7℃/min的升温速率继续升温至500
℃，保温5h，然后取出反应物，洗去反应物中的杂质后进行干燥，最后粉碎后制得石墨烯气
凝胶干粉；将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯气凝胶
干粉和水混合，在50℃温度下搅拌发泡，在常温下静置老化1h，最后粉碎得到粒径为5-10微
米的耐磨功能母粒。
其中，按质量份计，所述聚醚多元醇为40份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯60份、丙
三醇2份、三乙烯二胺0.2份、石墨烯气凝胶干粉30份、水4份。
（2）熔融：将混合后的物料在螺杆挤压机中加热熔融挤压。热熔融挤压分为4个过
程，熔融温度分别为：245℃、250℃、255℃、250℃。
（3）纺丝：熔融后的物料在纺丝组件中进行纺丝，从喷丝板中喷出形成熔体细流，
然后经过吹风冷却后形成单丝。其中，吹风冷却温度为18℃，吹风速度为0.5m/s。
（4）上油集束：在喷嘴处进行上油集束，形成丝束。在上油过程中，上油的纺丝油剂
中含有环氧树脂，所述环氧树脂的用量为预取向丝质量的0.2%。
（5）预网络：所述丝束在预网络器上进行预网络。所述预网络器的压力为0.9bar。
（6）卷绕：预网络的丝束经过导丝后，在卷绕头处进行卷绕成型，其中卷绕速度为
4400m/min。
实施例3
一种阻燃耐磨型锦纶6预取向丝，制备方法如下：
（1）混料：将聚己内酰胺切片、微米级的阻燃颗粒、耐磨功能母粒混合，其中所述阻燃颗
粒占总质量的1.5%，所述耐磨功能母粒占总质量的3%。
其中，所述阻燃颗粒为莫来石粉。并且，所述莫来石粉经过硅烷偶联剂的改性处
理。
所述耐磨功能母粒的制备方法为：将浓度为12wt%的氧化石墨烯水溶液加热至60
℃，向氧化石墨烯水溶液中滴加浓度为6wt%的水溶性聚酰胺酸溶液并同时进行搅拌，其中
水溶性聚酰胺酸溶液的滴加量为氧化石墨烯水溶液体积的3倍，滴加后分散均匀形成溶胶，
常温下静置16h，用水将溶胶中的未反应物质洗去；然后将溶胶转移至惰性气体环境中，以7
℃/min的升温速率将溶胶升温至400℃，保温2h，然后以9℃/min的升温速率继续升温至550
℃，保温4h，然后取出反应物，洗去反应物中的杂质后进行干燥，最后粉碎后制得石墨烯气
凝胶干粉；将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯气凝胶
干粉和水混合，在60℃温度下搅拌发泡，在常温下静置老化0.5h，最后粉碎得到粒径为1-5
微米的耐磨功能母粒。
其中，按质量份计，所述聚醚多元醇为40-50份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯70份、
丙三醇3份、三乙烯二胺0.4份、石墨烯气凝胶干粉40份、水8份。
（2）熔融：将混合后的物料在螺杆挤压机中加热熔融挤压。热熔融挤压分为4个过
程，熔融温度分别为： 250℃、255℃、260℃、255℃。
（3）纺丝：熔融后的物料在纺丝组件中进行纺丝，从喷丝板中喷出形成熔体细流，
然后经过吹风冷却后形成单丝。其中，吹风冷却温度为22℃，吹风速度为0.6m/s。
（4）上油集束：在喷嘴处进行上油集束，形成丝束。在上油过程中，上油的纺丝油剂
中含有环氧树脂，所述环氧树脂的用量为预取向丝质量的0.4%。
（5）预网络：所述丝束在预网络器上进行预网络。所述预网络器的压力为1.0bar。
（6）卷绕：预网络的丝束经过导丝后，在卷绕头处进行卷绕成型，其中卷绕速度为
4500m/min。
实施例4
一种阻燃耐磨型锦纶6预取向丝，制备方法如下：
（1）混料：将聚己内酰胺切片、纳米级的阻燃颗粒、耐磨功能母粒混合，其中所述阻燃颗
粒占总质量的0.5%，所述耐磨功能母粒占总质量的2.5%。
其中，所述阻燃颗粒为聚合度不小于1000的聚磷酸铵。
所述耐磨功能母粒的制备方法为：将浓度为9wt%的氧化石墨烯水溶液加热至58
℃，向氧化石墨烯水溶液中滴加浓度为4.5wt%的水溶性聚酰胺酸溶液并同时进行搅拌，其
中水溶性聚酰胺酸溶液的滴加量为氧化石墨烯水溶液体积的2.5倍，滴加后分散均匀形成
溶胶，常温下静置14h，用水将溶胶中的未反应物质洗去；然后将溶胶转移至惰性气体环境
中，以6℃/min的升温速率将溶胶升温至380℃，保温3h，然后以8℃/min的升温速率继续升
温至520℃，保温5h，然后取出反应物，洗去反应物中的杂质后进行干燥，最后粉碎后制得石
墨烯气凝胶干粉；将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、丙三醇、三乙烯二胺、石墨烯
气凝胶干粉和水混合，在55℃温度下搅拌发泡，在常温下静置老化0.5h，最后粉碎得到粒径
为0.4-2微米的耐磨功能母粒。
其中，按质量份计，所述聚醚多元醇为45份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯65份、丙
三醇2份、三乙烯二胺0.3份、石墨烯气凝胶干粉35份、水5份。
（2）熔融：将混合后的物料在螺杆挤压机中加热熔融挤压。热熔融挤压分为4个过
程，熔融温度分别为：245℃、255℃、260℃、255℃。
（3）纺丝：熔融后的物料在纺丝组件中进行纺丝，从喷丝板中喷出形成熔体细流，
然后经过吹风冷却后形成单丝。其中，吹风冷却温度为19℃，吹风速度为0.6m/s。
（4）上油集束：在喷嘴处进行上油集束，形成丝束。在上油过程中，上油的纺丝油剂
中含有环氧树脂，所述环氧树脂的用量为预取向丝质量的0.3%。
（5）预网络：所述丝束在预网络器上进行预网络。所述预网络器的压力为0.95bar。
（6）卷绕：预网络的丝束经过导丝后，在卷绕头处进行卷绕成型，其中卷绕速度为
4450m/min。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中
所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明
技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方
案的保护范围。