一种聚硼硅氧烷改性纤维及其制备方法与流程

本发明涉及高分子复合材料制备方法技术领域，特别是涉及一种聚硼硅氧烷改性纤维及其制备方法。

背景技术：

拉丝工艺一种重要的塑料成型工艺，可以用于生产编织袋、彩条布、地毯背衬、集装袋、篷布、绳索等线状塑料制品及塑料编织制品，其制品具有防潮性好、耐蚀性好、难以霉变、耐磨擦、使用寿命长的优点，主要用于包装领域，可以用来包装粮食、化肥、水泥、糖、盐、工业用料和矿砂等。

在现有的拉丝工艺中，其原材料通常采用tpu或tpe，所支撑的拉丝制品在高伸长率的条件下相对拉伸强度较低，在高速冲击下，容易变形。

技术实现要素：

针对现有技术中，现有的拉丝工艺中，其原材料通常采用tpu或tpe，所支撑的拉丝制品在高伸长率的条件下相对拉伸强度较低，在高速冲击下，容易变形的技术问题，本发明实施例提供了一种聚硼硅氧烷改性纤维及其制备方法。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种聚硼硅氧烷改性纤维的制备方法，包括：

将聚己内酰胺、聚己二酸己二胺、聚十二内酰胺、热塑性聚酯弹性体、热塑性聚氨酯中的任一种作为原料，获取聚硼硅氧烷；

在预设条件下，密炼所述原料与所述聚硼硅氧烷的混合物，得到待处理材料；

将所述待处理材料裁切成粒子颗粒，加热熔融所述粒子颗粒，并制成平模；

将所述平模制成纤维，即得所述聚硼硅氧烷改性纤维。

进一步的，在所述混合物中，所述原料与所述聚硼硅氧烷的质量比为10-100:1。

进一步的，所述预设条件为：温度范围为150-180℃，密炼时间为7-10min。

进一步的，密炼所述原料与所述聚硼硅氧烷的混合物中，所采用的设备为密炼机。

进一步的，将所述待处理材料裁切成粒子颗粒中，所采用的设备为造粒机；所述粒子颗粒的直径为3mm。

进一步的，加热熔融所述粒子颗粒中，加热温度范围为230-290℃，时间为10-15min。

进一步的，加热熔融所述粒子颗粒，并制成平模中，加热熔融的场所为挤出机的料斗，启动所述挤出机，使加热熔融后的粒子颗粒从挤出机中挤出，得到平模。

进一步的，将所述平模制成纤维，即得所述聚硼硅氧烷改性纤维包括：

将平模从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒；

待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，即得聚硼硅氧烷改性纤维。

另一方面，本发明实施例提供了一种聚硼硅氧烷改性纤维，由上述方法制得。

本发明实施例提供了一种聚硼硅氧烷改性纤维的制备方法，包括：获取聚己内酰胺、聚己二酸己二胺、聚十二内酰胺、热塑性聚酯弹性体、热塑性聚氨酯中的任一种作为原料，获取聚硼硅氧烷；在预设条件下，密炼所述原料与所述聚硼硅氧烷的混合物，得到待处理材料；将所述待处理材料裁切成粒子颗粒，加热熔融所述粒子颗粒，并制成平模；将所述平模制成纤维，即得所述聚硼硅氧烷改性纤维。本发明在聚酰胺拉丝材料中加入聚硼硅氧烷(pbdms)，聚硼硅氧烷的非共价键能够发生可逆的断裂和重生，吸收大量外部能量，同时引起分子链运动加剧，可以提高拉丝材料的强度。加入该材料，拉丝制品高伸长率时可以保持较高的相对拉伸强度,也能大幅度提高单丝的伸长率。制成鞋服时，编织物挺括，在受到高速冲击时不易变形，提供良好的包裹感。

具体实施方式

本方案所涉及的专业术语解释：

tpee(热塑性聚酯弹性体)：是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物。

hytrel：热塑聚酯弹性体嵌段共聚物，包含结晶的聚丁烯对苯二酸盐和非结晶的长链乙二醇两种结构。

实施例1

第一方面，本发明实施例提供了一种高弹性尼龙的制备方法，包括：

步骤1、将聚己内酰胺、聚己二酸己二胺、聚十二内酰胺、热塑性聚酯弹性体、热塑性聚氨酯中的任一种作为原料，将原料与聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按10-100：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为150-180℃，密炼时间为7-10min；

需要说明的是，上述聚己内酰胺、聚己二酸己二胺、聚十二内酰胺、热塑性聚酯弹性体、热塑性聚氨酯、聚硼硅氧烷均可以直接采购获得，本发明实施例不具体限定上述各个成分的纯度以及含量，需要保证的是，各个成分中的有效含量满足上述原料与聚硼硅氧烷的质量比为10-100：1的标准即可。

需要说明的是，密炼机工作时，两转子相对回转，将来自加料口的物料夹住带入辊缝受到转子的挤压和剪切，穿过辊缝后碰到下顶拴尖棱被分成两部分，分别沿前后室壁与转子之间缝隙再回到辊隙上方。在绕转子流动的一周中，物料处处受到剪切和摩擦作用，使胶料的温度急剧上升，粘度降低，增加了橡胶在配合剂表面的湿润性，使橡胶与配合剂表面充分接触。配合剂团块随胶料一起通过转子与转子间隙、转子与上、下顶拴、密炼室内壁的间隙，受到剪切而破碎，被拉伸变形的橡胶包围，稳定在破碎状态。同时，转子上的凸棱使胶料沿转子的轴向运动，起到搅拌混合作用，使配合剂在胶料中混合均匀。配合剂如此反复剪切破碎，胶料反复产生变形和恢复变形，转子凸棱的不断搅拌，使配合剂在胶料中分散均匀，并达到一定的分散度。由于密炼机混炼时胶料受到的剪切作用比开炼机大得多，炼胶温度高，使得密炼机炼胶的效率大大高于开炼机。具体到本实施例中，将烘干的原料与聚硼硅氧烷一同加入至密炼机的加料口中，密炼机经过上述加工流程后，得到得到待处理材料。

步骤2，将步骤1中所得的待处理材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

上述造粒机是一种可将物料制造成特定形状的成型机械。采用特殊的螺杆设计及不同配置，减速箱采用高扭矩的设计，实现了无噪音运转平稳等性能。螺杆，料筒经特殊的硬化处理，具有耐磨，混炼性能好，高产量的特性，真空排气或普通排气口的设计，能在生产过程中将水分，废气排走，使出料更稳定，胶粒更结实，保证了产品优良品质。采用高温熔融、塑化、挤出的过程改变塑料的物理性能，达到对塑料的塑化和成型。

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度230-290℃，时间为10-15min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

第二方面，本发明实施例提供了一种聚硼硅氧烷改性纤维，由上述方法制得。

获取聚己内酰胺、聚己二酸己二胺、聚十二内酰胺、热塑性聚酯弹性体、热塑性聚氨酯中的任一种作为原料，获取聚硼硅氧烷；在预设条件下，密炼所述原料与所述聚硼硅氧烷的混合物，得到待处理材料；将所述待处理材料裁切成粒子颗粒，加热熔融所述粒子颗粒，并制成平模；将所述平模制成纤维，即得所述聚硼硅氧烷改性纤维。本发明在聚酰胺拉丝材料中加入聚硼硅氧烷(pbdms)，聚硼硅氧烷的非共价键能够发生可逆的断裂和重生，吸收大量外部能量，同时引起分子链运动加剧，可以提高拉丝材料的强度。加入该材料，拉丝制品高伸长率时可以保持较高的相对拉伸强度,也能大幅度提高单丝的伸长率。制成鞋服时，编织物挺括，在受到高速冲击时不易变形，提供良好的包裹感。与常规塑料拉丝制品相比，该材料应变率敏感性程度较高，在高伸长率条件下的相对拉伸强度有所提高，并可以提高单丝的伸长率。

实施例2

步骤1，将尼龙6、聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按10：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为150℃，密炼时间为10min；

步骤2，将步骤1中所得材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为250℃，时间为15min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

实施例3

步骤1，将尼龙6、聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按100：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为180℃，密炼时间为7min；

步骤2，将步骤1中所得材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为290℃，时间为10min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

实施例4

步骤1，将尼龙66、聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按10：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为150℃，密炼时间为10min；

步骤2，将步骤1中所得材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为250℃，时间为15min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

实施例5

步骤1，将尼龙66、聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按100：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为180℃，密炼时间为7min；

步骤2，将步骤1中所得材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为290℃，时间为10min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

实施例6

步骤1，将尼龙12、聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按10：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为150℃，密炼时间为10min；

步骤2，将步骤1中所得材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为250℃，时间为15min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

实施例7

步骤1，将尼龙12、聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按100：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为180℃，密炼时间为7min；

步骤2，将步骤1中所得材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为290℃，时间为10min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

试验例1

将实施例1、3、5与对照例1、2、3进行干断裂伸长率与断裂强度测试，其中，实施例1、3、5与对照例1、2、3的单丝直径均为0.6mm。测试方法按照gb/t14337-2008的方法进行测试，其中对照例的制备方法如下

对照例1

步骤1，将直径3mm的尼龙6颗粒投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为250℃，时间为15min；

步骤2，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

对照例2

步骤1，将直径3mm的尼龙66颗粒投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为250℃，时间为15min；

步骤2，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

对照例3

步骤1，将直径3mm的尼龙12颗粒投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为250℃，时间为15min；

步骤2，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

从测试结果中可以发现，相较于普通的尼龙单丝，经过聚硼硅氧烷复合的尼龙单丝，其断裂强度和断裂伸长率都得到了提升。

实施例8

步骤1，将tpee、聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按10：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为150℃，密炼时间为10min；

步骤2，将步骤1中所得材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为230℃，时间为15min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

实施例9

步骤1，将tpee、聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按100：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为180℃，密炼时间为7min；

步骤2，将步骤1中所得材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为260℃，时间为10min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

实施例10

步骤1，将tpee、聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按50：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为170℃，密炼时间为8min；

步骤2，将步骤1中所得材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为245℃，时间为12min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

实施例11

步骤1，将hytrel、聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按100：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为150℃，密炼时间为10min；

步骤2，将步骤1中所得材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为230℃，时间为15min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

实施例12

步骤1，将hytrel、聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按10：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为180℃，密炼时间为7min；

步骤2，将步骤1中所得材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为260℃，时间为10min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

实施例13

步骤1，将hytrel、聚硼硅氧烷(pbdms)烘干，按50：1质量比例加入密炼机中进行密炼，温度为170℃，密炼时间为8min；

步骤2，将步骤1中所得材料放入造粒机中，裁切成直径3mm的粒子；

步骤3，将步骤2所得粒子投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为245℃，时间为12min；

步骤4，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

试验例2

将实施例8、10与对照例4、5进行干断裂伸长率与断裂强度测试，其中，实施例8、10与对照例4、5的单丝直径均为0.6mm。测试方法按照gb/t14337-2008的方法进行测试，其中对照例的制备方法如下

对照例4

步骤1，将直径3mm的tpee颗粒投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为230℃，时间为15min；

步骤2，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

对照例5

步骤1，将直径3mm的hytrel颗粒投入挤出机料斗中加热熔融，挤出机料斗温度为230℃，时间为15min；

步骤2，启动挤出机挤出模块电源将熔融材料从料斗中挤出，形成平模，将平膜从水箱里牵出卷在牵伸机上膜辊筒。待平膜平洁无斑时，把平膜牵引经分切架、导丝坯辊筒、ⅰ烘箱、拉伸导丝辊筒、ⅱ烘箱、定型导丝辊筒，然后打上刀架的刀把平膜切割成丝坯，再在绕丝机组上按顺序绕丝，得到纤维。

测试结果如下：

从测试结果中可以发现，相较于普通的聚酯类单丝，经过聚硼硅氧烷复合的聚酯类单丝，其断裂强度和断裂伸长率都得到了提升。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

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