本發明涉及纖維色材技術領域，尤其涉及一種顏色纖維用色材及其制備方法。
背景技術：
尼龍纖維是最早工業化的合成纖維，具有良好的綜合性能，包括力學性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學藥品性和自潤滑性等，且摩擦系數低、有一定的阻燃性，易于加工，在產業上被廣泛應用于制造簾子線、工業用布、纜繩、傳送帶、帳篷、漁網等。
目前，技術人員一般都通過染色法或者化學著色法來對纖維進行著色，得到顏色纖維。然而，如果把顏料粉末直接添加到基礎樹脂中進行紡絲，由于溶融聚合物的粘度高，單憑一般的螺桿對顏料粉末進行攪拌會很難達到均勻分散的效果。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種顏色纖維用色材及其制備方法，本發明提供的顏色纖維用色材制備的尼龍顏色纖維著色均勻，強度好。
為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：
本發明提供了一種顏色纖維用色材，由包含己內酰胺、顏料和亞磷酸酯的原料制備得到，其中，己內酰胺和顏料的質量比為100:(0,30]，己內酰胺和亞磷酸酯的質量比為100:(2.5～20)。
優選的，所述顏料包含色淀、偶氮類顏料、酞菁類顏料、喹吖啶酮類顏料和炭黑中的一種或幾種。
優選的，所述顏料的平均粒徑≤1μm。
優選的，所述亞磷酸酯包含亞磷酸三苯酯、亞磷酸三壬基酚酯、亞磷酸三(十二烷基)酯、亞磷酸三甲苯酯、亞磷酸三月桂酯、亞磷酸三油醇酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸中的一種或幾種。
優選的，所述原料中還包含分散劑，所述顏料和分散劑的質量比為100:(0.05～3)。
優選的，所述分散劑為非離子型分散劑、高分子型分散劑和表面活性劑型分散劑中的一種或幾種。
本發明還提供了一種上述技術方案任意一項所述顏色纖維用色材的制備方法，包含以下步驟：
將除己內酰胺之外的其它原料分散于熔融的己內酰胺中，得到顏色纖維用色材。
本發明還提供了一種上述技術方案任意一項所述顏色纖維用色材或者上訴技術方案所述顏色纖維用色材在制備尼龍顏色纖維中的應用。
優選的，所述尼龍包括尼龍6、尼龍66、尼龍11、尼龍12、尼龍612和尼龍610中的一種或幾種。
優選的，所述尼龍和顏色纖維用色材的質量比為100:(0,5]。
本發明提供了一種顏色纖維用色材，由包含己內酰胺、顏料和亞磷酸酯的原料制備得到，其中，己內酰胺和顏料的質量比為100:(0,30]，己內酰胺和亞磷酸酯的質量比為100:(2.5～20)。本發明在尼龍中添加所述顏色纖維用色材，能夠得到顏色均勻的尼龍纖維，且能夠使纖度為6.56d的尼龍顏色纖維的強度在8.03g/d以上、伸長率在23.2％以上，且可紡性能良好，具有較大的應用范圍。
具體實施方式
本發明提供了一種顏色纖維用色材，由包含己內酰胺、顏料和亞磷酸酯的原料制備得到，其中，己內酰胺和顏料的質量比為100:(0,30]，己內酰胺和亞磷酸酯的質量比為100:(2.5～20)。
本發明提供的顏色纖維用色材由包含己內酰胺、顏料和亞磷酸酯的原料制備得到。在本發明中，所述顏料優選包含色淀、偶氮類顏料、酞菁類顏料、喹吖啶酮類顏料和炭黑中的一種或幾種；所述顏料的平均粒徑優選的≤1μm，更優選的≤0.8μm，最優選的≤0.5μm。在本發明中，所述己內酰胺和顏料的質量比為100:(0,30]，優選為100:[5,20]，更優選為100:[10,15]。
在本發明中，所述亞磷酸酯優選包含亞磷酸三苯酯、亞磷酸三壬基酚酯、亞磷酸三(十二烷基)酯、亞磷酸三甲苯酯、亞磷酸三月桂酯、亞磷酸三油醇酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸中的一種或幾種。在本發明中，所述己內酰胺和亞磷酸酯的質量比為100:(2.5～20)，優選為100:(5～15)，更優選為100:10。
在本發明中，所述原料中優選還包含分散劑，所述顏料和分散劑的質量比優選為100:(0.05～3)，更優選為100:(0.5～2.5)，最優選為100:(1～2)。在本發明中，所述分散劑優選為非離子型分散劑、高分子型分散劑和表面活性劑型分散劑中的一種或幾種；所述非離子型分散劑優選為snsparse2190(三洋化成工業制造)；所述高分子型分散劑優選包含陽離子系表面活性劑和陰離子系表面活性劑，陽離子系表面活性劑優選為sndispersant9228(三洋化成工業制造)；陰離子系表面活性劑優選為nobukosparse2190(三洋化成工業制造)。
本發明還提供了一種上述技術方案任意一項所述顏色纖維用色材的制備方法，包含以下步驟：
將除己內酰胺之外的其它原料分散于熔融的己內酰胺中，得到顏色纖維用色材。
本發明將除己內酰胺之外的其它原料分散于熔融的己內酰胺中，得到顏色纖維用色材。本發明對所述己內酰胺的熔融溫度沒有任何的特殊要求，能夠將己內酰胺熔融即可。本發明優選在攪拌條件下將所述除己內酰胺之外的其它原料分散于熔融的己內酰胺中，本發明對所述攪拌的參數沒有任何的特殊要求，能夠使得原料混合均勻即可。在本發明中，所述分散優選的在干燥空氣或干燥氮氣中進行，以排出水分的影響。本發明對所述干燥空氣和干燥氮氣的干燥程度沒有任何的特殊要求，原則上越干燥越好。
本發明還提供了一種上述技術方案任意一項所述顏色纖維用色材或者上訴技術方案所述顏色纖維用色材在制備尼龍顏色纖維中的應用。在本發明中，所述尼龍優選包括尼龍6、尼龍66、尼龍11、尼龍12、尼龍612和尼龍610中的一種或幾種；所述尼龍和顏色纖維用色材的質量比優選為100:(0,5]，更優選為100:(2～4)，最優選為100:3。在本發明中，所述尼龍的單絲纖度優選的≤45d，更優選的≤40d，最優選的≤35d；所述尼龍的旦數優選為200～2000d，更優選為500～1500d，最優選為800～1200d。在本發明中，所述色材可以以熔融狀態或者粉體狀態的形式進行添加。在本發明中，所述色材粉體的粒徑優選的≤100μm，更優選的≤80μm，最優選的≤50μm。
在本發明中，所述尼龍顏色纖維的制備方法優選包含以下步驟：
將所述顏色纖維用色材和尼龍混合后順次進行熔融擠出、紡絲和牽伸，得到尼龍顏色纖維。
在本發明中，所述熔融擠出優選在螺桿式擠壓機中進行；所述熔融擠出優選為順次經過五個加熱區：一區、二區、三區、四區和五區，一區的溫度優選為270～275℃，更優選為272～273℃；二區的溫度優選為275～285℃，更優選為280℃；三區的溫度優選為275～280℃，更優選為278℃；四區的溫度優選為280～285℃，更優選為283℃；五區的溫度優選為280～285℃，更優選為283℃。在本發明中，所述熔融擠出用設備的箱體溫度優選為280～285℃，更優選為283℃。
本發明優選將熔融擠出得到的擠出物通過金屬無紡布進行過濾。本發明對所述金屬無紡布的來源沒有特殊要求，采用本領域技術人員所常用的紡絲用金屬無紡布即可。在本發明具體實施例中，所述金屬無紡布的平均孔徑為20μm。本發明通過過濾去除熔融擠出物料中的雜質粒子，避免所述雜質粒子影響紡絲效果。
所述熔融擠出能夠得到紡絲熔體，本發明將所述紡絲熔體依次進行紡絲、牽伸，得到尼龍顏色纖維。在本發明中，所述紡絲的溫度優選為280～285℃，更優選為283℃。本發明對于所述紡絲所采用的裝置沒有特殊的限定，采用本領域技術人員熟知的用于進行紡絲的裝置即可。本發明優選采用紡絲組件對所述紡絲熔體進行紡絲。在本發明具體實施例中，所述紡絲組件優選為單孔6.56d溶融紡絲組件。
本發明優選對紡絲得到的長絲進行側吹風冷卻固化。在本發明中，所述側吹風冷卻固化的溫度優選為15～20℃，更優選為16～18℃；所述側吹風冷卻固化的濕度優選為85～95％，更優選為88～93％；所述側吹風的高度優選為1.8～2.3m，更優選為2～2.1m。
在本發明中，所述紡絲得到的長絲通過牽伸進行前進。在本發明中，所述牽伸優選為順次經過五個牽伸輥：一輥、二輥、三輥、四輥和五輥，一輥的牽伸速度優選為580～600m/min，更優選為589～595m/min；二輥的牽伸速度優選為600～620m/min，更優選為609～615m/min；三輥的牽伸速度優選為1780～1810m/min，更優選為1794～1800m/min；四輥的牽伸速度優選為2500～2550m/min，更優選為2520～2530m/min；五輥的牽伸速度優選為2400～2420m/min，更優選為2407～2415m/min；一輥的溫度優選為室溫，更優選為20～30℃；二輥的溫度優選為70～80℃，更優選為75～77℃；三輥的溫度優選為160～180℃，更優選為168～170℃；四輥的溫度優選為190～200℃，更優選為195～197℃；五輥的溫度優選為150～160℃，更優選為155～157℃。
為了便于制品的儲存和運輸，完成所述牽伸后，本發明優選對得到的牽伸物料進行卷繞，得到尼龍顏色纖維。本發明對于所述卷繞的方法和裝置沒有特殊的限定，采用本領域技術人員熟知的卷繞的技術方案即可。在本發明中，所述卷繞的速率優選為2350～2400m/min，更優選為2383～2390m/min。
下面結合實施例對本發明提供的顏色纖維用色材及其制備方法和應用進行詳細的說明，但是不能把它們理解為對本發明保護范圍的限定。
在無特殊說明的情況下，本發明所有實施例中的份均是指質量份。
所有實施例中所用尼龍6的相對粘度均為2.80(以96％硫酸為溶媒、濃度1g/dl、溫度25℃條件下檢測)。
實施例1
(1)在100份110℃熔融的己內酰胺中分散10份的pb15-3藍色顏料和15份的三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸。所述pb15-3藍色顏料含水0.9％、ph值為6.4、吸油量為39，325目數的過濾殘渣為47ppm。
按照己內酰胺和尼龍6的質量比為1:100的比例，將分散有顏料的己內酰胺加到尼龍6中，得到原料混合物。
將原料混合物在螺桿擠出機中進行熔融擠出，并采用平均孔徑為20μm的金屬無紡布進行過濾，得到紡絲熔體；其中，所述螺桿擠出機中一區到五區的溫度依次為：c1＝272℃、c2＝280℃、c3＝278℃、c4＝283℃、c5＝283℃。
(2)將所述步驟(1)得到的紡絲熔體通過紡絲組件于283℃下進行紡絲，并在側吹風高度為1.8m，在側吹風溫度為15℃、濕度為85％的環境下冷卻，其中，所述紡絲組件為96孔的組件，單孔6.56d。
(3)將所述步驟(2)得到的冷卻物料依次進行牽伸和卷繞，得到產業用尼龍纖維；其中，所述牽伸過程中，一輥到五輥的牽伸速度依次為gr1＝589m/min、gr2＝609m/min、gr3＝1794m/min、gr4＝2530m/min、gr5＝2407m/min；一輥到五輥的溫度依次為gr1＝室溫、gr2＝75℃、gr3＝170℃、gr4＝195℃、gr5＝155℃；所述卷繞的速率為2383m/min。
實施例2
(1)在100份110℃熔融的己內酰胺中分散10份的pb15-3藍色顏料和10份的三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸。所述pb15-3藍色顏料含水0.9％、ph值為6.4、吸油量為39，325目數的過濾殘渣為47ppm。
按照己內酰胺和尼龍6的質量比為2:100的比例，將分散有顏料的己內酰胺加到尼龍6中，得到原料混合物。
將原料混合物在螺桿擠出機中進行熔融擠出，并采用平均孔徑為20μm的金屬無紡布進行過濾，得到紡絲熔體；其中，所述螺桿擠出機中一區到五區的溫度依次為：c1＝272℃、c2＝280℃、c3＝278℃、c4＝283℃、c5＝283℃。
(2)將所述步驟(1)得到的紡絲熔體通過紡絲組件于283℃下進行紡絲，并在側吹風高度為1.8m，在側吹風溫度為15℃、濕度為85％的環境下冷卻，其中，所述紡絲組件為96孔的組件，單孔6.56d。
(3)將所述步驟(2)得到的冷卻物料依次進行牽伸和卷繞，得到產業用尼龍纖維；其中，所述牽伸過程中，一輥到五輥的牽伸速度依次為gr1＝589m/min、gr2＝609m/min、gr3＝1794m/min、gr4＝2530m/min、gr5＝2407m/min；一輥到五輥的溫度依次為gr1＝室溫、gr2＝75℃、gr3＝170℃、gr4＝195℃、gr5＝155℃；所述卷繞的速率為2383m/min。
對比例1
(1)在100份110℃熔融的己內酰胺中分散10份的pb15-3藍色顏料和2份的三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸。所述pb15-3藍色顏料含水0.9％、ph值為6.4、吸油量為39，325目數的過濾殘渣為47ppm。
按照己內酰胺和尼龍6的質量比為2:100的比例，將分散有顏料的己內酰胺加到尼龍6中，得到原料混合物。
將原料混合物在螺桿擠出機中進行熔融擠出，并采用平均孔徑為20μm的金屬無紡布進行過濾，得到紡絲熔體；其中，所述螺桿擠出機中一區到五區的溫度依次為：c1＝272℃、c2＝280℃、c3＝278℃、c4＝283℃、c5＝283℃。
(2)將所述步驟(1)得到的紡絲熔體通過紡絲組件于283℃下進行紡絲，并在側吹風高度為1.8m，在側吹風溫度為15℃、濕度為85％的環境下冷卻，其中，所述紡絲組件為96孔的組件，單孔6.56d。
(3)將所述步驟(2)得到的冷卻物料依次進行牽伸和卷繞，得到產業用尼龍纖維；其中，所述牽伸過程中，一輥到五輥的牽伸速度依次為gr1＝589m/min、gr2＝609m/min、gr3＝1794m/min、gr4＝2530m/min、gr5＝2407m/min；一輥到五輥的溫度依次為gr1＝室溫、gr2＝75℃、gr3＝170℃、gr4＝195℃、gr5＝155℃；所述卷繞的速率為2383m/min。
對比例2
(1)在100份110℃熔融的己內酰胺中分散10份的pb15-3藍色顏料和25份的三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸。所述pb15-3藍色顏料含水0.9％、ph值為6.4、吸油量為39，325目數的過濾殘渣為47ppm。
按照己內酰胺和尼龍6的質量比為2:100的比例，將分散有顏料的己內酰胺加到尼龍6中，得到原料混合物。
將原料混合物在螺桿擠出機中進行熔融擠出，并采用平均孔徑為20μm的金屬無紡布進行過濾，得到紡絲熔體；其中，所述螺桿擠出機中一區到五區的溫度依次為：c1＝272℃、c2＝280℃、c3＝278℃、c4＝283℃、c5＝283℃。
(2)將所述步驟(1)得到的紡絲熔體通過紡絲組件于283℃下進行紡絲，并在側吹風高度為1.8m，在側吹風溫度為15℃、濕度為85％的環境下冷卻，其中，所述紡絲組件為96孔的組件，單孔6.56d。
(3)將所述步驟(2)得到的冷卻物料依次進行牽伸和卷繞，得到產業用尼龍纖維；其中，所述牽伸過程中，一輥到五輥的牽伸速度依次為gr1＝589m/min、gr2＝609m/min、gr3＝1794m/min、gr4＝2530m/min、gr5＝2407m/min；一輥到五輥的溫度依次為gr1＝室溫、gr2＝75℃、gr3＝170℃、gr4＝195℃、gr5＝155℃；所述卷繞的速率為2383m/min。
實施例3
(1)在100份110℃熔融的己內酰胺中分散20份的碳黑m-800顏料和15份的三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸。所述碳黑m-800顏料，粒徑18nm、ctab比表面積為254000m2/kg、ph值為5、揮發成分為0.9％。
按照己內酰胺和尼龍6的質量比為2:100的比例，將分散有顏料的己內酰胺加到尼龍6中，得到原料混合物。
將原料混合物在螺桿擠出機中進行熔融擠出，并采用平均孔徑為20μm的金屬無紡布進行過濾，得到紡絲熔體；其中，所述螺桿擠出機中一區到五區的溫度依次為：c1＝272℃、c2＝280℃、c3＝278℃、c4＝283℃、c5＝283℃。
(2)將所述步驟(1)得到的紡絲熔體通過紡絲組件于283℃下進行紡絲，并在側吹風高度為1.8m，在側吹風溫度為15℃、濕度為85％的環境下冷卻，其中，所述紡絲組件為96孔的組件，單孔6.56d。
(3)將所述步驟(2)得到的冷卻物料依次進行牽伸和卷繞，得到產業用尼龍纖維；其中，所述牽伸過程中，一輥到五輥的牽伸速度依次為gr1＝589m/min、gr2＝609m/min、gr3＝1794m/min、gr4＝2530m/min、gr5＝2407m/min；一輥到五輥的溫度依次為gr1＝室溫、gr2＝75℃、gr3＝170℃、gr4＝195℃、gr5＝155℃；所述卷繞的速率為2383m/min。
對比例3
(1)在100份110℃熔融的己內酰胺中分散20份的碳黑m-800顏料和5份的三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸。所述碳黑m-800顏料，粒徑18nm、ctab比表面積為254000m2/kg、ph值為5、揮發成分為0.9％。
按照己內酰胺和尼龍6的質量比為2:100的比例，將分散有顏料的己內酰胺加到尼龍6中，得到原料混合物。
將原料混合物在螺桿擠出機中進行熔融擠出，并采用平均孔徑為20μm的金屬無紡布進行過濾，得到紡絲熔體；其中，所述螺桿擠出機中一區到五區的溫度依次為：c1＝272℃、c2＝280℃、c3＝278℃、c4＝283℃、c5＝283℃。
(2)將所述步驟(1)得到的紡絲熔體通過紡絲組件于283℃下進行紡絲，并在側吹風高度為1.8m，在側吹風溫度為15℃、濕度為85％的環境下冷卻，其中，所述紡絲組件為96孔的組件，單孔6.56d。
(3)將所述步驟(2)得到的冷卻物料依次進行牽伸和卷繞，得到產業用尼龍纖維；其中，所述牽伸過程中，一輥到五輥的牽伸速度依次為gr1＝589m/min、gr2＝609m/min、gr3＝1794m/min、gr4＝2530m/min、gr5＝2407m/min；一輥到五輥的溫度依次為gr1＝室溫、gr2＝75℃、gr3＝170℃、gr4＝195℃、gr5＝155℃；所述卷繞的速率為2383m/min。
本發明將實施例1～3和對比例1～3得到的尼龍顏色纖維性能進行比較，結果見表1。表1中可紡性的表示為：1臺卷繞機卷繞2個絲筒，12小時紡絲情況下斷頭次數1次以下的為○，2～3次的為○～△，4～6次的為△，6次以上為×。在本發明中，所述尼龍顏色纖維的強度、伸長依據astmd2256進行檢測，單體濃度依據gb/t6509(2005)進行檢測。
表1實施例1～3和對比例1～3得到的尼龍顏色纖維性能對比結果
由表1中測試結果可以看出，本發明在尼龍中添加本發明提供的色材能夠使纖度為6.56d的尼龍顏色纖維的強度在8.03g/d以上、伸長率在23.2％以上，且可紡性能良好，具有較大的應用范圍。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。