一种无炭黑聚酰胺66黑色母粒及其制备方法与应用与流程

本发明属于色母粒，具体涉及一种无炭黑聚酰胺66黑色母粒及其制备方法与应用。

背景技术：

1、聚酰胺66（pa66）因其高强度、高耐磨、耐热及耐化学腐蚀等优异性能，在军用纺织品、户外运动服饰及高端服装等领域具有广阔的应用前景。然而，pa66纤维的染色困难一直是行业共性技术瓶颈，传统染色工艺存在水耗高、能耗大、废水排放多等问题，制约了其大规模推广。

2、原液着色技术（spun-dyeing）通过在纺丝前将着色剂均匀分散于聚合物基体中，可从根本上避免了传统染色工艺的水耗、能耗及废水排放问题，同时实现更优异的色牢度和色彩一致性。在pa66原液着色体系中，由于黑色系产品因市场需求量大而占据重要地位。然而，pa66材料本身的结构特性给黑色原液着色带来了独特的技术挑战：一方面，炭黑作为无机纳米粒子，其表面富含酚基、醌基等含氧官能团，呈非极性或弱极性，而pa66分子链富含极性酰胺基团，两者界面能差异大，导致炭黑在熔体中分散不均、易团聚，在纺丝组件滤网表面堆积堵塞，组件压力快速上升，生产被迫频繁中断；另一方面，炭黑粒子的引入会对pa66纤维的力学性能产生显著的负面效应，炭黑团聚体在纤维内部形成大量物理缺陷点，在高倍牵伸过程中，刚性炭黑粒子阻碍pa66分子链的滑移与取向，破坏取向连续性，导致断裂强度低、断裂伸长率异常，使其远无法满足高端应用的性能要求。

3、公开号为cn117264408a的专利“一种黑色异形细旦聚酰胺6凉感纤维母粒及其制备方法和应用”，具体公开了通过选择三种及以上的颜染料复配，利用调色原理调制成黑色，并将其应用于聚酰胺6凉感纤维母粒中，以解决炭黑母粒红外吸收率高、温升高的问题。该方案在聚酰胺6体系中取得了良好的效果，但其技术方案主要基于聚酰胺6的加工温度区间进行设计，对于加工温度更高的聚合物体系，有机颜料的热稳定性及其与基体、分散体系的相容性也仍需进一步优化以适应更为苛刻独特的加工条件。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中炭黑体系存在的界面相容性缺陷与纤维力学性能劣化、难等技术问题，本发明提供一种无炭黑聚酰胺66黑色母粒及其制备方法与应用，以获得在高温熔融加工条件下兼具优异黑度、高断裂强度及长纺丝组件周期的聚酰胺66黑色母粒及其纤维。

2、为实现目的，现提供如下方案：

3、本发明提供一种无炭黑聚酰胺66黑色母粒，包括以下重量份数的组分：5%~8% 黄色有机颜料、3%~9% 绿色无机颜料、6%~9% 紫色有机颜料、1%~2%分散剂、0.1%~0.4%抗氧化剂、71.6%~84.9% 聚酰胺66切片；所述母粒中不含有炭黑。

4、进一步地，所述黄色有机颜料、绿色无机颜料、紫色有机颜料，分别为经占三种颜料总质量5~15%的磷酸酯界面改性剂表面包覆处理后的颜料黄21、颜料绿50和颜料紫23。

5、进一步地，所述磷酸酯界面改性剂选自高分子量聚醚磷酸酯单酯、高分子量聚醚磷酸酯双酯、聚酯改性磷酸酯或具有酸性锚定基团的嵌段共聚物磷酸酯。

6、进一步地，所述分散剂为具有非极性聚酯段与强极性聚醚链段的嵌段共聚物，其分子量分布在5000~15000之间。

7、进一步地，所述抗氧化剂为抗氧剂1098和抗氧剂168的组合，质量比为3:7~5:5。

8、本发明提供一种无炭黑聚酰胺66黑色母粒的制备方法，包括以下步骤：

9、s1、将黄色有机颜料、绿色无机颜料、紫色有机颜料、分散剂和抗氧化剂混合均匀得到混合物；

10、s2、将聚酰胺66切片通过双螺杆挤出机的主喂料位加入，将步骤s1的混合物，通过双螺杆挤出机的侧喂料位定量投料，两组分在双螺杆挤出机中依次经过熔融塑化、螺杆传输与剪切、水冷切粒、振动筛选和鼓风干燥，制备得到无炭黑聚酰胺66黑色母粒。

11、进一步地，步骤s2中双螺杆挤出机各温区温度依次控制在以下范围内：第一段温区260~275℃，第二段温区260~275℃，第三段温区260~275℃，第四段温区245~265℃，第五段温区230~250℃，第六段温区220~240℃，第七段温区220~230℃，第八段温区215~225℃，第九段温区205~215℃，机头温区210~230℃。

12、进一步地，步骤s2中经鼓风干燥后得到的黑色聚酰胺66母粒的含水量为400~800ppm，相对粘度为2.3~2.7。

13、本发明还提供一种无炭黑聚酰胺66黑色母粒在聚酰胺66民用长丝纤维中的应用。

14、相较于现有技术，本发明的有益效果在于：

15、1、本发明通过对黄色、绿色、紫色颜料进行磷酸酯界面改性剂表面包覆处理，使颜料表面带有磷酸酯基团。该基团与聚酰胺66分子链上的酰胺基团形成分子间氢键，显著改善了有机颜料与pa66基体的界面相容性。相比现有技术中未经改性的有机颜料直接共混方案，本发明有效避免了颜料团聚和界面脱粘，使颜料在pa66熔体中实现分子级均匀分散。经测试，改性后母粒的相对粘度可稳定保持在2.42~2.45（接近纯pa66的2.45~2.70），表明本发明的颜料拼混体系配合嵌段分散剂，有效抑制了pa66在高温加工过程中的热剪切降解。

16、2、本发明采用黄、绿、紫三原色颜料按特定比例拼混，基于减色法光学原理，实现在380~780 nm全可见光波段的强吸收，总吸收率突破95%。同时，本发明通过精密的吸光度互补设计，在完全不使用炭黑的情况下，所得纤维色度l值可低至16.0~17.0，a、b值趋近于0，模拟出了极高黑度（l≤20）且无偏色的黑色视觉效果。

17、3、本发明采用的聚醚-聚酯嵌段共聚物分散剂，在高温熔融加工过程中与颜料颗粒与pa66基体之间形成流变缓冲层。该缓冲层一方面通过聚醚链段吸附于颜料表面、聚酯链段与pa66相容，有效补偿高浓度有机颜料引起的熔体粘度剧烈波动；另一方面其内润滑效应减少了pa66分子链在高温高剪切下的热降解。经测试，使用本发明分散剂的母粒相对粘度稳定在2.42~2.45，表明本发明的颜料拼混体系配合嵌段共聚物分散剂，聚醚长链具有极佳的柔韧性和热稳定性，加工时能提供很好的空间位阻斥力，防止无机颜料（颜料绿50）和有机颜料在熔体中重新聚集，且能够有效抑制pa66在高温高剪切加工过程中的热降解，保持基体分子量，从而为后续纺丝获得高强度纤维奠定基础。

18、4、本发明通过颜料表面磷酸酯改性（提高热稳定性）与嵌段分散剂协同（减少热剪切降解），首次实现了有机颜料拼混体系在pa66高温熔融纺丝中的稳定应用。实验表明，本发明的纺丝组件周期可达5.5天。

19、5、本发明通过颜料表面磷酸酯改性、黄-绿-紫特定比例拼混以及聚醚-聚酯嵌段共聚物分散剂的协同作用，在完全不使用炭黑的条件下，成功制备出兼具优异黑度（l≤17）、高断裂强度（＞6.5 cn/dtex）、低条干不匀率（＜1%）和长纺丝组件周期（≥5天）的聚酰胺66黑色母粒及纤维，同时避免了炭黑体系的界面相容性差和力学性能劣化问题，实现了黑度、强度与可纺性的协同提升，为pa66高端黑色纤维的绿色制造提供了可靠的技术方案。