本发明属于聚酰胺材料，涉及一种聚酰胺56高强丝及其制备方法和应用。
背景技术：
1、涤纶、锦纶工业丝具有强度高、伸长率低、尺寸稳定性好、耐疲劳和耐老化等特点，使得其广泛应用于轮胎帘子线、帆布、传输带、安全气囊、降落伞、绳索、安全带、工业滤布或帐篷等领域。
2、目前帘子布市场主要采用聚酰胺66、聚酰胺6、聚酯材料制得，聚酯由于缺少极性基团，其与橡胶粘合力差，限制其应用领域；聚酰胺6熔点低，其在后续与橡胶硫化过程中加工温度低、时间长，造成生产效率低，且产品稳定性差；聚酰胺66熔点高，目前为主要帘子布用材料，但其合成单体己二腈、己二胺被国外大公司垄断，产量与价格不可控，限制其大规模使用。聚酰胺66树脂熔点高、结晶度大，尤其采用高粘聚酰胺66树脂生产高强工业丝时，需要采用更高熔融温度，高温熔融会造成凝胶现象，其凝胶粒子存在纤维中，在后续高倍拉伸过程中容易发生断丝现象，造成制成率偏低，且凝胶粒子长期停留在熔体管道中，随着时间越来越多，甚至堵塞熔体管道、计量泵等，需要定期煅烧熔体管道与计量泵，生产成本较高，且会造成生产的工业丝纤度异常现象。
3、生物基聚酰胺56采用生物基戊二胺作为单体原料，每单位重量生物基聚酰胺56对应的碳排放比相同重量尼龙66、尼龙6的碳排放减少50％以上。生物基聚酰胺56的应用推广将对改善我国关键材料对外进口依赖有着积极作用，对于解决化石资源依赖和低碳减排的可持续发展具有重要意义。用生物基聚酰胺56材料制备的高强丝具有强度高、耐热性好、高弹性、耐磨、尺寸稳定性好与耐化学性，可广泛用于工业丝领域。
4、聚酰胺56高强工业丝采用高粘树脂，熔体流动性偏差，导致纺丝过程中断丝率与毛丝偏多、纺丝双a率偏低。而且，目前聚酰胺56与聚酰胺66树脂低聚物含量为0.8-1.2wt％，低聚物含量偏高，在纺丝过程中组件铲板周期偏短，一般8h就需要进行清理喷丝板，断丝率偏高，造成生产消耗大、制成率偏低现象，且低聚物多，纺丝容易产生毛丝现象。对于帘子线与气囊丝领域，除了耐热要求外，对纤维毛羽要求也较高，气囊丝领域工业丝要求毛丝≤0.5个/(1万米*1000根)。
5、因此，如何改善高粘聚酰胺56在纺丝过程中的铲板周期短、断单丝与制成率低等不良现象，提高聚酰胺56高强丝力学性能、耐热性能，提高纺丝aa率等是现有技术领域中亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的第一个目的在于提供一种同时具有良好的力学性能和耐热性能、毛羽少、断丝率低、aa率高的聚酰胺56高强丝。
2、于一实施方式中，所述聚酰胺56高强丝中二氧化钛的含量为10-800ppm，优选为20-600ppm，更优选为30-500ppm，所述二氧化钛的粒径为100-800nm，优选为150-600nm，更优选为200-400nm。发明人发现，通过添加二氧化钛能够提高高强丝力学性能,而且该粒径范围的二氧化钛在高粘聚酰胺56树脂中粒径小且分布窄，在纺丝过程中组件使用周期长、断单丝少、纺丝aa率高，适合工业化生产。
3、于一实施方式中，所述聚酰胺56高强丝的铜离子含量为50-80ppm，优选为55-75ppm，更优选为58-70ppm。铜离子作为耐热剂，通过采用上述含量的铜离子，可以提高聚酰胺56高强丝的耐热性。
4、于一实施方式中，所述聚酰胺56高强丝的断裂强度为≥8.1cn/dtex，优选为≥8.3cn/dtex，更优选为≥8.5cn/dtex。
5、于一实施方式中，所述聚酰胺56高强丝的初始模量为46-63cn/dtex，优选为48-60cn/dtex，更优选为50-58cn/dtex。
6、于一实施方式中，所述聚酰胺56高强丝在180℃、4h处理后，耐热断裂强力保持率≥92％，优选为≥93％，更优选为≥94％。
7、于一实施方式中，所述聚酰胺56高强丝的干热收缩率为≤6.8％，优选为≤6.3％，更优选为≤6.0％。
8、于一实施方式中，所述聚酰胺56高强丝的断裂伸长率为12-23％，优选为15-22％，更优选为17-21％。
9、于一实施方式中，所述聚酰胺56高强丝的纤度为200-3000dtex，优选为250-2500dtex，更优选为300-2200dtex。
10、于一实施方式中，所述聚酰胺56高强丝的毛羽为≤3个/10kg丝饼，优选为≤2个/10kg丝饼，更优选为≤1个/10kg丝饼。
11、于一实施方式中，所述聚酰胺56高强丝断单丝次数≤3次/24h，优选为≤2次/24h，更优选为≤1次/24h。
12、于一实施方式中，所述聚酰胺56高强丝的纺丝aa率为≥96％，优选为≥97％，更优选为≥98％。
13、本发明的第二个目的在于提供一种制备聚酰胺56高强丝的方法。通过采用流动性好、低聚物含量低、黄化指数小、粘度与含水合适的高粘聚酰胺56树脂，同时优化纺丝工艺，使得纺丝过程中组件铲板周期长，得到的聚酰胺56高强丝力学性能高、耐热性高、毛羽少、断丝率低、纺丝aa率高。此外，本发明的聚酰胺56高强丝采用常规聚酰胺6与聚酰胺66工业丝纺丝设备即可制得，无需对纺丝设备进行改造，可降低生产成本，为纺丝企业带来更大效益。
14、于一实施方式中，所述制备聚酰胺56高强丝的方法包括：
15、(1)将高粘聚酰胺56树脂加热至熔融状态，形成聚酰胺56熔体进行纺丝；
16、(2)将所述聚酰胺56熔体通过熔体管道输送到纺丝箱体中，经计量泵准确计量后，注入到纺丝组件中，从喷丝孔挤出，形成初生丝；
17、(3)将所述初生丝进行缓冷保温、冷却、上油、预网络、多级拉伸、紧张热定型、两级松弛热定型、主网络、卷绕，得到所述聚酰胺56高强丝。
18、于一实施方式中，所述聚酰胺56树脂中二氧化钛的含量为10-800ppm，优选为20-600ppm，更优选为30-500ppm，所述二氧化钛的粒径为100-800nm，优选为150-600nm，更优选为200-400nm。发明人发现，通过添加二氧化钛能够提高高强丝力学性能，而且该粒径范围的二氧化钛在高粘聚酰胺56树脂中粒径小且分布窄，在纺丝过程中组件使用周期长、断单丝少、纺丝aa率高，适合工业化生产。
19、于一实施方式中，所述高粘聚酰胺56树脂中铜离子含量为60-80ppm，优选为63-75ppm，更优选为65-70ppm。发明人发现，通过铜离子作为耐热剂，可以提高高强丝的耐热性。
20、于一实施方式中，所述高粘聚酰胺56树脂的生产原料至少包括戊二胺和己二酸，其中戊二胺优选生物基戊二胺，所述生物基戊二胺指的是在单体合成工序中，通过酶反应、酵母反应或者发酵反应等由葡萄糖、赖氨酸等源自生物质的化合物合成的戊二胺。生物基戊二胺的生物基含量可以通过测定放射性c14含量的方法进行，例如美国材料试验协会的标准astm-d6866法。由此，本发明的高粘聚酰胺56树脂对环境造成严重污染小，能够降低二氧化碳的排放，减少温室效应的产生。
21、于一实施方式中，所述高粘聚酰胺56树脂96％硫酸的相对粘度为3.2-3.8，优选为3.3-3.7，更优选为3.4-3.6。
22、于一实施方式中，所述高粘聚酰胺56树脂的黄色指数为≤15，优选为≤12，更优选为≤10。
23、于一实施方式中，所述高粘聚酰胺56树脂的端氨基含量为20-50mmol/kg，优选为25-45mmol/kg，更优选为28-40mmol/kg。
24、于一实施方式中，所述高粘聚酰胺56树脂的含水率为300-700ppm，优选为350-650ppm，更优选为400-600ppm。
25、于一实施方式中，所述高粘聚酰胺56树脂的低聚物含量为≤0.6wt％，优选为≤0.5wt％，更优选为≤0.4wt％。
26、于一实施方式中，在步骤(1)中，所述加热在螺杆挤出机中进行，所述螺杆挤出机分为五区加热：一区温度为260-290℃，优选为265-285℃，二区温度为270-295℃，优选为275-290℃，三区温度为280-310℃，优选为285-305℃，四区温度为280-310℃，优选为285-305℃，五区温度为280-300℃，优选为285-295℃。
27、于一实施方式中，在步骤(2)中，所述纺丝箱体的温度为280-300℃，优选为283-296℃，更优选为285-293℃。
28、于一实施方式中，在步骤(2)中，所述纺丝组件的压力为8-20mpa，优选为10-17mpa，更优选为12-15mpa。
29、于一实施方式中，在步骤(2)中，所述纺丝组件中过滤网规格为100-1000目，优选为200-800目，更优选为300-600目。
30、于一实施方式中，在步骤(2)中，所述纺丝组件中金属砂规格为20-120目，优选为30-100目，更优选为40-80目。
31、于一实施方式中，在步骤(3)中，所述保温采用缓冷装置，缓冷高度为260-310mm，优选为270-300mm，缓冷温度为280-330℃，优选为290-320℃。
32、于一实施方式中，在步骤(3)中，所述冷却为侧吹风进行冷却，风速优选为0.45-0.75m/s，更优选为0.5-0.7m/s，风温优选为17-24℃，更优选为18-23℃。
33、于一实施方式中，在步骤(3)中，所述上油为采用原油油剂上油方式，上油率为1.0-1.5wt％。
34、于一实施方式中，在步骤(3)中，所述预网络压力为1-2.0bar，优选为1.2-1.7bar。
35、于一实施方式中，在步骤(3)中，所述拉伸过程采用5对及其以上热辊进行，优选采用6对热辊，分五级级拉伸，所述拉伸过程为：上油后的初生丝首先喂入到第一对热辊，在所述第一对热辊与第二对热辊之间进行第一级预拉伸，然后在所述第二对热辊与第三对热辊之间进行第二级主拉伸，在所述第三对热辊与第四对热辊之间进行第三级主拉伸并进行紧张热定型，在所述第四对热辊与第五对热辊之间进行第四级次拉伸并进行第一次松弛热定型，接着在所述第五对热辊与第六对热辊之间进行第五级次拉伸并进行第二次松弛热定型，最后采用卷绕头进行卷绕。
36、于一实施方式中，所述拉伸的总拉伸倍数为4.2-5.8，优选为4.6-5.6。
37、于一实施方式中，所述第一对热辊的速度为460-750m/min，优选为490-720m/min，温度为20-60℃，优选为25-50℃。
38、于一实施方式中，所述第二对热辊的速度为500-800m/min，优选为530-780m/min，温度为70-140℃，优选为80-130℃。
39、于一实施方式中，所述第三对热辊的速度为1400-2800m/min，优选为1500-2700m/min，温度为120-200℃，优选为130-180℃。
40、于一实施方式中，所述第四对热辊的速度为2300-3500m/min，优选为2400-3400m/min，温度为150-240℃，优选为170-230℃。
41、于一实施方式中，所述第五对热辊的速度为2200-3400m/min，优选为2300-3300m/min，温度为150-230℃，优选为160-220℃。
42、于一实施方式中，所述第六对热辊的速度为2100-3300m/min，优选为2200-3100m/min，温度为100-220℃，优选为120-210℃。
43、于一实施方式中，在步骤(3)中，所述主网络的压力为2.6-4.0bar，优选为2.8-3.5bar。
44、于一实施方式中，在步骤(3)中，所述卷绕的速度为2000-3300m/min，优选为2200-3000m/min，更优选为2400-2800m/min。
45、于一实施方式中，在步骤(3)中，所述卷绕的超喂比例为1.0-6％，优选为1.5-5％，更优选为1.8-4％。
46、于一实施方式中，所述纺丝组件使用周期为≥15day，优选为≥25day，更优选为≥30day。通过采用上述的高粘聚酰胺56树脂，二氧化钛粒径小且分布窄，因此提高了后续纺丝过程中组件使用周期。
47、于一实施方式中，所述纺丝组件铲板周期为≥12h，优选为≥18h，更优选为≥24h。通过采用上述高粘聚酰胺56树脂，其低聚物含量低，因此能够提高了后续纺丝过程中组件铲板周期，降低了生产消耗。
48、本发明的第三个目的在于提供一种聚酰胺56高强丝的应用。
49、于一实施方式中，所述聚酰胺56高强丝应用于轮胎帘子线、气囊丝、脱模布、缝纫线、水布、帆布、安全带、绳索、渔网、工业过滤布、传输带、降落伞、帐篷、箱包领域，优选为轮胎帘子线、气囊丝、脱模布、缝纫线领域。
1.一种聚酰胺56高强丝，其特征在于，所述聚酰胺56高强丝中二氧化钛含量为10-800ppm，优选为20-600ppm，更优选为30-500ppm；
2.如权利要1所述的聚酰胺56高强丝，其特征在于，所述聚酰胺56高强丝的断裂强度为≥8.1cn/dtex，优选为≥8.3cn/dtex，更优选为≥8.5cn/dtex；
3.一种制备如权利要求1或2所述的聚酰胺56高强丝的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高粘聚酰胺56树脂中二氧化钛含量为10-800ppm，优选为20-600ppm，更优选为30-500ppm；
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述纺丝箱体的温度为280-300℃，优选为283-296℃，更优选为285-293℃；
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述拉伸过程采用5对及其以上热辊进行，优选采用6对热辊，分五级级拉伸，所述拉伸过程为：上油后的初生丝首先喂入到第一对热辊，在所述第一对热辊与第二对热辊之间进行第一级预拉伸，然后在所述第二对热辊与第三对热辊之间进行第二级主拉伸，在所述第三对热辊与第四对热辊之间进行第三级主拉伸并进行紧张热定型，在所述第四对热辊与第五对热辊之间进行第四级次拉伸并进行第一次松弛热定型，接着在所述第五对热辊与第六对热辊之间进行第五级次拉伸并进行第二次松弛热定型，最后采用卷绕头进行卷绕；
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述主网络的压力为2.6-4.0bar，优选为2.8-3.5bar；
8.一种权利要求1或2所述的聚酰胺56高强丝的应用，其特征在于，所述应用包括轮胎帘子线、气囊丝、脱模布、缝纫线、水布、帆布、安全带、绳索、渔网、工业过滤布、传输带、降落伞、帐篷、箱包领域，优选为轮胎帘子线、气囊丝、脱模布、缝纫线领域。
