本发明属于聚酰胺材料，具体涉及一种聚酰胺512纤维及其制备方法与应用。
背景技术：
1、聚酰胺纤维是世界上最早投入工业化生产的合成纤维之一，在合成纤维领域具有举足轻重的作用。聚酰胺纤维种类繁多，目前工业化生产及应用最广泛的是聚酰胺6和聚酰胺66为主。主要应用涉及：袜子、蕾丝内衣、束身衣、运动内衣、婚纱礼服、休闲夹克、运动服、风雨衣、冲锋衣、速干衣、防寒服、户外帐篷、睡袋、登山包等领域；而工业丝被广泛应用于如帘子线、传动带、软管、绳索、渔网、轮胎、降落伞等领域。
2、生物基聚酰胺56纤维是采用可再生生物基原料，利用生物技术，制备单体原料，再经聚合得到的生物基聚酰胺材料,聚酰胺56纤维的生产原料由生物法制成，为绿色材料，不依赖于石油资源并且不对环境造成严重的污染，并且能够降低二氧化碳的排放，减少温室效应的产生。与市场现有的石油基聚酰胺相比，除了其原料及原料的加工过程绿色环保外，材料具有更好的力学性能、吸湿快干性(公定回潮率6％更接近棉，普通尼龙的公定回潮率为4-5％)、亲肤性，耐磨性和良好的柔软性以及低温易染特征等。生物基聚酰胺56具有的优异性能适合用在纺织领域，目前在民用长丝、短纤维、工业丝、连续膨体长丝、单丝等领域广泛使用。
3、目前对于长碳链聚酰胺512纤维研究相对较少。
技术实现思路
1、为解决现有技术和产品的不足，本发明提供了一种聚酰胺512纤维及其制备方法和应用，获得了质轻、高强、耐低温、尺寸稳定性好、染色性能好的聚酰胺512全牵伸丝，以及尺寸稳定性好、弹性佳、染色优异、强度高的聚酰胺512加弹丝。
2、本发明在第一个方面提出了一种聚酰胺512纤维，所述聚酰胺512纤维通过聚酰胺512树脂制备获得，所述聚酰胺512树脂通过1,5-戊二胺与十二碳二元酸熔融缩聚制得。优选的，1，5-戊二胺是生物基1，5-戊二胺，生物基1，5-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。所述生物基1，5-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。十二碳二元酸优选通过微生物发酵法获得。由此，该聚酰胺512纤维对环境造成的污染小，能够降低二氧化碳的排放，减少温室效应的产生，适应碳中和发展趋势。
3、于一些实施方式中，所述聚酰胺512树脂的96％硫酸的相对粘度为2.3-3.0。
4、于一些实施方式中，所述聚酰胺512树脂的端氨基含量为30-90mmol/kg。
5、于一些实施方式中，所述聚酰胺512树脂的含水率为200-900ppm。
6、于一些实施方式中，所述聚酰胺512纤维包括未牵伸丝、全牵伸丝、预取向丝、高取向丝、全取向丝、加弹丝、连续膨体变形长丝、单丝、短纤维和工业丝中的至少之一，优选为全牵伸丝或加弹丝。
7、于一些实施方式中，所述聚酰胺512纤维包括大有光聚酰胺512纤维、半消光聚酰胺512纤维与全消光聚酰胺512纤维。
8、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝采用聚酰胺512树脂制备得到，所述聚酰胺512树脂96％硫酸的相对粘度为2.3-3.0，优选为2.4-2.9，更优选为2.5-2.8。
9、于一些实施方式中，所述聚酰胺512树脂的端氨基含量为30-90mmol/kg，优选为35-80mmol/kg，更优选为40-70mmol/kg。
10、于一些实施方式中，所述聚酰胺512树脂的含水率为300-900ppm，优选为400-800ppm，更优选为500-700ppm。
11、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝的熔点为200-220℃、优选为203-215℃，更优选为205-212℃。
12、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝的纤度为5-200dtex，优选为10-150dtex，进一步优选为15-100dtex，更进一步优选为20-80dtex。
13、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝的密度为0.92-1.04g/cm3，优选为0.93-1.03g/cm3，进一步优选为0.94-1.02g/cm3，更进一步优选为0.95-1.01g/cm3。
14、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝的断裂强度为4.5-9.0cn/dtex，优选为4.8-8.5cn/dtex，进一步优选为5.2-8.0cn/dtex，更进一步优选为5.5-7.5cn/dtex。
15、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝在23℃、65％湿度环境中的模量为25-55cn/dtex，优选为28-53cn/dtex，进一步优选为30-50cn/dtex，更进一步优选为33-48cn/dtex。
16、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝在-30℃的模量为30-90cn/dtex，优选为33-80cn/dtex，进一步优选为35-70cn/dtex，更进一步优选为38-65cn/dtex。
17、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝的断裂伸长率为15-55％，优选为18-50％，进一步优选为20-45％，更进一步优选为22-40％。
18、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝的沸水收缩率为9％以下，优选为8％以下，进一步优选为7％以下，更进一步优选为6％以下。
19、于一些实施方式中，所述的聚酰胺512全牵伸丝的染色均匀度灰卡级≥3.5级，优选为≥4.0级，进一步优选为≥4.5级，更进一步优选为≥5.0级。
20、于一些实施方式中，所述的聚酰胺512全牵伸丝的染色双a率为≥95％，优选为≥96％，进一步优选为≥97％，更进一步优选为≥98％。
21、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝的变色耐皂洗色牢度≥3.5级，优选为≥4.0级，进一步优选为≥4.5级，更进一步优选为≥5.0级。
22、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝的沾色耐皂洗色牢度≥3.5级，优选为≥4.0级，进一步优选为≥4.5级，更进一步优选为≥5.0级。
23、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝的干态耐摩擦色牢度≥3.5级，优选为≥4.0级，进一步优选为≥4.5级，更进一步优选为≥5.0级。
24、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝的湿态耐摩擦色牢度≥3.5级，优选为≥4.0级，进一步优选为≥4.5级，更进一步优选为≥5.0级。
25、于一些实施方式中，所述聚酰胺512加弹丝采用聚酰胺512树脂制备得到，所述聚酰胺512树脂的96％硫酸的相对粘度为2.4-2.9，优选为2.5-2.8，更优选为2.6-2.7。
26、于一些实施方式中，所述聚酰胺512树脂的端氨基含量为35-80mmol/kg，优选为40-70mmol/kg，更优选为45-60mmol/kg。
27、于一些实施方式中，所述聚酰胺512树脂的含水率为200-800ppm，优选为300-700ppm，更优选为400-600ppm。
28、于一些实施方式中，所述聚酰胺512加弹丝的沸水收缩率为5％以下，优选为4％以下，进一步优选为3.5％以下，更进一步优选为3％以下。
29、于一些实施方式中，所述聚酰胺512加弹丝的卷曲收缩率为35-60％，进一步优选为38-55％，更进一步优选为42-50％。
30、于一些实施方式中，所述聚酰胺512加弹丝的卷曲稳定度为38-60％，进一步优选为40-55％，更进一步优选为42-50％。
31、于一些实施方式中，所述聚酰胺512加弹丝的染色均匀度灰卡级≥3.5级，优选为≥4.0级，进一步优选为≥4.5级，更进一步优选为≥5.0级。
32、于一些实施方式中，所述的聚酰胺512加弹丝的染色双a率为≥93％，优选为≥94％，进一步优选为≥95％，更进一步优选为≥96％。
33、于一些实施方式中，所述聚酰胺512加弹丝的断裂强度为3.8-7.0cn/dtex，优选为4.0-6.5cn/dtex，进一步优选为4.3-6.0cn/dtex，更进一步优选为4.5-5.5cn/dtex。
34、于一些实施方式中，所述聚酰胺512加弹丝的模量为22.0-48.0cn/dtex，优选为25.0-45.0cn/dtex，进一步优选为28.0-42.0cn/dtex，更进一步优选为30.0-40.0cn/dtex。
35、于一些实施方式中，所述聚酰胺512加弹丝的断裂伸长率为20-45％，优选为22-40％，进一步优选为24-35％，更进一步优选为26-30％；和/或，
36、于一些实施方式中，所述聚酰胺512加弹丝的纤度为10-200dtex，优选为20-150dtex，进一步优选为25-100dtex，更进一步优选为30-80dtex。
37、本发明在第二个方面提出了一种制备上述聚酰胺512纤维的方法，该工艺采用常规聚酰胺6纺丝设备即可值得，无需对纺丝设备进行改造，通过对聚酰胺512纺丝工艺优化，降低生产成本，其次聚酰胺512纺丝低聚物少，纺丝过程中铲板周期短、制成率大大提高，为纺丝企业带来巨大效益。
38、于一些实施方式中，所述方法包括：(1)将聚酰胺512树脂通过螺杆加热至熔融状态，形成聚酰胺512熔体；(2)将所述聚酰胺512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；(3)对挤出的初生纤维进行冷却、上油、拉伸、定型、卷绕，得到所述聚酰胺512全牵伸丝。
39、于一些实施方式中，步骤(1)中，所述聚酰胺512树脂96％硫酸的相对粘度为2.3-3.0，优选为2.4-2.9，更优选为2.5-2.8。
40、于一些实施方式中，步骤(1)中，所述聚酰胺512树脂的端氨基含量为30-90mmol/kg，优选为35-80mmol/kg，更优选为40-70mmol/kg。
41、于一些实施方式中，步骤(1)中，所述聚酰胺512树脂的含水率为300-900ppm，优选为400-800ppm，更优选为500-700ppm。
42、于一些实施方式中，步骤(1)中，所述螺杆采用四区加热：一区温度为180-240℃，优选为190-230℃；二区温度为200-260℃，优选为210-250℃；三区温度为220-280℃，优选为230-270℃；四区温度为240-280℃，优选为250-270℃。
43、于一些实施方式中，步骤(2)中，所述纺丝箱体温度为240-280℃，优选为250-270℃。
44、于一些实施方式中，步骤(2)中，所述纺丝组件压力为10-20mpa，优选为12-18mpa。
45、于一些实施方式中，步骤(3)中，所述冷却的风速优选为0.4-0.6m/s，优选为0.45-0.56m/s，进一步优选为0.48-0.53m/s；风温为16-23℃，优选为17-22℃，进一步优选为18-21℃。
46、于一些实施方式中，步骤(3)中，所述上油为油嘴上油，上油浓度为0.8-1.2wt％，优选为0.9-1.1wt％，进一步优选为0.95-1.05wt％。
47、于一些实施方式中，步骤(3)中，所述拉伸与定型在2对热辊之间进行，拉伸倍数为1.3-5.0，优选为1.5-4.0，进一步优选为1.7-3.5；所述定型的温度为140-200℃，优选为150-190℃，进一步优选为160-180℃。
48、于一些实施方式中，步骤(3)中，所述卷绕成型时的卷绕速度为4200-5500m/min，优选为4400-5300m/min，进一步优选为4600-5100m/min。
49、于一些实施方式中，所述纺丝组件铲板周期为≥8h，优选为≥12h，进一步优选为≥24h。
50、于一些实施方式中，所述聚酰胺512全牵伸丝的制成率为≥95％，优选为≥96％，进一步优选为≥97％。
51、本发明在第三个方面提出了一种制备上述聚酰胺512纤维的方法，该工艺采用常规聚酰胺6纺丝与加弹设备即可制得，无需对纺丝设备进行改造，通过对聚酰胺512纺丝工艺优化，降低生产成本，为纺丝企业带来巨大效益。
52、于一些实施方式中，所述方法包括：(a)将聚酰胺512树脂通过螺杆加热至熔融状态，形成聚酰胺512熔体；(b)将所述聚酰胺512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；(c)对挤出的初生纤维进行冷却、上油、拉伸、卷绕，得到所述聚酰胺512预取向丝；(d)将聚酰胺512预取向丝经导丝器到第一罗拉，在第一热箱中进行热拉伸，采用冷却板冷却定型，通过假捻器、第二罗拉、第三罗拉、网络器，上油，最后卷绕得到聚酰胺512加弹丝。
53、于一些实施方式中，步骤(a)中，所述聚酰胺512树脂96％硫酸的相对粘度为2.4-2.9，优选为2.5-2.8，更优选为2.6-2.7。
54、于一些实施方式中，步骤(a)中，所述聚酰胺512树脂的端氨基含量为35-80mmol/kg，优选为40-70mmol/kg，更优选为45-60mmol/kg。
55、于一些实施方式中，步骤(a)中，所述聚酰胺512树脂的含水率为200-800ppm，优选为300-700ppm，更优选为400-600ppm。
56、于一些实施方式中，步骤(a)中，所述螺杆采用四区加热：一区温度为190-240℃，优选为200-230℃；二区温度为210-260℃，优选为220-250℃；三区温度为230-280℃，优选为240-270℃；四区温度为250-280℃，优选为255-270℃。
57、于一些实施方式中，步骤(b)中，所述纺丝箱体的温度为240-275℃，优选为245-270℃；组件压力为11-20mpa，优选为13-18mpa。
58、于一些实施方式中，步骤(c)中，所述冷却的风速优选为0.42-0.55m/s，优选为0.44-0.52m/s，进一步优选为0.46-0.50m/s，所述冷却的风温为17-23℃，优选为18-22℃，进一步优选为19-21℃。
59、于一些实施方式中，步骤(c)中，所述上油为油嘴上油，所述上油浓度为2.2-2.8wt％，优选为2.3-2.7wt％，进一步优选为2.4-2.6wt％。
60、于一些实施方式中，步骤(c)中，所述拉伸在2个导丝盘之间进行，所述卷绕速度为4000-5000m/min，优选为4100-4700m/min，进一步优选为4200-4500m/min。
61、于一些实施方式中，步骤(d)中，所述热拉伸的倍数为1.2-1.5，优选为1.25-1.44，进一步优选为1.3-1.4。
62、于一些实施方式中，步骤(d)中，所述热拉伸的温度为140-200℃，优选为150-190℃，进一步优选为160-180℃。
63、于一些实施方式中，步骤(d)中，所述假捻器速比d/y为1.4-2.2，优选为1.5-2.0，进一步优选为1.6-1.8。
64、于一些实施方式中，步骤(d)中，所述卷绕的速度为500-800m/min，优选为550-750m/min，进一步优选为600-700m/min。
65、本发明在第四个方面提出了一种上述聚酰胺512纤维在针织或梭织面料中的应用。
1.一种聚酰胺512纤维，其特征在于，所述聚酰胺512纤维通过聚酰胺512树脂制备获得，所述聚酰胺512树脂通过1,5-戊二胺与十二碳二元酸熔融缩聚制得；和/或，所述聚酰胺512树脂的96％硫酸的相对粘度为2.3-3.0；和/或，
2.如权利要求1所述的聚酰胺512纤维，其特征在于，所述聚酰胺512纤维包括未牵伸丝、全牵伸丝、预取向丝、高取向丝、全取向丝、加弹丝、连续膨体变形长丝、单丝、短纤维和工业丝中的至少之一，优选为全牵伸丝或加弹丝。
3.如权利要求1所述的聚酰胺512纤维，其特征在于，所述聚酰胺512纤维包括大有光聚酰胺512纤维、半消光聚酰胺512纤维与全消光聚酰胺512纤维。
4.如权利要求2所述的聚酰胺512纤维，其特征在于，所述聚酰胺512全牵伸丝采用聚酰胺512树脂制备得到，所述聚酰胺512树脂96％硫酸的相对粘度为2.3-3.0，优选为2.4-2.9，更优选为2.5-2.8；和/或，
5.如权利要求4所述的聚酰胺512纤维，其特征在于，所述聚酰胺512全牵伸丝的熔点为200-220℃、优选为203-215℃，更优选为205-212℃；和/或，
6.如权利要求2所述的聚酰胺512纤维，其特征在于，所述聚酰胺512加弹丝采用聚酰胺512树脂制备得到，所述聚酰胺512树脂的96％硫酸的相对粘度为2.4-2.9，优选为2.5-2.8，更优选为2.6-2.7；和/或，
7.如权利要求6所述的一种聚酰胺512纤维，其特征在于，所述聚酰胺512加弹丝的沸水收缩率为5％以下，优选为4％以下，进一步优选为3.5％以下，更进一步优选为3％以下；和/或，
8.一种制备如权利要求4或5所述的聚酰胺512纤维的方法，其特征在于，所述方法包括：
9.一种制备如权利要求6或7所述的聚酰胺512纤维的方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
10.如权利要求1-7中任一项所述的聚酰胺512纤维在针织或梭织面料中的应用。
