CN101701363B

CN101701363B - 一种差别化氨纶纤维的生产方法及氨纶纤维

Info

Publication number: CN101701363B
Application number: CN2009101865421A
Authority: CN
Inventors: 束成平; 盛磊; 牛永亮; 鲜毅; 李恒; 顾金根; 陈克松
Original assignee: Sinochem International Suzhou New Material R&D Co Ltd
Current assignee: Sinochem Environmental Protection Chemicals Taicang Co Ltd
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: CN101701363A

Abstract

本发明涉及一种差别化氨纶纤维的生产方法及氨纶纤维，所述方法是使聚四亚甲基醚二醇与二异氰酸酯反应生成聚氨基甲酸酯，然后由聚氨基甲酸酯纺丝得到氨纶纤维，其中，聚四亚甲基醚二醇的数均分子量为1500～2500，分子量分布为1.1～1.8。本发明可获得性能全面提升的氨纶丝，有利于高档化、个性化氨纶织物的开发。本发明氨纶纤维数均分子量在15万至20万之间，分子量分布为1.6～1.8，综合性能优良，市场前景广阔。

Description

一种差别化氨纶纤维的生产方法及氨纶纤维

技术领域

本发明涉及一种氨纶纤维的生产方法及其所得氨纶纤维。

背景技术

氨纶是一种综合性能优异的化学合成纤维，其伸长率大，弹性回复率高，弹性模量低，耐疲劳性好，强度较低，密度小，耐腐蚀、耐晒、耐热、耐光、抗老化，对染料有良好的亲和力，染色性好，无论采用分散性、酸性或复合性还是金属性染料均可染色均匀。合成氨纶的主要原料为四氢呋喃聚合物(PTMEG)，其常用中文名称有聚四甲撑醚二醇、四氢呋喃均聚醚以及聚四亚甲基醚二醇等。PTMEG是一种端伯羟基的聚醚二醇，常温下为白色、蜡状的固体，熔化后为透明无色液体。

现有技术中，氨纶生产以PTMEG为原料，包括聚合、纺丝及后处理等过程。生产工艺按纺丝工艺不同分为干法纺丝、湿法纺丝、熔融挤压纺丝和化学反应纺丝。干法纺丝技术成熟、约占总产量的80％；湿法纺丝是主要纺丝方法之一；化学反应纺丝是美国环球公司的专利技术；熔融挤压纺丝是近年新兴的氨纶纺丝技术。受氨纶生产技术的限制，现有的氨纶产品大部分为通用品种，品种少、规格不全，用途不广，缺乏市场竞争力，因此，开发具有高性能、多功能、多用途的氨纶纤维具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种氨纶纤维的生产方法，以获得更高性能的差别化氨纶纤维。

本发明同时还要提供一种采取上述生产方法得到的氨纶纤维。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：

一种氨纶纤维的生产方法，其使聚四亚甲基醚二醇与二异氰酸酯反应生成聚氨基甲酸酯，然后由所述聚氨基甲酸酯纺丝得到所述氨纶纤维，其中，所述聚四亚甲基醚二醇的数均分子量为1500～2500，分子量分布为1.1～1.8。

根据本发明，所述的聚四亚甲基醚二醇的数均分子量优选为1800～2000，分子量分布优选为1.4～1.5，且其中钨离子重量含量在10ppm以下。所述二异氰酸酯优选为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。

本发明所述生产方法具体可以通过用半连续、连续生产工艺来实现，纺丝可以采用现有技术中的任意纺丝方法例如干法纺丝。根据本发明方法的一个具体方面，所述生产方法具体包括如下步骤：

(1)、预聚合：按摩尔比1∶1.6～2.0将所述聚四亚甲基醚二醇和二异氰酸酯加入到反应釜中进行连续聚合，在温度55℃～75℃下反应3～7小时得到预聚物，然后加入溶剂以溶解所述的预聚物得到预聚物溶液；

(2)、聚合：将预聚物溶液和混合胺连续不断地加入螺杆挤压动态混合器和静态混合器内进行扩链反应，其中，预聚物与混合胺的摩尔比为1∶1.0～1.05，所述扩链反应在温度0℃～30℃下进行40～90分钟，得到含有聚氨基甲酸酯的混合液；

(3)、纺丝：将含有聚氨基甲酸酯的混合液输送至纺丝设备进行干法纺丝得到所述的氨纶纤维。

优选地，步骤(1)中，溶剂优选为N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)。步骤(2)中，扩链反应在温度5℃～15℃下进行，且控制所述混合液的固含量为30％～40％。所述混合胺可以为乙二胺、丙二胺、戊二胺以及二乙胺中的两种或多种的混合物。

本发明采取的另一技术方案是：一种氨纶纤维，其数均分子量在15万～20万之间，分子量分布为1.6～1.8。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明可获得性能全面提升的差别化氨纶丝，有利于高档化、个性化氨纶织物的开发。

具体实施方式

本发明中，作为原料的PTMEG可以直接商购或自行制备。PTMEG的一种优选制备工艺是使四氢呋喃在含钨杂多酸催化剂的存在下，在反应釜内连续聚合得到。通过控制反应时间、反应温度以及催化剂加入量就可以调整所得PTMEG的分子量与分子量分布。在一个具体的实例中，反应时间控制为15h，反应温度在60℃左右，催化剂加入量为总体积的30％左右时，可得到数均分子量在1800左右，分子量分布1.1的PTMEG。

下面结合具体的实施例，对本发明进行详细的说明。

实施例1

按照本实施例的氨纶纤维的生产方法，采取连续聚合干法纺丝工艺，具体包括如下步骤：

(1)、将摩尔比为1.67∶1的MDI和PTMEG(分子量1800，分子量分布1.4)通过齿轮泵连续出料，两种物料出料流量分别为138kg/h、32kg/h。两股物料通过混合器进行混合后，开始升温、反应，反应在管道内进行，反应段管道夹套水温为70℃，经过4h反应后，通过45℃夹套水将物料降温后送至预聚物储罐中。预聚物储罐中物料通过齿轮泵连续送至混合器中与DMAC进行混合，两股物料流量均为170kg/h，混合后物料送入PPS储罐中，进行搅拌混合并通过20℃夹套水冷却。

(2)、PPS储罐物料通过齿轮泵连续送入扩链反应器中与混合胺(乙二胺75％，丙二胺5％，二乙胺20％)充分混合，进行扩链反应，PPS与混合胺流量分别为340kg/h、220kg/h。扩链反应器夹套温度为35℃～37℃。经40min扩链反应后，物料通过齿轮泵送入原液储罐中。原液通过齿轮泵连续送入混合器中与抗氧化剂进行混合，混合后物料进入氨纶原液储罐中。

(3)、将氨纶原液储罐中的混合液送至纺丝槽，经过过滤、脱泡，由N₂压送，增压泵增压后，通过计量泵吐出混合液在纺丝组件中经过滤，分配至喷丝板喷出，在纺丝甬道中蒸发除去溶剂后，凝固成氨纶丝，再经导丝、上油，在卷绕机上卷成一定重量的丝卷。

氨纶丝存放24小时后，经过仪器检测氨纶丝性能指标见表1。

表1

实施例2

按照本实施例的氨纶纤维的生产方法，采取半连续聚合、干法纺丝工艺，具体包括如下步骤：

(1)、将摩尔比为1.8∶1的MDI和PTMEG(分子量1800，分子量分布1.4)通过齿轮泵加入反应器内，45℃下搅拌混合1小时后，升温至70℃，开始反应，4小时后反应结束，通入冷却水，将预聚物冷却至50℃以下，加入DMAC将预聚物溶解得到预聚物溶液，后通过齿轮泵将预聚物溶液输送至预聚物溶液储槽，储存4小时。

(2)、按比例将预聚物溶液和浓度为4％的混合胺(乙二胺78％，丙二胺2％，二乙胺20％)分别以202kg/h、256kg/h的流量连续加入螺杆挤压动态混合器和静态混合器内进行反应，反应温度控制在8℃，时间40分钟，得到含有聚氨基甲酸酯的混合液，混合液固含量为35％，粘度为3500P(20℃)，将含有聚氨基甲酸酯的混合液送至混合液储槽，静置存放30小时。

(3)、将储罐中的含有聚氨基甲酸酯的混合液送至纺丝槽，经过过滤、脱泡，由N₂压送，增压泵增压后，通过计量泵吐出混合液在纺丝组件中经过滤，分配至喷丝板喷出，在纺丝甬道中蒸发除去溶剂后，凝固成氨纶丝，再经导丝、上油，在卷绕机上卷成一定重量的丝卷。

氨纶丝存放24小时后，经过仪器检测氨纶丝性能指标见表2。

表2

实施例3

按照本实施例的氨纶纤维的生产方法如下：

(1)、将摩尔比为2∶1的MDI和PTMEG(分子量为1800，分子量分布为1.4)通过齿轮泵加入反应器内，45℃下搅拌混合1小时后，升温至70℃，开始反应，4小时后反应结束，通入冷却水，将预聚物冷却至50℃以下，加入N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)将预聚物溶解得到预聚物溶液，通过齿轮泵将预聚物溶液送至预聚物溶液储槽，储存4小时。

(2)、按比例将预聚物溶液和浓度为4％的混合胺(乙二胺75％，丙二胺5％，二乙胺20％)分别以180kg/h、200kg/h的流量连续加入到螺杆挤压动态混合器和静态混合器内进行反应，反应温度控制在10℃，时间40分钟，得到含有聚氨基甲酸酯的混合液，混合液固含量为39.4％，粘度为3000P(20℃)，将混合液输送至混合液储槽，静置存放30小时。

(3)、将储罐中的混合液输送至纺丝槽，经过过滤、脱泡，由N₂压送，增压泵增压后，通过计量泵吐出混合液，在纺丝组件中经过滤，分配至喷丝板喷出，在纺丝甬道中蒸发除去溶剂后，凝固成氨纶丝，再经导丝、上油，在卷绕机上卷成一定重量的丝卷。

氨纶丝存放24小时后，经过仪器检测氨纶丝性能指标见表3。

表3

实施例4

按照本实施例的氨纶纤维的生产方法包括如下步骤：

(1)、将摩尔比为1.8∶1的MDI和PTMEG(分子量1802，分子量分布1.42)通过齿轮泵加入反应器内，45℃下搅拌混合1小时后，升温至70℃，开始反应，4小时后反应结束，通入冷却水，将预聚物冷却至50℃以下，加入DMAC将预聚物溶解，溶解完成后通过齿轮泵将预聚物溶液送至预聚物溶液储槽，储存4小时。

(2)、按比例将预聚物溶液和浓度为4％的混合胺(乙二胺74％，戊二胺6％，二乙胺20％)分别以150kg/h、185kg/h的流量连续加入螺杆挤压动态混合器和静态混合器内进行反应，反应温度控制在10℃，时间40分钟，得到含有聚氨基甲酸酯的混合液，混合液固含量为38.5％，粘度为3256P(20℃)，将含有聚氨基甲酸酯的混合液送至混合液储槽，静置存放30小时。

(3)、将储罐中的含有聚氨基甲酸酯的混合液送至纺丝槽，经过过滤、脱泡，由N2压送，增压泵增压后，通过计量泵吐出混合液在纺丝组件中经过滤，分配至喷丝板喷出，在纺丝甬道中蒸发除去溶剂后，凝固成氨纶丝，再经导丝、上油，在卷绕机上卷成一定重量的丝卷。

氨纶丝存放24小时后，经过仪器检测氨纶丝性能指标见表4。

表4

对比例

按照本实施例的氨纶丝的生产方法基本同实施例1，不同的是，本发明所用原料物质PTMEG的分子量为1800，分子量分布为1.8，所生产的氨纶丝性能指标见表5。

表5

通过比较实施例1-4与对比例可见，本发明生产方法所得氨纶丝的各项性能均得到了大幅提升，有利于开发高档化、个性化的氨纶织物。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不违背本发明初衷的前提下，本领域技术人员对本发明技术方案的修改和改进，均应在本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims

1.一种氨纶纤维的生产方法，其使聚四亚甲基醚二醇与二异氰酸酯反应生成聚氨基甲酸酯，然后由所述聚氨基甲酸酯纺丝得到所述氨纶纤维，其特征在于：所述聚四亚甲基醚二醇的数均分子量为1500～2500，分子量分布为1.1～1.8，该生产方法包括如下步骤：

(2)、聚合：将所述预聚物溶液和混合胺连续不断地加入螺杆挤压动态混合器和静态混合器内进行扩链反应，其中，预聚物与混合胺的摩尔比为1∶1.0～1.05，所述扩链反应在温度0℃～30℃下进行40～90分钟，得到含有聚氨基甲酸酯的混合液；

(3)、纺丝：将所述含有聚氨基甲酸酯的混合液输送至纺丝设备进行干法纺丝得到所述的氨纶纤维。

2.根据权利要求1所述的氨纶纤维的生产方法，其特征在于：所述的聚四亚甲基醚二醇的数均分子量为1800～2000。

3.根据权利要求1所述的氨纶纤维的生产方法，其特征在于：所述的聚四亚甲基醚二醇的分子量分布为1.4～1.5。

4.根据权利要求1所述的氨纶纤维的生产方法，其特征在于：所述的聚四亚甲基醚二醇中钨离子重量含量在10ppm以下。

5.根据权利要求1所述的氨纶纤维的生产方法，其特征在于：步骤(1)中，所述溶剂为N，N-二甲基乙酰胺。

6.根据权利要求1所述的氨纶纤维的生产方法，其特征在于：步骤(2)中，扩链反应在温度5℃～15℃下进行。

7.根据权利要求1所述的氨纶纤维的生产方法，其特征在于：控制所述混合液的固含量为30％～40％。

8.根据权利要求1所述的氨纶纤维的生产方法，其特征在于：所述混合胺为乙二胺、丙二胺、戊二胺和二乙胺中的两种或多种的混合物。

9.一种权利要求1所述生产方法生产得到的氨纶纤维，其特征在于：所述氨纶纤维的数均分子量在15万～20万之间，分子量分布为1.6～1.8。