CN101851865A - 超细纤维聚氨酯合成革基布及其制备方法 - Google Patents

超细纤维聚氨酯合成革基布及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超细纤维聚氨酯合成革基布及其制备方法，所述超细纤维聚氨酯合成革基布的组分和重量百分含量包括：尼龙6：15％～58％，弹性聚酯：2％～40％，聚氨酯树脂：30％～56％，所述的弹性聚酯选自热塑性弹性聚酯TPEE或聚对苯二甲酸丙二醇酯中的一种或几种，所述热塑性弹性聚酯TPEE为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为硬段和脂肪族聚醚为软段的线性嵌段共聚物。本发明的合成革基布，具有良好的弹性和回复性，而且易加工，成品尺寸稳定性好。成品基布的纬向弹性远远高于径向，在纬向上比径向上具有明显的回弹性，可以满足客户对超细纤维合成革的单向高回弹性的要求。

Description

超细纤维聚氨酯合成革基布及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种不定岛超细纤维聚氨酯合成革基布及其制造方法，尤其涉及一种单向高弹性的超细纤维聚氨酯合成革基布及其制造方法。
背景技术
超细纤维聚氨酯合成革是继PVC人造革、普通PU合成革后开发的第三代人工皮革，采用了与天然皮革中束状胶原纤维结构和性能相似的束状超细纤维，加工络合成三维网络结构的高密度无纺布，填充以优制形式微孔结构的聚氨酯，经后加工整理而成，其在强度、舒适性和手感上与天然皮革相媲美，甚至在耐化学性、抗皱性、耐磨性、可加工适应性以及质量均一性等方面更优于天然皮革。
目前国内超细纤维聚氨酯合成革主要用于制鞋、服装、箱包、沙发和球类等，随着人们消费观念的转变和超细纤维合成革生产技术的日益完善，加之日、韩等国新产品对国内超纤行业的冲击，国内企业也不断开发出了满足市场需求的新产品。
普通的尼龙基超细纤维聚氨酯合成革，虽然具有一定的弹性和柔软性，但仍然不能满足下游产品对单向上高弹性的要求，例如服装的手肘部位和膝盖部位同时要求柔软和高回弹，以便可以保持服装的设计风格和优美外形。
专利ZL200510023908.5报道，采用聚氨酯为岛相、聚乙烯为海相生产海岛型短纤维，使用这种短纤维可以制造高回弹超细纤维合成革，该发明使用的氨纶纤维具有比重轻、断裂强度高、断裂伸长率高、弹性回复好等优点，但是氨纶在浸渍和甲苯溶海开纤过程中容易粘连，从而会导致超细纤维合成革的产品质量稳定性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种超细纤维聚氨酯合成革基布及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷，以满足市场上对超细纤维聚氨酯合成革在单向上高弹性的特殊要求。
本发明所述的超细纤维聚氨酯合成革基布的组分和重量百分含量包括：
尼龙6             15％～58％
弹性聚酯          2％～40％
聚氨酯树脂        30％～56％
优选的，所述的超细纤维聚氨酯合成革基布的组分和重量百分含量包括：
尼龙6             20％～50％
弹性聚酯          10％～30％
聚氨酯树脂        35％～50％
所述的弹性聚酯选自热塑性弹性聚酯TPEE或聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)中的一种或几种；
所述热塑性弹性聚酯TPEE是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为硬段和脂肪族聚醚为软段的线性嵌段共聚物，各分子链段的重量百分数含量分别为：硬链段占40％～80％，软链段占20％～60％，软链段超过60％则基布太软，保型性不好，低于20％则弹性伸长率不足；
优选的，所述热塑性弹性聚酯TPEE为以PBT为硬段和聚氧化乙烯二醇为软段的弹性聚酯、PBT为硬段和聚氧化丙烯二醇为软段的弹性聚酯或以PBT为硬段和聚四氢呋喃二醇为软段的弹性聚酯中的一种；
所述热塑性弹性聚酯TPEE，可采用文献：宋杰.PBT-PTMG嵌段共聚酯的研究[J].聚酯工业，2008，21(5)：10-13.和何晓东.合成TPEE过程中酯交换工艺的研究[J].精细石油化工进展，2003，4(8)：45-48.报道的方法进行制备，或者采用LG化学公司的产品；
本发明所述的超细纤维聚氨酯合成革基布的制备方法，包括如下步骤：
(1)将尼龙6、热塑性弹性聚酯和低密度聚乙烯共混熔融纺丝，获得海岛型复合短纤维，其中以尼龙6和弹性聚酯为“岛”组分，以低密度聚乙烯为“海”组分，单丝纤度为5～10dtex、长度为35～65mm；
低密度聚乙烯的重量与尼龙6和弹性聚酯总重量的比为40∶60～60∶40；
尼龙6与弹性聚酯的重量比为：15～58∶2～40；
优选的，尼龙6与弹性聚酯的重量比为：20～50∶10～30。
所述低密度聚乙烯的密度为0.910～0.925g/cm3，可采用燕山石化牌号为1I50A的产品；
熔融纺丝温度为145～300℃，优选为150～290℃；
所述共混熔融纺丝为公知的方法，如文献：张大省，王锐.超细纤维生产技术及应用[M].中国纺织出版社，2007.和文献：曲建波.尼龙6/低密度聚乙烯不定岛型海岛纤维生产技术[J].化纤工业，2007，36(6)：44-47.报道的方法，包括依次如下步骤：将尼龙、弹性聚酯和聚乙烯经过混料、熔融挤出、纺丝、上油、牵伸、卷曲、定型和切断等工序。
(2)然后将步骤(1)的岛型复合短纤维，制备成为立体网络状结构的无纺布，再将所述无纺布置于聚氨酯树脂的有机溶液中浸渍，取出并凝固，洗涤，除去有机溶剂，然后萃取抽出其中的低密度聚乙烯，最后进行化学柔软处理、扩幅定型后，即得到具有单向高回弹性的超细纤维聚氨酯合成革基布。
以纯聚氨酯固体计，聚氨酯的负载重量为尼龙6和弹性聚酯总重量的42.8％～127.3％；
所述聚氨酯树脂有机溶液为聚氨酯树脂在有机溶剂N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或脂肪酸二甲基胺(例如：二甲基乳酸胺)中的溶液，其中聚氨酯重量浓度为15％～50％，较好的为25％～35％；
上述步骤为本领域公知的方法，如文献：曲建波.合成革工艺学[M].化学工业出版社，2010.公开的方法，本发明不再赘述，本领域的技术人员可以参照所述文献的报道，将步骤(1)的纤维制备成为超细纤维聚氨酯合成革基布。
本发明提供的超细纤维聚氨酯合成革基布，采用具有高模量高回弹性的弹性聚酯与尼龙混合作为岛相，从而赋予超细纤维合成革优良的弹性，易加工、成品尺寸稳定性好、耐高温染色，而且在浸渍和甲苯溶海开纤过程中，不会发生粘连，产品质量稳定性好。本发明的产品可以满足客户对单向弹性要求较高的特殊要求，用于制备体育用品、家饰品，和服装辅料等。
与现有技术相比，本发明在纺丝时使用了具有高模量高回弹性的弹性聚酯与尼龙共同作为岛相，使得所制得的超细纤维合成革基布具有良好的弹性和回复性，而且易加工，成品尺寸稳定性好。在基布的制造过程中，由于径向上附加有持续张力，而纬向可以自由收缩，使得成品基布的纬向弹性远远高于径向，在纬向上比径向上具有明显的回弹性，可以满足客户对超细纤维合成革的单向高回弹性的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述，通过下列实施例将有助于理解本发明，但不能限制本发明的内容。
实施例1～5所述热塑性弹性聚酯TPEE，均采用文献：宋杰.PBT-PTMG嵌段共聚酯的研究[J].聚酯工业，2008，21(5)：10-13.和何晓东合成TPEE过程中酯交换工艺的研究[J].精细石油化工进展，2003，4(8)：45-48.报道的方法进行制备。
实施例1
将尼龙6(锦纶6切片，中石化巴陵分公司产，下同)、PBT为硬段和聚四氢呋喃二醇为软段的弹性聚酯TPEE(硬段占70％、软段占30％)和低密度聚乙烯(LDPE)(1I50A，燕山石化产，下同)三种切片按重量比为25.3∶21.7∶53的比例混合，真空吸入单螺杆熔融纺丝机进行纺丝(纺丝机各段温度分别为，一段：145℃，二段：190℃，三段：250℃，四段：270℃，五段：285℃，六段：290℃，喷丝口：291℃)，然后经过上油、牵伸、卷曲、定型和切断等工序，制得单丝纤度为7dtex、长度为50mm的海岛型复合短纤维。
将上述短纤维，采用本领域公知的方法，进行开松、除杂、梳理、铺网后，经针刺使纤维交叉缠结，制成克重650g/m2、厚度为2.73mm的无纺布；
将上述的无纺布在多级烫平机中热定型(分为四段：一段：100℃，二段：120℃，三段：128℃，四段：135℃，其他实施例下同)，控制厚度为2.6mm，然后置于聚氨酯树脂溶液中浸渍30min，浸渍温度为30℃；以纯聚氨酯固体计，聚氨酯树脂的负载重量为尼龙6和弹性聚酯总重量的53.9％(占成品基布总重量的35％)；
所述聚氨酯树脂溶液为聚氨酯树脂与N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的溶液，其中聚氨酯重量浓度为25％；
将浸渍了聚氨酯树脂的无纺布用刮刀把多余的聚氨酯浆料刮掉，然后送入重量浓度为60％的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)水溶液中，使聚氨酯树脂凝固，凝固温度为60℃，凝固时间为30min；
再用30℃水洗涤，除去有机溶剂DMF，得到基布半成品；
然后将上述的基布半成品置于甲苯中，萃取抽出其中的低密度聚乙烯，萃取抽出温度为80℃，使基布中的纤维只留下“岛”组分尼龙6和弹性聚酯形成的超细纤维，再用100℃的水将布中残留的甲苯清洗干净；
对上述的制得的超细纤维基布，采用公知的方法，进行化学柔软处理、扩幅定型后，即得到具有单向高回弹性的超细纤维聚氨酯合成革基布。该基布命名为Base1。采用GB/T1040.3-2006标准中的5型试样进行检测，结果如表1。
实施例2
将尼龙6、PBT为硬段和聚氧化乙烯二醇为软段的弹性聚酯TPEE(硬段占40％、软段占60％)和低密度聚乙烯(LDPE)三种切片按重量比为20∶20∶60的比例混合，真空吸入单螺杆熔融纺丝机进行纺丝(纺丝机各段温度分别为，一段：150℃，二段：190℃，三段：250℃，四段：275℃，五段：285℃，六段：292℃，喷丝口：295℃)，然后经过上油、牵伸、卷曲、定型和切断等工序，制得单丝纤度为7dtex、长度为35mm的海岛型复合短纤维。
将上述短纤维，采用本领域公知的方法，进行开松、除杂、梳理、铺网后，经针刺使纤维交叉缠结，制成克重750g/m2、厚度为3.98mm的无纺布。
将上述的无纺布在多级烫平机中热定型，控制厚度为3.0mm，然后置于聚氨酯树脂溶液中浸渍40min，浸渍温度为40℃；以纯聚氨酯固体计，聚氨酯树脂的负载重量为尼龙6和弹性聚酯总重量的92％(占成品基布总重量的46％)；
所述聚氨酯树脂溶液为聚氨酯树脂与N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的溶液，其中聚氨酯重量浓度为35％；
将浸渍了聚氨酯树脂的无纺布用刮刀把多余的聚氨酯浆料刮掉，然后送入重量浓度为30％的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)水溶液中，使聚氨酯树脂凝固，凝固温度为20℃，凝固时间为80min；
再在50℃用水洗涤，除去有机溶剂DMF，得到基布半成品；
然后将上述的基布半成品置于甲苯中，萃取抽出其中的低密度聚乙烯，萃取抽出温度为90℃，使基布中的纤维只留下“岛”组分尼龙6和弹性聚酯形成的超细纤维，再用100℃的水尽量将布中残留的甲苯清洗干净；
对上述的制得的超细纤维基布，采用公知的方法，进行化学柔软处理、扩幅定型后，即得到具有单向高回弹性的超细纤维聚氨酯合成革基布。该基布命名为Base2。采用GB/T1040.3-2006标准中的5型试样进行检测，结果如表1。
实施例3
将尼龙6、PBT为硬段和聚氧化丙烯二醇为软段的弹性聚酯TPEE(硬段占80％、软段占20％)和低密度聚乙烯(LDPE)三种切片按重量比为45∶15∶40的比例混合，真空吸入单螺杆熔融纺丝机进行纺丝(纺丝机各段温度分别为，一段：150℃，二段：190℃，三段：250℃，四段：275℃，五段：285℃，六段：292℃，喷丝口：295℃)，然后经过上油、牵伸、卷曲、定型和切断等工序，制得单丝纤度为5dtex、长度为50mm的海岛型复合短纤维。
将上述短纤维，采用本领域公知的方法，进行开松、除杂、梳理、铺网后，经针刺使纤维交叉缠结，制成克重670g/m2、厚度为2.70mm的无纺布。
将上述的无纺布在多级烫平机中热定型，控制厚度为2.5mm，然后置于聚氨酯树脂溶液中浸渍30min，浸渍温度为30℃；以纯聚氨酯固体计，聚氨酯树脂的负载重量为尼龙6和弹性聚酯总重量的70.0％(占成品基布总重量的41.2％)；
所述聚氨酯树脂溶液为聚氨酯树脂与二甲基乳酸胺的溶液，其中聚氨酯重量浓度为30％；
将浸渍了聚氨酯树脂的无纺布用刮刀把多余的聚氨酯浆料刮掉，然后送入重量浓度为40％的二甲基乳酸胺水溶液中，使聚氨酯树脂凝固，凝固温度为40℃，凝固时间为55min；
再在45℃用水洗涤，除去有机溶剂二甲基乳酸胺，得到基布半成品；
然后将上述的基布半成品置于甲苯中，萃取抽出其中的低密度聚乙烯，萃取抽出温度为80℃，使基布中的纤维只留下“岛”组分尼龙6和弹性聚酯形成的超细纤维，再用100℃的水尽量将布中残留的甲苯清洗干净；
对上述的制得的超细纤维基布，采用公知的方法，进行化学柔软处理、扩幅定型后，即得到具有单向高回弹性的超细纤维聚氨酯合成革基布。该基布命名为Base3。采用GB/T1040.3-2006标准中的5型试样进行检测，结果如表1。
实施例4
将尼龙6、PBT为硬段和聚氧化乙烯二醇为软段的弹性聚酯TPEE(硬段占70％、软段占30％)和低密度聚乙烯(LDPE)三种切片按重量比为42.4∶10.6∶47的比例混合，真空吸入单螺杆熔融纺丝机进行纺丝(纺丝机各段温度分别为，一段：150℃，二段：190℃，三段：250℃，四段：275℃，五段：286℃，六段：288℃，喷丝口：293℃)，然后经过上油、牵伸、卷曲、定型和切断等工序，制得单丝纤度为7dtex、长度为50mm的海岛型复合短纤维。
将上述短纤维，采用本领域公知的方法，进行开松、除杂、梳理、铺网后，经针刺使纤维交叉缠结，制成克重670g/m2、厚度为2.69mm的无纺布。
将上述的无纺布在多级烫平机中热定型，控制厚度为2.5mm，然后置于聚氨酯树脂溶液中浸渍30min，浸渍温度为30℃；以纯聚氨酯固体计，聚氨酯树脂的负载重量为尼龙6和弹性聚酯总重量的100％(占成品基布总重量的50％)；
所述聚氨酯树脂溶液为聚氨酯树脂与N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的溶液，其中聚氨酯重量浓度为30％；
将浸渍了聚氨酯树脂的无纺布用刮刀把多余的聚氨酯浆料刮掉，然后送入重量浓度为50％的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)水溶液中，使聚氨酯树脂凝固，凝固温度为30℃，凝固时间为50min；
再在40℃用水洗涤，除去有机溶剂DMF，得到基布半成品；
然后将上述的基布半成品置于甲苯中，萃取抽出其中的低密度聚乙烯，萃取抽出温度为75℃，使基布中的纤维只留下“岛”组分尼龙6和弹性聚酯形成的超细纤维，再用100℃的水尽量将布中残留的甲苯清洗干净；
对上述的制得的超细纤维基布，采用公知的方法，进行化学柔软处理、扩幅定型后，即得到具有单向高回弹性的超细纤维聚氨酯合成革基布。该基布命名为Base4。采用GB/T1040.3-2006标准中的5型试样进行检测，结果如表1。
实施例5
将尼龙6、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)(壳牌化学产)和低密度聚乙烯三种切片按重量比为30∶20∶50的比例混合，真空吸入单螺杆熔融纺丝机进行纺丝(纺丝机各段温度分别为，一段：150℃，二段：190℃，三段：250℃，四段：275℃，五段：284℃，六段：289℃，喷丝口：292℃)，然后经过上油、牵伸、卷曲、定型和切断等工序，制得单丝纤度为10dtex、长度为65mm的海岛型复合短纤维。
将上述短纤维，采用本领域公知的方法，进行开松、除杂、梳理、铺网后，经针刺使纤维交叉缠结，制成克重395g/m2、厚度为1.87mm的无纺布。
将上述的无纺布在多级烫平机中热定型，控制厚度为1.5mm，然后置于聚氨酯树脂溶液中浸渍30min，浸渍温度为20℃；以纯聚氨酯固体计，聚氨酯树脂的负载重量为尼龙6和弹性聚酯总重量的90.3％(占成品基布总重量的47.4％)；
所述聚氨酯树脂溶液为聚氨酯树脂与N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的溶液，其中聚氨酯重量浓度为30％；
将浸渍了聚氨酯树脂的无纺布用刮刀把多余的聚氨酯浆料刮掉，然后送入重量浓度为50％的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)水溶液中，使聚氨酯树脂凝固，凝固温度为30℃，凝固时间为50min；
再在50℃用水洗涤，除去有机溶剂DMF，得到基布半成品；
然后将上述的基布半成品置于甲苯中，萃取抽出其中的低密度聚乙烯，萃取抽出温度为85℃，使基布中的纤维只留下“岛”组分尼龙6和弹性聚酯形成的超细纤维，再用100℃的水尽量将布中残留的甲苯清洗干净；
对上述的制得的超细纤维基布，采用公知的方法，进行化学柔软处理、扩幅定型后，即得到具有单向高回弹性的超细纤维聚氨酯合成革基布。该基布命名为Base5。采用GB/T1040.3-2006标准中的5型试样进行检测，结果如表1。
比较例1
将尼龙6和低密度聚乙烯(LDPE)两种切片按重量比为50∶50的比例混合，真空吸入单螺杆熔融纺丝机进行纺丝(纺丝机各段温度分别为，一段：150℃，二段：190℃，三段：250℃，四段：275℃，五段：280℃，六段：287℃，喷丝口：290℃)，然后经过上油、牵伸、卷曲、定型和切断等工序，制得单丝纤度为10dtex、长度为65mm的海岛型复合短纤维。
将上述短纤维，采用本领域公知的方法，进行开松、除杂、梳理、铺网后，经针刺使纤维交叉缠结，制成克重450g/m2、厚度为1.80mm的无纺布，将该无纺布在多级烫平机中热定型，控制厚度为1.7mm。其他过程同实施例5。
得到的单向高收缩高弹性的超细纤维聚氨酯合成革基布命名为Base6。采用GB/T1040.3-2006标准中的5型试样进行检测，结果如表1。
表1几种基布的径向与纬向伸长率比较
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   比较例1
  尼龙∶弹性聚酯∶聚乙烯   25.3∶21.7∶53   20∶20∶60   45∶15∶40   42.4∶10.6∶47   30∶20∶50   50∶0∶50
  无纺布克重/(g/m2)   650   750   670   670   395   450
  产品基布中弹性聚酯含量/％   30.0   25.0   14.7   10.0   21.0   0
  产品基布中聚氨酯含量/％   35.0   46.0   41.2   50.0   47.4   47.4
  基布断裂伸长率(径向)/％   107   111   104   103   106   82
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   比较例1
  基布断裂伸长率(纬向)/％   157   162   150   148   153   115

Claims (8)

1.超细纤维聚氨酯合成革基布，其特征在于，组分和重量百分含量包括：
尼龙6                  15％～58％
弹性聚酯               2％～40％
聚氨酯树脂             30％～56％
所述的弹性聚酯选自热塑性弹性聚酯TPEE或聚对苯二甲酸丙二醇酯中的一种或几种，所述热塑性弹性聚酯TPEE是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为硬段和脂肪族聚醚为软段的线性嵌段共聚物。
2.根据权利要求1所述的超细纤维聚氨酯合成革基布，其特征在于，所述的超细纤维聚氨酯合成革基布的组分和重量百分含量包括：
尼龙6                  20％～50％
弹性聚酯               10％～30％
聚氨酯树脂             35％～50％。
3.根据权利要求1所述的超细纤维聚氨酯合成革基布，其特征在于，所述热塑性弹性聚酯TPEE是以PBT为硬段和聚氧化乙烯二醇为软段的弹性聚酯、PBT为硬段和聚氧化丙烯二醇为软段的弹性聚酯或者是以PBT为硬段和聚四氢呋喃二醇为软段的弹性聚酯中的一种。
4.根据权利要求1、2或3所述的超细纤维聚氨酯合成革基布，其特征在于，所述热塑性弹性聚酯TPEE中，各分子链段的重量百分数含量分别为：硬链段占40％～80％，软链段占20％～60％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的超细纤维聚氨酯合成革基布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将尼龙6、热塑性弹性聚酯和低密度聚乙烯共混熔融纺丝，获得海岛型复合短纤维，单丝纤度为5～10dtex、长度为35～65mm；
(2)然后将步骤(1)的岛型复合短纤维，制备成为所述的超细纤维聚氨酯合成革基布。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，低密度聚乙烯的重量与尼龙6和弹性聚酯总重量的比为40∶60～60∶40。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述低密度聚乙烯的密度为0.910～0.925g/cm3。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，熔融纺丝温度为145～300℃。
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