CN103339303A - 在多丝弹性纤维中的丝之间具有优异粘合力的聚氨酯纤维及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚氨酯树脂组合物和通过使用该聚氨酯树脂组合物制造的聚氨酯纤维，更具体地，涉及一种含有二烷基磺基琥珀酸盐的聚氨酯树脂组合物、在通过使用该聚氨酯树脂组合物制造的多丝弹性纤维中的丝之间具有优异粘合力的聚氨酯纤维以及其制造方法。

Description

在多丝弹性纤维中的丝之间具有优异粘合力的聚氨酯纤维及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯纤维，更具体地，涉及含有作为添加剂的二烷基磺基琥珀酸盐并且在丝之间具有优异粘合力的弹性多丝聚氨酯纤维及其制造方法。

背景技术

一般地，通过以下方式获得弹性聚氨酯脲纤维：将作为高分子量二醇化合物的多元醇与过量的二异氰酸酯化合物反应以获得在多元醇的两端具有异氰酸酯基团的预聚物(第一聚合物反应物)，将预聚物溶解在合适的溶剂中，加入二胺或二醇系增链剂，将混合物与诸如一元醇或单胺等链终止剂反应以获得聚氨酯脲纺丝溶液，以及干或湿纺聚氨酯脲。

弹性聚氨酯脲纤维由于它的诸如优异弹性性能和回弹性能等固有特性而用于各种应用，并且其应用范围在继续扩大，因而需要具有新的其他特性的弹性聚氨酯脲纤维。

弹性纤维用于游泳衣、内衣、外套、长袜和尿布等，并且根据预期用途与尼龙和涤纶等一起用于针织物。当由多丝构成的弹性纤维在丝之间具有低的粘合力时，由于针织机中的摩擦可能会降低丝的会聚度，导致纱线断裂或在织物上出现条纹。

发明内容

技术问题

因此，为了解决在现有技术中出现的上述问题，完成了本发明，本发明的目的是提供一种由于将二烷基磺基琥珀酸盐加到聚氨酯聚合物中而在丝之间具有优异粘合力的弹性纤维。

技术方案

本发明提供了一种在丝之间具有优异粘合力的弹性多丝聚氨酯纤维，所述聚氨酯纤维含有0.01～10wt％的由下式1表示的二烷基磺基琥珀酸盐或磺基琥珀酸二烷基酯：

式1

其中R₁和R₂相同或不同并且每一个独立地是氢或具有1～30个碳原子的烷基，M⁺是H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺或NH4⁺系阳离子。

本发明还提供了一种用于制造在丝之间具有优异粘合力的弹性多丝聚氨酯纤维的方法，所述方法包括以下步骤：将有机二异氰酸酯与二醇反应以制备聚氨酯前体，将聚氨酯前体溶解在有机溶剂中以获得聚氨酯前体溶液，然后将聚氨酯前体溶液与二胺和单胺反应以制备聚氨酯溶液；以及将按聚氨酯聚合物的重量计0.01～10wt％量的二烷基磺基琥珀酸盐加到聚氨酯溶液中以获得混合物，并且纺丝所述混合物。

有益效果

根据本发明的斯潘德克斯弹性纤维(Spandex)可以提供在保持聚氨酯的诸如白度、握裹力、抗扯强度、破裂强度和弹性性能等固有特性的同时在丝之间具有优异粘合力的弹性纱线。

具体实施方式

以下，将进一步详细说明本发明。

根据本发明实施方案的斯潘德克斯弹性纤维含有按聚氨酯聚合物的重量计0.01～10wt％量的二烷基磺基琥珀酸盐(酯)。这种斯潘德克斯弹性纤维在保持聚氨酯的固有特性的同时增大了丝之间的粘合力，因而可以应用于包括内衣、运动服和日装的各种服装。

根据本发明的斯潘德克斯弹性纤维是一种由纤维形成物质制造的纤维，该纤维形成物质是含有至少85wt％的嵌段聚氨酯的长链合成聚合物。具体地，纺成斯潘德克斯弹性纤维的聚合物是含有氨基甲酸酯键的共聚物。用来制造斯潘德克斯弹性纤维的聚氨酯聚合物通过以下方式来制备：将有机二异氰酸酯与聚合物二醇反应以制备聚氨酯前体，将聚氨酯前体溶解在有机溶剂中，然后将聚氨酯前体与二胺和单胺反应。

用于本发明的有机二异氰酸酯的例子包括二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、亚丁基二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯、亚甲基-双(4-苯基异氰酸酯)、2，4-甲苯二异氰酸酯、亚甲基-双(4-环己基异氰酸酯)、异佛尔酮二异氰酸酯、四亚甲基-对苯二甲基二异氰酸酯以及它们的混合物。

用于本发明的聚合物二醇的例子包括聚四甲基醚二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇等。用于本发明的二胺充当增链剂，其例子包括乙二胺、丙二胺、肼、1，4-环己二胺、氢化间苯二胺(HPMD)和2-甲基戊二胺(MPMD)等。优选地，增链剂是乙二胺、1，3-丙二胺和1，4-环己二胺中的一种或多种，并且任选地与HPMD、MPMD和/或1，2-丙二胺混合。另一方面，用于本发明的单胺充当链终止剂，其例子包括二乙胺、单乙醇胺、二甲胺等。

用于本发明的二烷基磺基琥珀酸盐由下式1表示，并且特别是在纺丝聚氨酯溶液以制造聚氨酯纤维之前以0.01～10wt％、更优选0.5-5wt％的量与聚氨酯溶液混合。如果二烷基磺基琥珀酸盐的使用量小于0.01wt％，那么丝之间的粘合力将不够，如果二烷基磺基琥珀酸盐的使用量大于10wt％，那么聚氨酯聚合物中的次级键将增加而改变聚氨酯聚合物的特性。

式1

其中R₁和R₂相同或不同并且每一个独立地是氢或具有1～30、优选4～18个碳原子的烷基，M⁺是H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺或NH4⁺系阳离子。

式1的二烷基磺基琥珀酸盐的例子包括二异丁基磺基琥珀酸钠、二辛基琥珀酸钠、二己基磺基琥珀酸钠、二戊基磺基琥珀酸钠和二环己基磺基琥珀酸钠。更优选地，二烷基磺基琥珀酸盐是二辛基磺基琥珀酸钠或二己基磺基琥珀酸钠。

以下，将结合实施例进一步详细说明本发明。然而，应当理解的是，这些实施例仅是用于说明的目的，而不是要限制本发明的范围。

在下面的实施例和比较例中提到的聚氨酯纱线的物理性质按下面的方式进行测量。

o韧度和伸长率：使用MEL装置以100cm/min的拉伸速率对10cm的样品进行测量。

在此，测量韧度和断裂伸长率，并且还测量纱线的200％模量，也就是增长200％纱线时在纱线上的负荷。

o最大拉伸率(Max DR)

将第一辊设定为50rpm，第二辊的电源关闭，将第三辊和第四辊分别设定为200rpm和180rpm。将纱线缠绕在第一辊上一次，穿过第二辊，在第三辊上缠绕八次。纱线没有穿过陶瓷导纱器。经过上述设定以后，检查1分钟是否出现纱线断裂。在没有出现纱线断裂后1分钟，将第三辊和第四辊的转速增大2rpm。如果30秒后在第三辊上216rpm时出现纱线断裂，那么把215当作纱线的值，如果纱线断裂在30秒前出现，那么把214当作纱线的值。在值为215的情况下，Max DR用215/50来计算。Max DR值越高，表示伸长率越高。

o丝之间的粘合力

这一项是用于测量纱线的丝之间的粘合力。通过指尖将丝从纱线分离，当丝的长度为约1cm或更长时，将丝施加到测量装置(LENZING，PODYN 400；用于测量短纤维纱的纤维的抗拉强度的装置)上。当达到一定的负荷时，将该负荷确定为丝之间的粘合值。一般地，在30秒内读出负荷值。

因为测量的误差范围很大，所以要进行10次测量，并且对排除最大值和最小值后的各值求平均。

o丝和金属之间的粘合力

通过检查由于在针织过程中的摩擦导致的丝分裂来测量纱线丝之间的粘合力。因为在操作过程中的张力会导致纱线断裂，所以随着纤度增高，丝之间的粘合力是应当控制的重要项。

准备每个具有30cm长度的五个纱线样品，并且将其连接到摩擦粘合设备上。在其中五个样品处于相同拉伸比的状态下，将纱线样品施加到各个针织针上，并且针织针往复运动五次以将同样的摩擦施加到五个纱线样品上。在五次往复运动后，检查对每个纱线样品施加摩擦的那侧，如果在所有五个样品中没有观察到在该侧上的丝的分裂，那么针织针再进行五次往复运动。然后，如果在五个样品中的任一个中观察到了丝的分裂，那么纱线抵抗摩擦的粘合力确定为10次。因此，纱线抵抗摩擦的粘合力为针织针往复运动的次数，并且随着往复运动的次数增加，丝抵抗摩擦的粘合力被评价为更高。

实施例1

通过将2328g的聚四甲基醚二醇(分子量：1800)与518g的4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯混合来制备多元醇。所用的增链剂为以摩尔比80mole％∶20mole％混合的乙二胺和1，2-二氨基丙烷。所用的链终止剂为二乙胺。所用的增链剂和链终止剂之比为10∶1，所用的胺制备成具有7mole％的总胺浓度。所用的溶剂为二甲基乙酰胺。按聚合物的固体含量计，将1.5wt％的亚乙基-双(氧亚乙基)双-(3-(5-叔丁基-4-羟基-间甲苯基)-丙酸酯)、0.5wt％的5，7-二-叔丁基-3-(3，4-二甲基苯基)-3H-苯并呋喃-2-酮、1wt％的1，1，1′，1′-四甲基-4，4′-(亚甲基-二-对亚苯基)-二-氨基脲、1wt％的聚(甲基丙烯酸N，N-二乙基-2-氨基乙基酯)、0.1wt％的二氧化钛和0.5wt％的二辛基磺基琥珀酸盐作为添加剂加到多元醇中，并混合以获得聚氨酯脲纺丝溶液。

在900m/min的速度、270℃的温度下干纺上述获得的纺丝溶液，制造具有40旦尼尔(denier)的3-丝聚氨酯脲弹性纱线。对所制造的弹性纱线的物理性质进行评价，评价结果示于下表1中。

实施例2

除了二辛基磺基琥珀酸盐的加入量为1.0wt％外，按与实施例1中所述的相同方式获得纺丝溶液。在900m/min的速度、270℃的温度下干纺纺丝溶液，制造具有40旦尼尔直径的3-丝聚氨酯脲弹性纱线。对所制造的弹性纱线的物理性质进行评价，评价结果示于下表1中。

实施例3

除了二辛基磺基琥珀酸盐的加入量为2.0wt％外，按与实施例1中所述的相同方式获得纺丝溶液。在900m/min的速度、270℃的温度下干纺纺丝溶液，制造具有40旦尼尔直径的3-丝聚氨酯脲弹性纱线。对所制造的弹性纱线的物理性质进行评价，评价结果示于下表1中。

实施例4

除了未添加二辛基磺基琥珀酸盐外，按与实施例1中所述的相同方式获得纺丝溶液。在900m/min的速度、270℃的温度下干纺纺丝溶液，制造具有40旦尼尔直径的3-丝聚氨酯脲弹性纱线。对所制造的弹性纱线的物理性质进行评价，评价结果示于下表1中。

表1

Claims (4)

1.一种在丝之间具有优异粘合力的弹性多丝聚氨酯纤维，所述聚氨酯纤维含有0.01～10wt%的由下式1表示的二烷基磺基琥珀酸盐：

式1

其中R₁和R₂相同或不同并且每一个独立地是氢或具有1～30个碳原子的烷基，M⁺是H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺或NH4⁺系阳离子。

2.根据权利要求1所述的弹性多丝聚氨酯纤维，其中所述二烷基磺基琥珀酸盐基于含有85wt%或更多的嵌段聚氨酯的聚合物或热塑性聚氨酯，所述二烷基磺基琥珀酸盐精细地分散在将要分布的纤维的表面中或表面上，使得丝之间的粘合力增大。

3.一种用于制造在丝之间具有优异粘合力的弹性多丝聚氨酯纤维的方法，所述方法包括以下步骤：

将有机二异氰酸酯与二醇反应以制备聚氨酯前体，将聚氨酯前体溶解在有机溶剂中，然后将聚氨酯前体溶液与二胺和单胺反应以制备聚氨酯溶液；以及

将按聚氨酯聚合物的重量计0.01～10wt%量的二烷基磺基琥珀酸盐加到聚氨酯溶液中以获得混合物，并且纺丝所述混合物。

4.一种使用弹性多丝聚氨酯纤维制造的针织混纺织物，所述弹性多丝聚氨酯纤维通过权利要求3所述的方法制造并且在丝之间具有增大的粘合力。