CN103696038B - 一种易染氨纶纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种易染氨纶纤维及其制备方法，包括以下步骤：(1)将原料聚四亚甲基醚二醇和4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯混合反应得到预聚物，向预聚物中快速加入二甲基乙酰胺形成溶液；(2)将白炭黑进行特殊的表面处理，再加入到预聚物溶液中进行反应，得到白炭黑分布均匀的低聚物溶液；(3)低聚物溶液与混合二胺扩链剂反应，形成聚合物溶液；(4)加入助剂浆料后，经过搅拌、熟化制备纺丝原液，纺丝后形成易染氨纶纤维。本发明易染氨纶纤维及制备方法，解决了氨纶纤维不易上色的难题，提高了氨纶纤维的平滑性、退绕性、上油均一性。

Description

一种易染氨纶纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及功能性化学纤维及其制造方法技术，具体为一种易染氨纶纤维的制备方法技术。

背景技术

氨纶是一种聚氨酯弹性纤维，被称为“面料味精”，行业内更有“无氨不成布”之说法，可见氨纶是提升面料品质的关键因素之一。但是氨纶纤维在染色过程中，难以着色，这主要是由氨纶纤维的高聚物结构所引起的，其高聚物结构由硬段和软段组成，硬段极性强，但染料难以进入，软段极性弱，但对染料分子的作用力差，所以氨纶纤维着色困难，色牢度低。随着国民生活水平的不断提升，消费者的审美观念不断提高，对服装的色彩要求也越来越高，那么开发一种易染氨纶纤维就日趋重要。

目前已有关于易染氨纶纤维生产方面的专利技术，如中国专利961159911.X，200710015248.5，都是基于引入叔氨基以提供染料酸座，达到提升染色效果的目的。961159911.X介绍了一种在分子链末端引入酸座的方法，但是由于受限于分子量的要求，添加量有限，起到的印染效果一般。200710015248.5引入一种带酸座的扩链剂，但容易包埋在硬段微区中，或受到回弹要求的限制，添加量有限，也达不到很好的印染效果。此外，以上两种方法缩小了染料选择的范围，给印染工序带来诸多不便。因此，需要开发一种生产易染氨纶纤维的新技术，以满足印染领域的要求。

发明内容

技术问题：针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是设计一种易染氨纶纤维的制造方法。该制造方法的实施过程稳定，制备的氨纶纤维易上色、色牢度高，且拓宽了氨纶纤维染料的选择范围，提高了氨纶纤维的平滑性、退绕性、上油均一性。该易染氨纶纤维制造工艺成熟，不需要特殊设备，便于工业化实施。

技术方案：本发明的易染氨纶纤维质量百分比组成为：

所述的成纤聚合物为由聚四亚甲基醚二醇和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯预聚合后，将白炭黑进行表面处理，再加入到预聚物溶液中进行反应，得到白炭黑分布均匀的低聚物溶液，低聚物溶液再与混合二胺扩链剂反应得到成纤聚合物。

所述的白炭黑为介孔白炭黑，粒径为100～200nm，所述的抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑，抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷，润滑剂为硬脂酸镁，消光剂为二氧化钛。

本发明易染氨纶纤维的制备方法包括以下步骤：

1)将原料聚四亚甲基醚二醇和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯混合，在75～90℃反应100～120min，制备得到预聚物，其中4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四亚甲基醚二醇的摩尔比为(1.80～2.00)：1；

2)用改性的硅油对白炭黑经行表面处理：将白炭黑浸渍在改性硅油中，对白炭黑进行改性，所使用改性的硅油占白炭黑的质量百分比为1.0～10.0%；

3)将改性后的白炭黑与所述预聚物反应，参与反应的异氰酸酯基占预聚物异氰酸酯基总量的0.1～2%，快速搅拌，得到白炭黑均匀分布的低聚物溶液；

4)制备混合二胺扩链剂：将乙二胺、丁二胺中的一种或两种，溶解入溶剂N，N-二甲基乙酰胺，形成质量百分比浓度为1.00～8.00%的混合二胺扩链剂；

5)将所述的混合二胺扩链剂加入到所述的低聚物溶液中并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸酯基的摩尔数比为(0.90～1.30)：1，进行反应，形成质量百分比浓度为35～45%的聚合物溶液；

6)制备助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂加入到N，N-二甲基乙酰胺中并研磨20～40小时，形成质量百分比浓度为30～40%的助剂浆料；

7)将所述的助剂浆料加至所述的聚合物溶液中，经30～40小时搅拌熟化，通过干法纺丝，形成易染氨纶纤维。

所述改性的硅油对白炭黑经行表面处理，

1)采用的改性硅油具有如下的分子式，

R，为带伯胺基的侧链，为-CH2CH2NHCH2CH3、-CH2NHCH2CH3或-CH2CH2NHCH3中的一种；分子量3000～6000g/mol，R为CH₃或CH₂CH₃；

2)干燥白炭黑，抽真空至0.0001～0.1个标准大气压，在100～120℃下干燥4～6小时；

3)带电处理：用电子喷枪喷射干燥后的白炭黑使白炭黑带电，将带电后的白炭黑加入到改性硅油中，剧烈搅拌，其中改性硅油与白炭黑的质量比为(50～100)：1；

4)将上述的白炭黑与改性硅油的溶液在300～350℃进行干燥处理，得到表面处理的白炭黑。

有益效果：与现有技术相比，本发明通过利用介孔白炭黑的强吸附性不仅提升氨纶纤维在染料中的染色性和染色色牢度，而且对分散性染料、酸性染料等都有很好的适应性，拓宽了染料类别的选择性。经过带电处理后，再进行表面处理，纳米粒子之间的隔离性更好。表面处理采用改性硅油，侧链仲氨基与异氰酸酯基反应，起到固定纳米粒子的作用，进一步提高纳米粒子的分散性。白炭黑也能够改善氨纶纤维的表面特性，减弱纤维与纺丝器件的摩擦，提高均一性，而且提高了丝饼中纤维之间的隔离性，提高丝饼的退绕性。白炭黑与氨纶油剂具有很好的相容性，也能进一步提高纤维上油的均一性。本发明制造工艺成熟，对设备没有特殊要求，工业化实施容易，功能材料成本低廉，便于推广。

具体实施方式

实施例1：

第一步：表面处理白炭黑的制备

1)改性硅油具有如下的分子式，R’为-CH2CH2NHCH2CH3，R为CH₃；分子量5000g/mol。

2)干燥白炭黑，抽真空至0.0001个标准大气压，在120℃下干燥6小时；

3)带电处理：用电子喷枪喷射干燥后的白炭黑使白炭黑带电，将带电后的白炭黑加入到改性硅油中，剧烈搅拌，其中改性硅油与白炭黑的质量比为50：1；

4)将上述的白炭黑与改性硅油的溶液在320℃进行干燥处理，得到表面处理的白炭黑。

第二步：成纤聚合物的制备

1)将原料聚四亚甲基醚二醇和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯混合，在90℃反应120min，制备得到预聚物，其中4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四亚甲基醚二醇的摩尔比为1.80：1；

2)将改性后的白炭黑与预聚物反应，消耗的异氰酸酯基占异氰酸酯基总量的0.5%，快速搅拌，得到白炭黑均匀分布的低聚物溶液；

3)制备扩链剂混合物溶液：将乙二胺、丁二胺中的一种或两种，溶解入溶剂N，N-二甲基乙酰胺，形成质量百分比浓度为7.00%的扩链剂混合物溶液；

4)将所述的扩链剂混合物溶液中加入到所述的低聚物溶液中并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸酯基的摩尔数比为1.06：1，进行反应，形成质量百分比浓度为35%的聚合物溶液。

第三步：助剂浆料制备

将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂、成纤聚合物溶液混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为35%，其中抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑、抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷、润滑剂为硬脂酸镁、消光剂为二氧化钛。

第四步：纺丝原液的制备

将步骤制备的成纤聚合物溶液与制备的助剂浆料在搅拌设备中分散均匀，经30小时搅拌熟化，制备纺丝原液。

第五步：纺制易染氨纶纤维

经干法纺丝，制得易染氨纶纤维。

将易染氨纶纤维染黑色，经检测，黑度的L值为26.8。

对比例1：

第一步：成纤聚合物的制备

1)将原料聚四亚甲基醚二醇和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯混合，在90℃反应120min，制备得到预聚物，其中4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四亚甲基醚二醇的摩尔比为1.80：1；

2)制备扩链剂混合物溶液：将乙二胺、丁二胺中的一种或两种，溶解入溶剂N，N-二甲基乙酰胺，形成质量百分比浓度为7.00%的扩链剂混合物溶液；

3)将所述的扩链剂混合物溶液中加入到所述的预聚物溶液中并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸酯基的摩尔数比为1.06：1，进行反应，形成质量百分比浓度为35%的聚合物溶液。

第二步：助剂浆料制备

1)将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂、成纤聚合物溶液混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为35%，其中抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑、抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷、润滑剂为硬脂酸镁、消光剂为二氧化钛。

第三步：纺丝原液的制备

将第二步制备的成纤聚合物溶液与制备的助剂浆料在搅拌设备中分散均匀，经30小时搅拌熟化，制备纺丝原液。

第四步：纺制高回弹氨纶纤维

经干法纺丝，制得普通氨纶纤维。

将普通氨纶纤维染黑色，经检测，黑度的L值为47.5。

Claims (3)

1.一种易染氨纶纤维，其特征在于该易染氨纶纤维的质量百分比组成为：

所述的成纤聚合物为由聚四亚甲基醚二醇和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯预聚合后，将白炭黑进行表面处理，再加入到预聚物溶液中进行反应，得到白炭黑分布均匀的低聚物溶液，低聚物溶液再与混合二胺扩链剂反应得到成纤聚合物；

所述的白炭黑为介孔白炭黑，粒径为100～200nm，所述的抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑，抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷，润滑剂为硬脂酸镁，消光剂为二氧化钛。

2.一种如权利要求1所述的易染氨纶纤维的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)将原料聚四亚甲基醚二醇和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯混合，在75～90℃反应100～120min，制备得到预聚物，其中4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四亚甲基醚二醇的摩尔比为(1.80～2.00)：1；

2)用改性的硅油对白炭黑经行表面处理：将白炭黑浸渍在改性硅油中，对白炭黑进行改性，所使用改性的硅油占白炭黑的质量百分比为1.0～10.0％；

3)将改性后的白炭黑与所述预聚物反应，参与反应的异氰酸酯基占预聚物异氰酸酯基总量的0.1～2％，快速搅拌，得到白炭黑均匀分布的低聚物溶液；

4)制备混合二胺扩链剂：将乙二胺、丁二胺中的一种或两种，溶解入溶剂N，N-二甲基乙酰胺，形成质量百分比浓度为1.00～8.00％的混合二胺扩链剂；

5)将所述的混合二胺扩链剂加入到所述的低聚物溶液中并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸酯基的摩尔数比为(0.90～1.30)：1，进行反应，形成质量百分比浓度为35～45％的聚合物溶液；

6)制备助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂加入到N，N-二甲基乙酰胺中并研磨20～40小时，形成质量百分比浓度为30～40％的助剂浆料；

7)将所述的助剂浆料加至所述的聚合物溶液中，经30～40小时搅拌熟化，通过干法纺丝，形成易染氨纶纤维。

3.根据权利要求2所述的易染氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述改性的硅油对白炭黑经行表面处理，

1)采用的改性硅油具有如下的分子式，

R^，为带伯胺基的侧链，为-CH2CH2NHCH2CH3、-CH2NHCH2CH3或-CH2CH2NHCH3中的一种；分子量3000～6000g/mol，R为CH₃或CH₂CH₃；

2)干燥白炭黑，抽真空至0.0001～0.1个标准大气压，在100～120℃下干燥4～6小时；

3)带电处理：用电子喷枪喷射干燥后的白炭黑使白炭黑带电，将带电后的白炭黑加入到改性硅油中，剧烈搅拌，其中改性硅油与白炭黑的质量比为(50～100)：1；

4)将上述的白炭黑与改性硅油的溶液在300～350℃进行干燥处理，得到表面处理的白炭黑。