CN103757741A

CN103757741A - 一种具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法

Info

Publication number: CN103757741A
Application number: CN201410011410.6A
Authority: CN
Inventors: 冯益虎; 梁红军; 许图远; 毛植森; 邵晓琳; 林伟
Original assignee: Zhejiang Huafeng Spandex Co Ltd
Current assignee: Huafeng Chemical Co.,Ltd.
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2034-01-10
Also published as: CN103757741B

Abstract

一种具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，主要包括以下步骤：1）将原料聚四亚甲基醚二醇（PTMEG）和4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）在溶剂中混合反应制得异氰酸酯封端的预聚物；2）制备特殊的扩链剂混合物溶液，其中扩链剂中UPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物的量占总量的5-15摩尔%；3）向预聚物溶液中边搅拌边逐步加入所述扩链剂混合溶液，进行反应形成聚氨酯脲溶液；4）将上述聚氨酯脲溶液进行纺丝制备具有高回弹性能的氨纶纤维。本发明高回弹性能氨纶纤维的制备方法，解决了一些应用领域对氨纶高回弹性能的要求。

Description

一种具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及一种氨纶纤维制造技术，特别是涉及一种具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法及其制品。

背景技术

氨纶纤维即聚氨酯弹性纤维是含85%以上（wt）聚氨基甲酸酯链段的高分子材料。由于具有优异的弹性和回弹性能，氨纶在纺织服装、生物医学等国民经济的重要领域具有广泛的应用。目前已经有许多关于弹性纤维生产技术方面的专利，如欧洲专利EP0343985、EP1311578，美国专利US5340902、US5691441，中国专利CN1480570A、CN101469463A等，然而这些报道有些在生产中缺乏应用，未实现产业化，还有一些发明的氨纶其回弹性不是非常的理想，影响了弹性纤维在某些特殊领域的应用。随着社会的发展，人们对弹性纤维的回弹性能要求逐步提高，尤其是在内衣、运动装、泳衣等应用领域对弹性纤维的弹性和弹性回复率提出了更高的要求。因此，需开发一种具有优异弹性和弹性回复率的新型氨纶纤维来满足这些特殊领域的要求。

发明内容

技术问题：本发明所解决的技术问题是提供一种具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，进一步提高纤维的回弹性。

技术方案：本发明的具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法包括以下步骤：

1）在38-50℃条件下，将聚四亚甲基醚二醇PTMEG和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI在溶剂中进行混合反应90-150min，得到封端的聚四亚甲基醚二醇，以此作为预聚物，其中MDI和PTMEG的摩尔比为（1.6-2.2）：1；

2）制备扩链剂混合物溶液：将UPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物、对称直链二胺、短支链二胺溶解在溶液剂中形成扩链剂混合物溶液，其中扩链剂中UPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物的量占总量的5-15摩尔%，对称直链二胺的量占总量的60-90摩尔%，短支链二胺的量占总量的5-25摩尔%；

3）当预聚物降温至8-15℃时，向所述预聚物溶液中边搅拌边快速加入所述扩链剂混合溶液，其中胺的摩尔数和异氰酸酯根的摩尔数比为（1.00-1.05）:1，进行反应，形成固含量为33-45%的聚氨酯脲溶液；

4）向所述聚氨酯脲溶液中加入功能助剂，进行搅拌混合；

5）将所述聚氨酯脲溶液进行纺丝，制备具有高回弹性能的氨纶纤维。

其中：

所述步骤1）中原料聚四亚甲基醚二醇的分子量为1000-4000，所述聚四亚甲基醚二醇中不含有分子量小于300的低分子二醇。

所述步骤1）和2）中所用的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。

所述步骤2）中的扩链剂混合物溶液中，包括5-15摩尔%UPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物，其化学结构式为：

所述步骤2）中的扩链剂混合物溶液中，包括至少一种链终止剂，链终止剂为单官能度的伯胺或仲胺。

所述单官能度的伯胺或仲胺为二乙胺、二-正丁胺、正丁胺、正己胺、乙醇胺。

所述步骤2）中的扩链剂混合物溶液中，还包括双官能度的单一胺。

所述双官能度的单一胺为乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、2-甲基戊二胺或己二胺。

所述步骤4）中的功能助剂为消光剂二氧化钛、防黄变剂双（N,N-二甲基酰肼氨基-4苯基）甲烷、润滑剂硬脂酸镁、抗氧化剂Tinuvin622、UV稳定剂Tinuvin245、染色助剂SAS中的一种或者几种。

所述步骤3）中形成的聚氨酯脲溶液的粘度为2000-12000泊。

利用本发明的制备方法制备具有高回弹性能的氨纶纤维。

有益效果：本发明高回弹性能氨纶纤维的制备方法，解决了一些应用领域对氨纶氨纶高回弹性能的要求。其作用机理为使用部分UPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物作为扩链剂，一方面形成的聚氨酯分子链间因更多的物理氢键作用从而使微晶区域增多，提高纤维的回弹性，另一方面UPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物的的仲氨基起到部分化学交联的作用，进一步提高纤维的回弹性。

具体实施方式

本发明具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，包括以下步骤：

（1）在38-50℃条件下，将聚四亚甲基醚二醇（PTMEG）和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）在溶剂中进行混合反应90-150min，得到封端的聚四亚甲基醚二醇，以此作为预聚物，其中MDI和PTMEG的摩尔比为（1.6-2.2）：1；

（2）制备扩链剂混合物溶液：将UPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物、对称直链二胺、短支链二胺溶解在溶液剂中形成扩链剂混合物溶液，其中扩链剂中UPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物的量占总量的5-15摩尔%，对称直链二胺的量占总量的60-90摩尔%，短支链二胺的量占总量的5-25摩尔%；

（3）当预聚物降温至8-15℃时，向所述预聚物溶液中边搅拌边快速加入所述扩链剂混合溶液，其中胺的摩尔数和异氰酸酯根的摩尔数比为（1.00-1.05）:1，进行反应，形成固含量为33-45%的聚氨酯脲溶液；

（4）向所述聚氨酯脲溶液中加入各种功能助剂，进行搅拌混合。

（5）将所述聚氨酯脲溶液进行纺丝，制备具有高回弹性能的氨纶纤维

本发明具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，所述步骤（1）中原料聚四亚甲基醚二醇的数均分子量为1000-4000，所述聚四亚甲基醚二醇中不含有分子量小于300的低分子二醇.

本发明具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，所述步骤（1）和（2）中所用的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。

本发明具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，所述步骤（2）中的扩链剂混合物中，包括5-15摩尔%UPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物，其化学结构式为：

本发明具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，所述步骤（2）中的扩链剂混合物中，包括至少一种链终止剂或其混合物，链终止剂为单官能度的伯胺或仲胺。

本发明具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，所述单官能度的伯胺或仲胺为二乙胺、二-正丁胺、正丁胺、正己胺、乙醇胺。

本发明具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，所述步骤（2）中的扩链剂混合物中，还包括双官能度的单一胺或其混合物。

本发明具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，所述双官能度的单一胺为乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、2-甲基戊二胺、己二胺。

本发明具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，所述步骤（4）中的功能助剂为消光剂二氧化钛、防黄变剂双（N,N-二甲基酰肼氨基-4苯基）甲烷、润滑剂硬脂酸镁、抗氧化剂Tinuvin622、UV稳定剂Tinuvin245、染色助剂SAS中的一种或者几种。

本发明具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，所述步骤（3）中形成的聚氨酯脲溶液的粘度为2000-12000泊。

为进一步说明本发明，结合以下实施例进一步阐述：

实施例1：

在装有搅拌器的反应釜中先加入6.0kg二甲基乙酰胺溶剂，再加入9.0kg数均分子量为1810的聚四亚甲基醚二醇进行混合，等溶液温度稳定后，加入3.825kg二苯基甲烷二异氰酸酯并在45℃下反应120min，得到末端具有异氰酸酯基德预聚物，然后加入10.814kg二甲基乙酰胺调节预聚物的浓度。将预聚物冷却至10℃，边搅拌边快速加入334.2g乙二胺、124.1gUPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物、36.0g二乙胺溶解于5684g二甲基乙酰胺中形成的溶液，进行反应，得到固含量为37%的聚氨酯脲溶液。然后加入TiO233.4g，硬脂酸镁24g，染色助剂53.4g，Tinuvin245133.5g，Tinuvin62266.8g，防黄剂40.1g，混合均匀后，通过喷丝板挤压在甬道内进行干法纺丝，形成的各规格氨纶纤维具有优异的回弹性能。

实施例2：

在装有搅拌器的反应釜中先加入6.1kg二甲基乙酰胺溶剂，再加入9.0kg数均分子量为1810的聚四亚甲基醚二醇进行混合，等溶液温度稳定后，加入3.938kg二苯基甲烷二异氰酸酯并在45℃下反应120min，得到末端具有异氰酸酯基德预聚物，然后加入11.192kg二甲基乙酰胺调节预聚物的浓度。将预聚物冷却至10℃，边搅拌边快速加入359.0g乙二胺、133.3gUPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物、36.0g二乙胺溶解于5687g二甲基乙酰胺中形成的溶液，进行反应，得到固含量为37%的聚氨酯脲溶液。然后加入TiO₂33.8g，硬脂酸镁24.3g，染色助剂54.0g，Tinuvin245135.0g，Tinuvin62267.5g，防黄剂40.5g，混合均匀后，通过喷丝板挤压在甬道内进行干法纺丝，形成的各规格氨纶纤维具有优异的回弹性能。

实施例3：

在装有搅拌器的反应釜中先加入6.0kg二甲基乙酰胺溶剂，再加入9.0kg数均分子量为1810的聚四亚甲基醚二醇进行混合，等溶液温度稳定后，加入3.825kg二苯基甲烷二异氰酸酯并在45℃下反应120min，得到末端具有异氰酸酯基的预聚物，然后加入11.265kg二甲基乙酰胺调节预聚物的浓度。将预聚物冷却至10℃，边搅拌边快速加入261.5g乙二胺、89.6g1,2-丙二胺、124.1gUPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物、36.0g二乙胺溶解于5503g二甲基乙酰胺中形成的溶液，进行反应，得到固含量为37%的聚氨酯脲溶液。然后加入TiO₂33.4g，硬脂酸镁24.1g，染色助剂53.5g，Tinuvin245133.7g，Tinuvin62266.9g，防黄剂40.1g，混合均匀后，通过喷丝板挤压在甬道内进行干法纺丝，形成的各规格氨纶纤维具有优异的回弹性能。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选的实施方案进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域任何工程技术人员对本发明的技术方案进行的各种变形和改进，均应落在本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

4）向所述聚氨酯脲溶液中加入功能助剂，进行搅拌混合；

2.根据权利要求1所述的具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中原料聚四亚甲基醚二醇的分子量为1000-4000，所述聚四亚甲基醚二醇中不含有分子量小于300的低分子二醇。

3.根据权利要求1所述的具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤1）和2）中所用的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。

4.根据权利要求1所述的具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中的扩链剂混合物溶液中，包括5-15摩尔%UPy(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)型二胺基化合物，其化学结构式为：

5.根据权利要求1所述的具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中的扩链剂混合物溶液中，包括至少一种链终止剂，链终止剂为单官能度的伯胺或仲胺。

6.根据权利要求5所述的具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述单官能度的伯胺或仲胺为二乙胺、二-正丁胺、正丁胺、正己胺、乙醇胺。

7.根据权利要求1所述的具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中的扩链剂混合物溶液中，还包括双官能度的单一胺。

8.根据权利要求7所述的具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述双官能度的单一胺为乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、2-甲基戊二胺或己二胺。

9.根据权利要求1所述的具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中的功能助剂为消光剂二氧化钛、防黄变剂双（N,N-二甲基酰肼氨基-4苯基）甲烷、润滑剂硬脂酸镁、抗氧化剂Tinuvin622、UV稳定剂Tinuvin245、染色助剂SAS中的一种或者几种。

10.根据权利要求1所述的具有高回弹性能的氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中形成的聚氨酯脲溶液的粘度为2000-12000泊。