CN104651974B - 一种超细旦氨纶纤维及其制备方法 - Google Patents
一种超细旦氨纶纤维及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明是一种超细旦氨纶纤维及其制备方法，该超细旦氨纶纤维的质量百分比组成为：成纤聚合物：99.0～99.8％，抗紫外剂：0.1～0.5％，抗氧剂：0.1～0.5％。其制备方法包括以下步骤:(1)制备以聚氨酯的N，N‑二甲基乙酰胺(DMAc)溶液为主体的纺丝原液，用作初生纤维的芯部材料；(2)制备以聚乙烯亚胺(PEI)的DMAc溶液为主体的纺丝原液，用作初生纤维的包皮材料；(3)经特殊的喷丝板进行独特的湿干法纺丝，制得超细旦氨纶纤维。本发明超细旦氨纶纤维的制备方法,制备的超细旦氨纶纤维触感柔软，且抗皱、透气性能优异。此外，它还具有保暖、质轻、防水等许多无可替代的优良特性。
Description
技术领域
本发明涉及功能性化学纤维及其制造方法技术，具体为一种超细旦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，是提升面料品质的关键因素之一。随着国民生活水平的不断提升，消费者对面料的舒适程度要求越来越高。超细旦纤维不仅仅是纤维尺寸的一种变化，更赋予纤维更多的功能，如自清洁、超耐磨、高吸水等，使其服用效果更加舒适。超细旦氨纶纤维由于其自身的回弹性，服用舒适性更是不言而喻，深受消费者的喜爱。那么开发一种超细旦氨纶纤维就日趋重要，提升面料舒适性和实用性，使面料能够满足消费者日趋苛刻的要求。
目前关于超细旦氨纶纤维生产方面的专利技术及文献较少，因此，需要开发一种生产超细旦氨纶纤维的新技术，以满足氨纶纤维制造技术及服装领域发展的需要。
发明内容
技术问题：本发明拟解决的技术问题是设计一种超细旦氨纶纤维的制造方法。该制造方法的实施过程稳定，制备的氨纶纤维具备超细旦纤维的特征，提高了氨纶纤维的悬垂性，制备的面料舒适、耐用。该超细旦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：本发明的一种超细旦氨纶纤维的质量百分比组份为：
成纤聚合物 99.0～99.8％，
抗紫外剂 0.1～0.5％，
抗氧剂 0.1～0.5％。
所述的成纤聚合物为由聚四亚甲基醚二醇PTMG和4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI混合反应得到的预聚物，与混合二胺扩链剂发生扩链反应制得，其中PTMG的分子量为1200～1800；MDI与PTMEG的摩尔比为(1.90～2.10)：1。
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。
本发明的超细旦氨纶纤维的制备方法包括以下步骤：
第一步：初生纤维芯部材料的制备
1)将原料PTMEG和MDI混合，在75～90℃反应100～120min，制备得到预聚物，其中MDI与PTMEG的摩尔比为(1.90～2.10)：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DMAc，形成质量百分比浓度为1.00～4.00％的扩链剂混合物溶液；
3)向所述的扩链剂混合物溶液中加入所述预聚物并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸根的摩尔数比为(1.01～1.04)：1，进行反应，形成质量百分比浓度为25～30％的聚氨酯溶液；
4)向所述的聚氨酯溶液中加入质量百分比浓度为20.0％～30.0％的助剂浆料(要具体)，经搅拌、分散、熟化后，形成质量百分比浓度为25～30％的纺丝原液；
第二步：初生纤维包皮材料的制备
将原料聚乙烯亚胺PEI溶解入溶剂DMAc，经搅拌、分散、熟化后，形成质量百分比浓度为25～30％的溶液，
第三步：纺制超细旦氨纶纤维
经喷丝板，采用聚氨酯溶液为芯部、聚乙烯亚胺溶液为包皮的复合纺丝方法，运用湿干法纺丝方法，制得超细旦氨纶纤维。
所述的PEI分子量在40000～50000。
所述的湿干法纺丝方法为：
1)纺丝原液从喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴分为二段，第一段为纯水，在凝固浴中行进距离为3.0～5.0米，凝固浴的温度为50～60℃；第二段为质量百分比浓度为5.0％～15.0％的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为1.0～3.0米，凝固浴的温度为50～60℃，经此过程制得原丝；
2)原丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。
所述抗紫外剂和抗氧剂的DMAc溶液，质量百分比浓度为20.0％～30.0％。
所述喷丝板的结构为：在喷丝板的中间设有一个贯通的挤压孔，在该挤压孔的中间设有一个以同心方式延伸通过挤压孔的空心针，从而形成一个中心为圆孔，圆孔外为一个环形孔的结构，空心针孔径为0.01～0.05mm，挤压孔孔径为0.02～0.1mm。
所述的超细旦氨纶纤维的旦数为0.5～1.0旦尼尔。
有益效果：本发明通过利用特殊的工艺配方以及特殊的纺丝加工方法，制备的超细旦氨纶纤维，旦数在0.5～1.0旦尼尔，具备自清洁功能，悬垂性、吸水性良好，大大提升布料的使用性与舒适性。经特殊的喷丝板，所制得的初生纤维为包皮-芯部结构，包皮材料在湿法纺丝第一阶段溶于水，芯部材料在湿法纺丝第二阶段通过溶剂向凝固浴的扩散而初步成型，进入干法纺丝阶段，溶剂挥发彻底而制得超细旦氨纶纤维，可纺性良好，满足产业化生产的要求，提高产品的均一性。所制得的氨纶纤维尺寸稳定，均一性好，悬垂性优良，提高轻薄织物的档次。利用特殊的湿干法纺丝，大大降低纺丝热量，达到节能降耗的目的。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
本发明的一种超细旦氨纶纤维的质量百分比组成为：
成纤聚合物 99.0～99.8％，
抗紫外剂 0.1～0.5％，
抗氧剂 0.1～0.5％。
所述的成纤聚合物为由聚四亚甲基醚二醇(PTMG)和4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)混合反应得到的预聚物，与混合二胺扩链剂发生扩链反应制得，其中PTMG的分子量为1200～1800。
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。
本发明超细旦氨纶纤维的制备方法包括以下步骤：
第一步：初生纤维芯部材料的制备
1)将原料PTMEG和MDI混合，在75～90℃反应100～120min，制备得到预聚物，其中MDI与PTMEG的摩尔比为(1.90～2.10)：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DMAc，形成质量百分比浓度为1.00～4.00％的扩链剂混合物溶液；
3)向所述的扩链剂混合物溶液中加入所述预聚物并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸根的摩尔数比为(1.01～1.04)：1，进行反应，形成质量百分比浓度为25～30％的聚氨酯溶液；
4)向所述的聚氨酯溶液中加入质量百分比浓度为20.0％～30.0％的助剂浆料，经搅拌、分散、熟化后，形成质量百分比浓度为25～30％的纺丝原液。
第二步：初生纤维包皮材料的制备
将原料PEI溶解入溶剂DMAc，经搅拌、分散、熟化后，形成质量百分比浓度为25～30％的溶液。
第三步：纺制超细旦氨纶纤维
经特殊的喷丝板，采用复合纺丝技术，运用独特的湿干法纺丝方法，制得超细旦氨纶纤维。
所述的PEI，分子量在40000～50000。
所述的独特的湿干法纺丝方法为：
1)纺丝原液从喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴分为二段，第一段为纯水，在凝固浴中行进距离为3.0～5.0米，凝固浴的温度为50～60℃；第二段为质量百分比浓度为5.0％～15.0％的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为1.0～3.0米，凝固浴的温度为50～60℃，经此过程制得原丝；
2)原丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。
所述喷丝板，包括：挤压孔和一个以同心方式延伸通过挤压孔的空心针，从而形成一个圆孔和一个环形孔，空心针孔径为0.01～0.05mm，挤压孔孔径为0.02～0.1mm。
所述的超细旦氨纶纤维的旦数为0.5～1.0旦尼尔。
实施例1：
第一步：初生纤维芯部材料的制备
1)将原料PTMEG和MDI混合，在90℃反应110min，制备得到预聚物，其中MDI与PTMEG的摩尔比为2.05：1；
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DMAc，形成质量百分比浓度为3.00％的扩链剂混合物溶液；
3)向所述的扩链剂混合物溶液中加入所述预聚物并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸根的摩尔数比为1.01：1，进行反应，形成质量百分比浓度为30.0％的聚氨酯溶液；
4)向所述的聚氨酯溶液中加入质量百分比浓度为30.0％的助剂浆料，经搅拌、分散、熟化后，形成质量百分比浓度为30.0％的纺丝原液。
第二步：初生纤维包皮材料的制备
将原料PEI溶解入溶剂DMAc，经搅拌、分散、熟化后，形成质量百分比浓度为30.0％的溶液。
第三步：经特殊的喷丝板及湿干法纺丝纺制超细旦氨纶纤维
1.湿法纺丝
1)a.凝固浴为纯水；b.在凝固浴中行进距离为4.0米；c.凝固浴的温度为70℃；
2)a.凝固浴为质量百分比浓度为10.0％的DMAc水溶液；b.在凝固浴中行进距离为2.0米；c.凝固浴的温度为70℃；
2.干法纺丝
a.风量：上进/上回/下回＝0.65/0.35/0.28；b.温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝200/185/140；c.纺丝速度：700m/min。
经以上步骤制得超细旦氨纶纤维。
实施例2：
第一步：初生纤维芯部材料的制备
1)将原料PTMEG和MDI混合，在90℃反应120min，制备得到预聚物，其中MDI与PTMEG的摩尔比为2.00：1；
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DMAc，形成质量百分比浓度为3.00％的扩链剂混合物溶液；
3)向所述的扩链剂混合物溶液中加入所述预聚物并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸根的摩尔数比为1.03：1，进行反应，形成质量百分比浓度为30.0％的聚氨酯溶液；
4)向所述的聚氨酯溶液中加入质量百分比浓度为30.0％的助剂浆料，经搅拌、分散、熟化后，形成质量百分比浓度为30.0％的纺丝原液。
第二步：初生纤维包皮材料的制备
将原料PEI溶解入溶剂DMAc，经搅拌、分散、熟化后，形成质量百分比浓度为30.0％的溶液。
第三步：经特殊的喷丝板及湿干法纺丝纺制超细旦氨纶纤维
1.湿法纺丝
1)a.凝固浴为纯水；b.在凝固浴中行进距离为5.0米；c.凝固浴的温度为65℃；
2)a.凝固浴为质量百分比浓度为8.0％的DMAc水溶液；b.在凝固浴中行进距离为3.0米；c.凝固浴的温度为75℃；
2.干法纺丝
a.风量：上进/上回/下回＝0.65/0.35/0.28；b.温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝200/185/140；c.纺丝速度：750m/min。
经以上步骤制得超细旦氨纶纤维。
实施例3：
第一步：初生纤维芯部材料的制备
1)将原料PTMEG和MDI混合，在90℃反应115min，制备得到预聚物，其中MDI与PTMEG的摩尔比为2.03：1；
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DMAc，形成质量百分比浓度为3.00％的扩链剂混合物溶液；
3)向所述的扩链剂混合物溶液中加入所述预聚物并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸根的摩尔数比为1.02：1，进行反应，形成质量百分比浓度为30.0％的聚氨酯溶液；
4)向所述的聚氨酯溶液中加入质量百分比浓度为30.0％的助剂浆料，经搅拌、分散、熟化后，形成质量百分比浓度为30.0％的纺丝原液。
第二步：初生纤维包皮材料的制备
将原料PEI溶解入溶剂DMAc，经搅拌、分散、熟化后，形成质量百分比浓度为30.0％的溶液。
第三步：经特殊的喷丝板及湿干法纺丝纺制超细旦氨纶纤维
1.湿法纺丝
1)a.凝固浴为纯水；b.在凝固浴中行进距离为4.5米；c.凝固浴的温度为70℃；
2)a.凝固浴为质量百分比浓度为9.0％的DMAc水溶液；b.在凝固浴中行进距离为2.5米；c.凝固浴的温度为70℃；
2.干法纺丝
a.风量：上进/上回/下回＝0.65/0.35/0.28；b.温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝200/185/140；c.纺丝速度：700m/min。
经以上步骤制得超细旦氨纶纤维。
Claims (5)
1.一种超细旦氨纶纤维的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步：初生纤维芯部材料的制备
1)将原料PTMEG和MDI混合，在75～90℃反应100～120min，制备得到预聚物，其中MDI与PTMEG的摩尔比为(1.90～2.10)：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DMAc，形成质量百分比浓度为1.00～4.00％的扩链剂混合物溶液；
3)向所述的扩链剂混合物溶液中加入所述预聚物并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸根的摩尔数比为(1.01～1.04)：1，进行反应，形成质量百分比浓度为25～30％的聚氨酯溶液；
4)向所述的聚氨酯溶液中加入质量百分比浓度为20.0％～30.0％的助剂浆料，经搅拌、分散、熟化后，形成质量百分比浓度为25～30％的纺丝原液；
第二步：初生纤维包皮材料的制备
将原料聚乙烯亚胺PEI溶解入溶剂DMAc，经搅拌、分散、熟化后，形成质量百分比浓度为25～30％的溶液，
第三步：纺制超细旦氨纶纤维
经喷丝板，采用聚氨酯溶液为芯部、聚乙烯亚胺溶液为包皮的复合纺丝方法，运用湿干法纺丝方法，制得超细旦氨纶纤维；
其中：
所述的湿干法纺丝方法为：
1)纺丝原液从喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴分为二段，第一段为纯水，在凝固浴中行进距离为3.0～5.0米，凝固浴的温度为50～60℃；第二段为质量百分比浓度为5.0％～15.0％的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为1.0～3.0米，凝固浴的温度为50～60℃，经此过程制得原丝；
2)原丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。
2.根据权利要求1所述的超细旦氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的PEI分子量在40000～50000。
3.根据权利要求1所述的超细旦氨纶纤维的制备方法，其特征在于所述助剂浆料是抗紫外剂和抗氧剂的DMAc溶液，质量百分比浓度为20.0％～30.0％。
4.根据权利要求1所述的超细旦氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述喷丝板的结构为：在喷丝板的中间设有一个贯通的挤压孔，在该挤压孔的中间设有一个以同心方式延伸通过挤压孔的空心针，从而形成一个中心为圆孔，圆孔外为一个环形孔的结构，空心针孔径为0.01～0.05mm，挤压孔孔径为0.02～0.1mm。
5.根据权利要求1所述的一种超细旦氨纶纤维的制备方法，其特征在于所述的超细旦氨纶纤维的旦数为0.5～1.0旦尼尔。
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