CN104726960A

CN104726960A - 热定型性得以改进的聚氨酯弹性纤维及其制备方法

Info

Publication number: CN104726960A
Application number: CN201310711631.XA
Authority: CN
Inventors: 晋中成; 朱炫相; 王小华; 薛士壮; 费长书; 席青
Original assignee: Zhejiang Huafeng Spandex Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Huafeng Spandex Co Ltd
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-06-24

Abstract

本发明涉及的热定型性得以改进的聚氨酯弹性纤维及其制备方法。1）将多元醇与过量的二异氰酸酯混合以制备得到预聚物，即一次聚合；再将所述的预聚物溶解于有机溶剂中，随后向其中加入扩链剂，即二次聚合；从而得到聚氨酯脲聚合物；2）将制备的聚氨酯脲聚合物和热塑性聚氨酯混合制得氨纶纺丝液，然后将该纺丝液纺丝。本发明的聚氨酯弹性纤维具有更加优异的热定型性，使用此种弹性丝可制成具有良好手感的交织?编织织物并且此织物即使在低温的情况下进行热定型也不会产生卷边现象。

Description

热定型性得以改进的聚氨酯弹性纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种热定型性得以改进的聚氨酯弹性纤维及其制备方法。本发明制备的聚氨酯弹性纤维在低温的情况下也具有优异的热定型性，与热敏性纤维交/编织的织物在低温的情况下也能进行热定型并且不会发生热降解及卷边现象。

背景技术

将低聚物多元醇与过量的二异氰酸酯进行第一次聚合反应以制备得到预聚物。然后，将预聚物溶解于适当的有机溶剂中，再向所得溶液中加入二胺类扩链剂以及一元醇、单胺之类的终止剂，从而得到聚氨酯脲纺丝液。随后，通过对聚氨酯脲纺丝溶液进行干纺或湿纺，得到聚氨酯弹性纤维。而热塑性聚氨酯是在制备聚氨酯聚合物的过程中用二醇代替二胺作为扩链剂制备得到的。

由于聚氨酯纤维具有高弹性的特征，故被广泛的运用于多种领域。一般而言，聚氨酯弹性纤维在后处理过程中需要高温定型，但高温会导致热敏性纤维（如尼龙、棉、羊毛等）发生热降解。为了防止这种现象的发生并改善织物的手感，需要开发一种能够在低温下进行热定型的聚氨酯弹性纤维

目前，针对聚氨酯弹性纤维热定型效果的改善已有较多报道。例如，日本专利公报昭63-53287号，韩国专利第2001-16788号，美国专利第6,403,682号都阐释了改善聚氨酯弹性纤维热定型性的方法，但仍旧由于在超低温状态下的热定型率不足而无法应用于热敏性纤维等。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于解决目前现有技术的不足，提供一种热定型性得以改善的聚氨酯弹性纤维及其制备方法。由该方法制备的聚氨酯弹性纤维具有优异的低温定型性，能广泛的应用于热敏性纤维。

技术方案：为实现上述目的，本发明一种热定型性得以改进的聚氨酯弹性纤维及其制备方法，包括以下几个步骤:

1）将多元醇与过量的二异氰酸酯混合以制备得到预聚物，即一次聚合；再将所述的预聚物溶解于有机溶剂中，随后向其中加入扩链剂，即二次聚合；从而得到聚氨酯脲聚合物；

2）将制备的聚氨酯脲聚合物和热塑性聚氨酯混合制得氨纶纺丝液，然后将该纺丝液纺丝。

所述的二异氰酸酯由2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯或脂环族二异氰酸酯中一种或多种的混合物构成，所述的2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯占二异氰酸酯的总摩尔量的2～30%。

所述的多元醇为聚四亚基醚二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或是它们的混合物。

所述的扩链剂是由乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、2,3-二氨基丁烷、1,5-二氨基戊烷、1,6-己二胺、1,4-环己二胺中的一种或是它们的混合物。

所述的热塑性聚氨酯占聚氨酯总重量的3～60%。

有益效果：本发明涉及的是具有优异热定型性的聚氨酯弹性纤维及其制备方法，通过此方法制备的聚氨酯弹性纤维可以在低温的状态下进行热定型并且手感优良，热定型后的加工产品不会产生卷边的现象。

具体实施方式

本发明的热定型性得以改进的聚氨酯弹性纤维及其制备方法包括以下几个步骤:

所述的热塑性聚氨酯占聚氨酯总重量的3～60%。

其中：

所述2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯占二异氰酸酯的总摩尔量的2～30%，如果2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的含量不足2%,热定型性的效果就会欠佳，但若超出30%又会出现氨纶丝丝模量急剧下降的现象。

所述的热塑性聚氨酯占聚氨酯总重量的3～60%，如果热塑性聚氨酯添加量小于3%则其定型性将有所欠佳，若添加量大于60%则会发生模量大量增加及伸长率降低的问题。

在描述本发明的优选实施方式之前，说明各种性能的测试方法。

1）热定型性

取一定长度氨纶丝（记为L₀）在常温条件下拉伸100%（记为L₁），将其在170℃的条件下加热1min，然后将丝置于常温下冷却后测量其长度（记为L₂）。干热处理后处于松弛状态下的丝在100℃的条件下进行30min的湿热处理，然后室温干燥后测量丝的长度（记为L₃），根据以下公式计算得出丝的干热定型性及热定型效率（HSE）。

热定型性（%）={(L₂-L₀)/(L₁-L₀)}×100

HSE（%）={(L₃-L₀)/(L₁-L₀)}×100

2）断裂强度及断裂伸长率

用自动拉伸测试仪(Textechno公司)测量出样品初始长度为10cm,拉伸速度为100cm/min下丝的断裂强度及断裂伸长率，同时丝在200%伸长时的模量（200%模量）也可以测量出。

3）卷边性(Curling)

使用规格为直径32英尺，容量28（gauge），96个供应装置（feeder）的圆机编织聚氨酯弹性纤维和尼龙纤维，最终制得圆机织物。此圆机织物所采用的是40D的尼龙丝，以及用上述方法制得的20D的氨纶丝，其中氨纶丝的含量占总织物的8%以下。

圆机面料预定型(Pre-setting)→染色→最终处理(Final-setting)之后，画一个边长为5cm的正三角形，剪去两边并喷水，然后将其干燥。待干燥后，计算卷曲的面积与初始面积的比值。

卷边性(Curling)%=(卷曲的三角形面积/三角形的初始面积)×100

若卷曲的面积比值在10%以内则意味着卷曲性能良好。

下面用实例来详细描述本发明其生产过程，但这些实例不得理解为任何意义上对本发明的限制。

实施例1：

用含量为2摩尔%的2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与含量为98摩尔%的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯来制备-NCO/-OH摩尔比为1.61聚氨酯弹性纤维。扩链剂使用上述的乙二胺及1,2-丙二胺，终止剂使用二乙胺。扩链剂与终止剂的摩尔比为12.5:1，乙二胺与1,2-丙二胺的摩尔比为80：20。其中，混合胺溶液浓度为7%，溶剂为二甲基乙酰胺（DMAC）。

基于聚合产物固体含量的计算，加入1.5重量%的亚乙基双(氧亚乙基)双-(3-(5-t-丁基-4-羟基-m-间甲苯基)-丙酸酯),0.5重量%的5,7-二-t-丁基-3-(3,4-二甲基苯)-3H-苯并呋喃-2-酮,1重量%的1,1,1’1’-四甲基-4,4’-(亚甲基-二-p-对亚苯基)二氨基脲以及1重量%的聚(N,N-二乙基-2-胺乙基甲基丙烯酸酯),0.1重量%的二氧化钛调制成聚氨酯脲聚合物。

将配制成的聚氨酯脲聚合物与热塑性聚氨酯混合制备氨纶纺丝液，其中热塑性聚氨酯占聚氨酯总重量的60%。

对该氨纶纺丝溶液进行干法纺丝，900m/min的速度下制得20D的聚氨酯弹性纤维。对其物性进行评价。

实施例2：

制备方法同实施例1，区别在于2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的摩尔比为10：90，以及加入30重量%的热塑性聚氨酯来制备得到氨纶纺丝液。

实施例3：

制备方法同实施例1，区别在于2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的摩尔比为20:80,以及加入20重量%的热塑性聚氨酯来制备得到氨纶纺丝液。

实施例4：

制备方法同实施例1，区别在于2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的摩尔比为30:70，以及加入3重量%的热塑性聚氨酯来制备得到聚氨酯纺丝液。

对比例1：

制备方法同实施例1，区别在于不添加2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和热塑性聚氨酯来制备得到氨纶纺丝液。

对比例2：

制备方法同实施例1，区别在于2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的摩尔比为30:70，不添加热塑性聚氨酯来制备得到聚氨酯纺丝液。

对比例3：

制备方法同实施例1，区别在于不添加2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯来制备得到聚氨酯纺丝液。

通过以上实施例和对比例,得到以下测试数据

表1

2,4’-MDI:2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯

*TPU:热塑性聚氨酯

如表1所示，加入热塑性聚氨酯以及2,4’-MDI所制得的聚氨酯弹性纤维(实施例1-4)的热定型性比未添加入热塑性聚氨酯或2,4’-MDI所制得的聚氨酯弹性纤维的热定型性要有所提升。但是在只添加TPU（对比例3）时断裂伸长率下降、模量上升，而当只加入2,4’-MDI（对比例2）时则出现了断裂伸长率上升、模量下降的现象。因此可以确定在TPU与2,4’-MDI的含量调节到最适宜的状态时（实施例1-4），其热定型性会大幅上升且氨纶丝的断裂伸长率与模量也维持在相似的水平。

表2

如表2所示，在制备尼龙圆机织物时，由实例1，实例2，实例4的方法制得的面料与对比例1的方法制得的面料相比，即便热定型的温度下降30℃其也难以发生卷边的现象。因此可以确定当TPU和2,4’-MDI以适当的比例混合时，其热定型性效果更为优良，同时使尼龙不会发生热降解现象，而且织物的手感优良。

Claims

1.一种热定型性得以改进的聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于该方法包括如下几个步骤：

2.根据权利要求1所述的热定型得以改进聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于所述的二异氰酸酯由2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯或脂环族二异氰酸酯中一种或多种的混合物构成，所述的2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯占二异氰酸酯的总摩尔量的2～30%。

3.根据权利要求1所述的热定型得以改进聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于所述的多元醇为聚四亚基醚二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或是它们的混合物。

4.根据权利要求1所述的热定型得以改进聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于所述的扩链剂是由乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、2,3-二氨基丁烷、1,5-二氨基戊烷、1,6-己二胺、1,4-环己二胺中的一种或是它们的混合物。

5.根据权利1所述的改进的热定型聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于所述的热塑性聚氨酯占聚氨酯总重量的3～60%。