CN104894838A - 一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，包括Ti2Cu记忆合金丝和高回弹透明聚氨酯材料，壳层为聚氨酯，核层为记忆合金丝，具体的制备方法为：(1)将聚醚二元醇或者聚酯二元醇干燥后加入甲苯二异氰酸酯TDI和二苯基甲烷二异氰酸酯MDI中，加热搅拌反应，待NCO质量分数达到3-4.5％时，自然降温至室温得到聚氨酯预聚体；(2)将聚醚多元醇PTMG干燥后加入1,4-丁二醇BDO、三异丙醇胺TIPA和二邻氯二苯胺甲烷MOCA，混合均匀后加入聚氨酯预聚体，30-40℃混合均匀，得到透明聚氨酯溶液，保温搅拌待用；(3)将Ti2Cu记忆合金丝经表面等离子体处理后，浸入透明聚氨酯溶液，二浸二轧，得到Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维。本发明制备的壳核形状记忆纤维具有良好的抗疲劳、耐磨损、超弹性，形状记忆纤维的外层为化学纤维避免了记忆合金丝对人体皮肤的刺激，安全舒适，而且风格独特，美观度佳。
Description
技术领域：
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维及其制备方法。
背景技术：
智能化纺织品在纺织、军事、医疗等领域具有很大的发展潜力，而能感受外界刺激并进行响应的智能化纤维是其关键所在。形状记忆纤维除了具备普通纤维的物理力学性能外，还可以通过感应外界温度，在变形态和原始形态之间作自由转换，从而表现出典型的智能特征。目前常用的形状记忆纤维有形状记忆聚合物纤维、形状记忆合金纤维和形状记忆凝胶纤维。
形状记忆合金是指具有能够恢复其初始形状功能的合金，形状记忆合金在低温下发生塑性形变并保持另一种形状，加热后可恢复至初始形状。常用的形状记忆合金有铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金、镍基形状记忆合金和钛基形状记忆合金，其中钛镍铜形状记忆合金的形状记忆效应尤为显著，具有稳定的形状记忆和超弹性功能，还具有优良的加工性、强度、耐磨、耐腐蚀和生物与容性等性能，因此将其应用于纺织品不但可以增加织物的风格和手感，还可以达到免烫不变形等功能化的应用。
中国专利CN1218672C(公开日2003.6.11)公开的一种保形保健文胸内衬、文胸和内衣，包括记忆合金丝网和收口，记忆合金丝网是由单层或多层的形状记忆合金编织的网状结构，收口用记忆合金制作的条状结构，记忆合金丝网被柔性高分子材料包覆或填充，制备的文胸的保形保健效果好。中国专利CN1237941C(公开日2004.9.1)公开的自膨式生物组织回收袋，回收袋的柔性壁是柔性材料包覆形状记忆合金网形成的复合结构，该回收袋主要用于医疗领域，回收生物组织。中国专利CN2908545Y(公开日2007.6.6)公开一种形状记忆纱线结构，将形状记忆合金加工成适用于纺织的包缠纱，可与其他纱线织造形成机织物、针织物和非织造织物。
由上述现有技术可知，目前多是将形状记忆合金制成网状结构与柔性材料与结合制备保形的织物，而根据形状记忆合金本身的性能与纤维紧密结合的产品还较为少见，因此，形状记忆合金在纤维方面的发展和应用还存在很大的发展空间。
发明内容：
本发明要解本的技术本本是提供一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，将Ti2Cu形状记忆合金与聚氨酯化学纤维作为原料，制备得到壳核结构的超弹性形状记忆纤维，本发明制备方法简单，制备的形状记忆纤维具有良好的抗疲劳、耐磨损、超弹性，形状记忆纤维的外层为化学纤维避免了记忆合金丝对人体皮肤的刺激，安全舒适。
为解本上述技术本本，本发明的技术方案是：
一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，其特征在于，所述Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维包括记忆合金丝和聚氨酯，所述壳核形状记忆纤维的壳层为聚氨酯，核层为记忆合金丝，所述记忆合金丝为Ti2Cu合金丝，所述聚氨酯为高回弹透明聚氨酯材料。
优选地，所述Ti2Cu合金丝的细度为0.3-0.4mm，所述高回弹透明聚氨酯材料的厚度为0.5-0.8mm。
本发明还提供一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按重量份计，将50份的聚醚二元醇或者聚酯二元醇干燥后加入20-60份的甲苯二异氰酸酯TDI和20-50份的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI中，加热搅拌反应，待NCO质量分数达到3-4.5％时，自然降温至室温得到聚氨酯预聚体；
(2)按重量份计，将30-40份的聚醚多元醇PTMG干燥后加入13-25份的1,4-丁二醇BDO、三异丙醇胺TIPA和10-16份的二邻氯二苯胺甲烷MOCA，混合均匀后加入50份的步骤(1)制备的聚氨酯预聚体，30-40℃混合均匀，得到透明聚氨酯溶液，保温搅拌待用；
(3)将Ti2Cu记忆合金丝经表面等离子体处理后，浸入步骤(2)制备的透明聚氨酯溶液，二浸二轧，得到Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，加热搅拌的温度为75℃，时间为2.5h。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，聚氨酯预聚体的分子量为1500-2500。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，透明聚氨酯溶液的粘度为7200-8100mPa·s。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，Ti2Cu记忆合金丝是表面预处理的Ti2Cu记忆合金丝。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，等离子体处理的条件为气压30Pa，功率300W，时间10min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，二浸二轧的浸渍时间为15min，轧余率为85％，预烘的条件为90℃处理5min，烘焙条件为100℃处理10min。
与现有技术与与，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用记忆合金丝和高弹透明聚氨酯材料作为原料制备，两种原料均具备高弹抗疲劳的性能，因此制备的形状记忆纤维的具有良好的抗疲劳、耐磨损、超弹性。
形状记忆纤维的外层为化学纤维避免了记忆合金丝对人体皮肤的刺激，安全舒适
(2)本发明制备的形状记忆纤维为壳核结构，记忆合金丝作为核层，保证形状记忆纤维的机械强度和超弹性，高回弹聚氨酯材料作为壳层，可以改善形状记忆纤维的手感和舒适度，而且不降低形状记忆纤维的保形性，提高产品的抗疲劳性能和使用时间。
(3)本发明采用的聚氨酯材料为透明的聚氨酯材料，因此纤维的光泽度好，且因核层记忆合金丝的高反光性能，因此本发明制备的形状记忆纤维风格独特，可以根据光线的入射角度不同自发的调节纤维的颜色和光泽度，呈现流动的感觉，增加产品的美观度。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)按重量份计，将50份的聚醚二元醇或者聚酯二元醇干燥后加入20份的甲苯二异氰酸酯TDI和20份的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI中，75℃加热搅拌反应2.5h，待NCO质量分数达到3％时，自然降温至室温得到分子量为1500的聚氨酯预聚体。
(2)按重量份计，将30份的聚醚多元醇PTMG干燥后加入13份的1,4-丁二醇BDO、三异丙醇胺TIPA和10份的二邻氯二苯胺甲烷MOCA，混合均匀后加入50份的步骤(1)制备的聚氨酯预聚体，30℃混合均匀，得到粘度为7200mPa·s的透明聚氨酯溶液，保温搅拌待用。
(3)将表面预处理过，细度为0.3mm的Ti2Cu记忆合金丝经表面等离子体处理：在气压30Pa和功率300W下处理10min，浸入步骤(2)制备的透明聚氨酯溶液，二浸二轧(浸渍时间为15min，轧余率为85％，预烘的条件为90℃处理5min，烘焙条件为100℃处理10min)，得到Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，其中高回弹透明聚氨酯材料的厚度为0.5mm。
实施例2：
(1)按重量份计，将50份的聚醚二元醇或者聚酯二元醇干燥后加入60份的甲苯二异氰酸酯TDI和50份的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI中，75℃加热搅拌反应2.5h，待NCO质量分数达到4.5％时，自然降温至室温得到分子量为2500的聚氨酯预聚体。
(2)按重量份计，将40份的聚醚多元醇PTMG干燥后加入25份的1,4-丁二醇BDO、三异丙醇胺TIPA和16份的二邻氯二苯胺甲烷MOCA，混合均匀后加入50份的步骤(1)制备的聚氨酯预聚体，40℃混合均匀，得到粘度为8100mPa·s的透明聚氨酯溶液，保温搅拌待用。
(3)将表面预处理过，细度为0.4mm的Ti2Cu记忆合金丝经表面等离子体处理：在气压30Pa和功率300W下处理10min，浸入步骤(2)制备的透明聚氨酯溶液，二浸二轧(浸渍时间为15min，轧余率为85％，预烘的条件为90℃处理5min，烘焙条件为100℃处理10min)，得到Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，其中高回弹透明聚氨酯材料的厚度为0.8mm。
实施例3：
(1)按重量份计，将50份的聚醚二元醇或者聚酯二元醇干燥后加入40份的甲苯二异氰酸酯TDI和30份的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI中，75℃加热搅拌反应2.5h，待NCO质量分数达到3.5％时，自然降温至室温得到分子量为2000的聚氨酯预聚体。
(2)按重量份计，将35份的聚醚多元醇PTMG干燥后加入17份的1,4-丁二醇BDO、三异丙醇胺TIPA和14份的二邻氯二苯胺甲烷MOCA，混合均匀后加入50份的步骤(1)制备的聚氨酯预聚体，35℃混合均匀，得到粘度为7700mPa·s的透明聚氨酯溶液，保温搅拌待用。
(3)将表面预处理过，细度为0.35mm的Ti2Cu记忆合金丝经表面等离子体处理：在气压30Pa和功率300W下处理10min，浸入步骤(2)制备的透明聚氨酯溶液，二浸二轧(浸渍时间为15min，轧余率为85％，预烘的条件为90℃处理5min，烘焙条件为100℃处理10min)，得到Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，其中高回弹透明聚氨酯材料的厚度为0.6mm。
实施例4：
(1)按重量份计，将50份的聚醚二元醇或者聚酯二元醇干燥后加入50份的甲苯二异氰酸酯TDI和40份的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI中，75℃加热搅拌反应2.5h，待NCO质量分数达到4％时，自然降温至室温得到分子量为2300的聚氨酯预聚体。
(2)按重量份计，将36份的聚醚多元醇PTMG干燥后加入21份的1,4-丁二醇BDO、三异丙醇胺TIPA和12份的二邻氯二苯胺甲烷MOCA，混合均匀后加入50份的步骤(1)制备的聚氨酯预聚体，37℃混合均匀，得到粘度为7600mPa·s的透明聚氨酯溶液，保温搅拌待用。
(3)将表面预处理过，细度为0.33mm的Ti2Cu记忆合金丝经表面等离子体处理：在气压30Pa和功率300W下处理10min，浸入步骤(2)制备的透明聚氨酯溶液，二浸二轧(浸渍时间为15min，轧余率为85％，预烘的条件为90℃处理5min，烘焙条件为100℃处理10min)，得到Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，其中高回弹透明聚氨酯材料的厚度为0.64mm。
实施例5：
(1)按重量份计，将50份的聚醚二元醇或者聚酯二元醇干燥后加入34份的甲苯二异氰酸酯TDI和36份的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI中，75℃加热搅拌反应2.5h，待NCO质量分数达到3.7％时，自然降温至室温得到分子量为1800的聚氨酯预聚体。
(2)按重量份计，将38份的聚醚多元醇PTMG干燥后加入17份的1,4-丁二醇BDO、三异丙醇胺TIPA和12份的二邻氯二苯胺甲烷MOCA，混合均匀后加入50份的步骤(1)制备的聚氨酯预聚体，37℃混合均匀，得到粘度为7900mPa·s的透明聚氨酯溶液，保温搅拌待用。
(3)将表面预处理过，细度为0.31mm的Ti2Cu记忆合金丝经表面等离子体处理：在气压30Pa和功率300W下处理10min，浸入步骤(2)制备的透明聚氨酯溶液，二浸二轧(浸渍时间为15min，轧余率为85％，预烘的条件为90℃处理5min，烘焙条件为100℃处理10min)，得到Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，其中高回弹透明聚氨酯材料的厚度为0.63mm。
实施例6：
(1)按重量份计，将50份的聚醚二元醇或者聚酯二元醇干燥后加入45份的甲苯二异氰酸酯TDI和34份的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI中，75℃加热搅拌反应2.5h，待NCO质量分数达到4.2％时，自然降温至室温得到分子量为2100的聚氨酯预聚体。
(2)按重量份计，将37份的聚醚多元醇PTMG干燥后加入23份的1,4-丁二醇BDO、三异丙醇胺TIPA和15份的二邻氯二苯胺甲烷MOCA，混合均匀后加入50份的步骤(1)制备的聚氨酯预聚体，38℃混合均匀，得到粘度为7600mPa·s的透明聚氨酯溶液，保温搅拌待用。
(3)将表面预处理过，细度为0.37mm的Ti2Cu记忆合金丝经表面等离子体处理：在气压30Pa和功率300W下处理10min，浸入步骤(2)制备的透明聚氨酯溶液，二浸二轧(浸渍时间为15min，轧余率为85％，预烘的条件为90℃处理5min，烘焙条件为100℃处理10min)，得到Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，其中高回弹透明聚氨酯材料的厚度为0.73mm。
实施例7：
(1)按重量份计，将50份的聚醚二元醇或者聚酯二元醇干燥后加入55份的甲苯二异氰酸酯TDI和45份的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI中，75℃加热搅拌反应2.5h，待NCO质量分数达到4.4％时，自然降温至室温得到分子量为2400的聚氨酯预聚体。
(2)按重量份计，将34份的聚醚多元醇PTMG干燥后加入17份的1,4-丁二醇BDO、三异丙醇胺TIPA和12份的二邻氯二苯胺甲烷MOCA，混合均匀后加入50份的步骤(1)制备的聚氨酯预聚体，35℃混合均匀，得到粘度为7600mPa·s的透明聚氨酯溶液，保温搅拌待用。
(3)将表面预处理过，细度为0.39mm的Ti2Cu记忆合金丝经表面等离子体处理：在气压30Pa和功率300W下处理10min，浸入步骤(2)制备的透明聚氨酯溶液，二浸二轧(浸渍时间为15min，轧余率为85％，预烘的条件为90℃处理5min，烘焙条件为100℃处理10min)，得到Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，其中高回弹透明聚氨酯材料的厚度为0.73mm。
实施例8：
(1)按重量份计，将50份的聚醚二元醇或者聚酯二元醇干燥后加入25份的甲苯二异氰酸酯TDI和40份的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI中，75℃加热搅拌反应2.5h，待NCO质量分数达到3.9％时，自然降温至室温得到分子量为1900的聚氨酯预聚体。
(2)按重量份计，将35份的聚醚多元醇PTMG干燥后加入23份的1,4-丁二醇BDO、三异丙醇胺TIPA和14份的二邻氯二苯胺甲烷MOCA，混合均匀后加入50份的步骤(1)制备的聚氨酯预聚体，36℃混合均匀，得到粘度为8000mPa·s的透明聚氨酯溶液，保温搅拌待用。
(3)将表面预处理过，细度为0.38mm的Ti2Cu记忆合金丝经表面等离子体处理：在气压30Pa和功率300W下处理10min，浸入步骤(2)制备的透明聚氨酯溶液，二浸二轧(浸渍时间为15min，轧余率为85％，预烘的条件为90℃处理5min，烘焙条件为100℃处理10min)，得到Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，其中高回弹透明聚氨酯材料的厚度为0.69mm。
经检测，实施例1-8制备的Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维的回弹率、硬度和超弹性的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维的硬度适中，回弹性好，抗疲劳次数佳，具备良好的形状记忆效应。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，其特征在于，所述Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维包括记忆合金丝和聚氨酯，所述壳核形状记忆纤维的壳层为聚氨酯，核层为记忆合金丝，所述记忆合金丝为Ti2Cu合金丝，所述聚氨酯为高回弹透明聚氨酯材料。
2.根据权利要求1所述的一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维，其特征在于，所述Ti2Cu合金丝的细度为0.3-0.4mm，所述高回弹透明聚氨酯材料的厚度为0.5-0.8mm。
3.一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按重量份计，将50份的聚醚二元醇或者聚酯二元醇干燥后加入20-60份的甲苯二异氰酸酯TDI和20-50份的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI中，加热搅拌反应，待NCO质量分数达到3-4.5％时，自然降温至室温得到聚氨酯预聚体；
(2)按重量份计，将30-40份的聚醚多元醇PTMG干燥后加入13-25份的1,4-丁二醇BDO、三异丙醇胺TIPA和10-16份的二邻氯二苯胺甲烷MOCA，混合均匀后加入50份的步骤(1)制备的聚氨酯预聚体，30-40℃混合均匀，得到透明聚氨酯溶液，保温搅拌待用；
(3)将Ti2Cu记忆合金丝经表面等离子体处理后，浸入步骤(2)制备的透明聚氨酯溶液，二浸二轧，得到Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维。
4.根据权利要求3所述的一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，加热搅拌的温度为75℃，时间为2.5h。
5.根据权利要求3所述的一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，聚氨酯预聚体的分子量为1500-2500。
6.根据权利要求3所述的一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，透明聚氨酯溶液的粘度为7200-8100mPa·s。
7.根据权利要求3所述的一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，Ti2Cu记忆合金丝是表面预处理的Ti2Cu记忆合金丝。
8.根据权利要求3所述的一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，等离子体处理的条件为气压30Pa，功率300W，时间10min。
9.根据权利要求3所述的一种Ti2Cu/聚氨酯的壳核形状记忆纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，二浸二轧的浸渍时间为15min，轧余率为85％，预烘的条件为90℃处理5min，烘焙条件为100℃处理10min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150909 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |