CN105019052B - 一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法 - Google Patents

一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：将聚四亚甲基醚二醇与二异氰酸酯类物质反应生成异氰酸酯封端的预聚物，把至少部分表面含有氨基基团的纳米石墨烯、扩链胺溶液、预聚物在扩链器内混合进行扩链反应，反应后的聚合物加入添加剂混合，经储藏熟化后成聚氨酯纺丝原液，最后通过干纺纺丝得到聚氨酯弹性纤维。本发明制备的聚氨酯弹性纤维具有远优于普通产品的强度及耐热性，同时该纤维在后道织造过程中能防止产生静电。

Description

一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法，属于聚氨酯弹性纤维技术领域。
背景技术
聚氨酯弹性纤维又名氨纶，在后道织造时一般需要牵伸数倍，织造过程中经过与设备的不断摩擦，很容易出现断丝现象，从而造成织造中断，效率降低，同时布匹还会出现条干等现象。另外在后道染色过程中，由于染色温度较高，普通氨纶在染色过程中容易熔断，最终造成布匹报废，形成较大的损失。因此，申请人做出此发明，以制备高强度、高耐热性的氨纶。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法，通过交联反应在聚氨酯分子链内接入表面含有氨基的纳米石墨烯来提高聚氨酯弹性纤维的性能。
本发明是通过如下步骤实现的：
1)将聚四亚甲基醚二醇与二异氰酸酯类物质反应生成异氰酸酯封端的预聚物，加入溶剂混合形成预聚物溶液a；
2)把至少部分表面含有氨基基团的纳米石墨烯混合于溶剂中制成溶液b；
3)把扩链剂与终止剂混合于溶剂中制成溶液c；
4)把抗氧剂、防黄剂、润滑剂等助剂混合于溶剂中制成溶液d；
5)将溶液a先加入反应器内进行搅拌，其次加入溶液b进行交联反应，然后再加入溶液c进行扩链与终止反应，最后加入溶液d制备成聚氨酯原液，经储藏熟化后通过干纺纺丝得到聚氨酯弹性纤维。
优选地，所述的纳米石墨烯在该纤维中的固含量为0.01-5.0％。
优选地，所述的纳米石墨烯选自单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯中的至少一种。
优选地，所述的纳米石墨烯经过表面处理，其表面含有部分氨基基团,且每个石墨烯分子表面-NH2基团至少为2个。保证有扩链或者交联的效果，更优选地是，每个石墨烯分子表面-NH2基团为3个，可以形成交联结构。
优选地，所述的溶液b加入后0.5-5小时再加入溶液c。让溶液b有充分的时间反应完。
优选地，所述的溶液b加入反应器时保持反应器内温度范围为10-70℃
有益效果：本发明的提供一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法，把表面含有部分氨基基团的纳米石墨烯通过交联反应介入氨纶分子链中,同时形成了多维交联结构,能使氨纶丝的强度及耐热性远大于普通产品，而且静电值小。
具体实施方式
下面用具体的实施例来详细描述本发明的具体生产过程，但这些实施例不得理解为任何意义上的对本发明的限制。
实施例1：
在氮气氛围、70℃、搅拌的条件下将2928g聚四亚甲基醚二醇(数均分子量为1840)与666g 4，4二苯基甲烷二异氰酸酯反应120分钟，得到异氰酸酯封端的预聚物，待冷却到40℃后加入5391g二甲基乙酰胺充分溶解，得到预聚物溶液a；
把45.5g表层含有氨基的单层纳米石墨烯与400g二甲基乙酰胺混合制成溶液b；
随后将57.44g乙二胺、7.87g 1，2-丙二胺、4.85g二乙胺溶解于1414g二甲基乙酰胺中得溶液c；
将溶液a加入反应器内，夹套保温水设定50℃，然后在反应器内加入溶液b，搅拌1小时后，再加入溶液c继续搅拌，待反应完全后制得聚氨酯脲溶液；
在所制得的聚氨酯脲溶液中加入添加剂，包含1.0％的抗氧剂、0.5％的防黄剂、0.6％的染色助剂、0.3％抗粘剂。然后将混合溶液在300℃下干法纺丝，生产40D规格的聚氨酯弹性纤维。
实施例2：
在氮气氛围、70℃、搅拌的条件下将2928g聚四亚甲基醚二醇(数均分子量为1840)与666g 4，4二苯基甲烷二异氰酸酯反应120分钟，得到异氰酸酯封端的预聚物，待冷却到40℃后加入5391g二甲基乙酰胺充分溶解，得到预聚物溶液a；
把91g表层含有氨基的双层纳米石墨烯与900g二甲基乙酰胺混合制成溶液b；
随后将57.44g乙二胺、7.87g 1，2-丙二胺、4.85g二乙胺溶解于1414g二甲基乙酰胺中得溶液c；
将溶液a加入反应器内，夹套保温水设定50℃，然后在反应器内加入溶液b，搅拌5小时后，再加入溶液c继续搅拌，待反应完全后制得聚氨酯脲溶液；
在所制得的聚氨酯脲溶液中加入添加剂，包含1.0％的抗氧剂、0.5％的防黄剂、0.6％的染色助剂、0.3％抗粘剂。然后将混合溶液在300℃下干法纺丝，生产40D规格的聚氨酯弹性纤维。
实施例3：
在氮气氛围、70℃、搅拌的条件下将2928g聚四亚甲基醚二醇(数均分子量为1840)与666g 4，4二苯基甲烷二异氰酸酯反应120分钟，得到异氰酸酯封端的预聚物，待冷却到40℃后加入5391g二甲基乙酰胺充分溶解，得到预聚物溶液a；
把182g表层含有氨基的单层纳米石墨烯与1800g二甲基乙酰胺混合制成溶液b；
随后将57.44g乙二胺、7.87g 1，2-丙二胺、4.85g二乙胺溶解于1414g二甲基乙酰胺中得溶液c；
将溶液a加入反应器内，夹套保温水设定50℃，然后在反应器内加入溶液b，搅拌3小时后，再加入溶液c继续搅拌，待反应完全后制得聚氨酯脲溶液；
在所制得的聚氨酯脲溶液中加入添加剂，包含1.0％的抗氧剂、0.5％的防黄剂、0.6％的染色助剂、0.3％抗粘剂。然后将混合溶液在300℃下干法纺丝，生产40D规格的聚氨酯弹性纤维。
对比例1：
在氮气氛围、70℃、搅拌的条件下将2928g聚四亚甲基醚二醇(数均分子量为1840)与666g 4，4二苯基甲烷二异氰酸酯反应120分钟，得到异氰酸酯封端的预聚物，待冷却到40℃后加入5391g二甲基乙酰胺充分溶解，得到预聚物溶液a；
随后将57.44g乙二胺、7.87g 1，2-丙二胺、4.85g二乙胺溶解于1414g二甲基乙酰胺中得溶液c；
将溶液a加入反应器内，夹套水设定7℃，然后在反应器内加入溶液c，待反应完全后制得聚氨酯脲溶液；
在所制得的聚氨酯脲溶液中加入添加剂，包含1.0％的抗氧剂、0.5％的防黄剂、0.6％的染色助剂、0.3％抗粘剂。然后将混合溶液在300℃下干法纺丝，生产40D规格的聚氨酯弹性纤维。
对比例2：
在氮气氛围、70℃、搅拌的条件下将2928g聚四亚甲基醚二醇(数均分子量为1840)与666g 4，4二苯基甲烷二异氰酸酯反应120分钟，得到异氰酸酯封端的预聚物，待冷却到40℃后加入5391g二甲基乙酰胺充分溶解，得到预聚物溶液a；
随后将51.08g乙二胺、15.79g 1，2-丙二胺、4.85g二乙胺溶解于1414g二甲基乙酰胺中得溶液c；
将溶液a加入反应器内，夹套水设定7℃，然后在反应器内加入溶液c，待反应完全后制得聚氨酯脲溶液；
在所制得的聚氨酯脲溶液中加入添加剂，包含1.0％的抗氧剂、0.5％的防黄剂、0.6％的染色助剂、0.3％抗粘剂。然后将混合溶液在300℃下干法纺丝，生产40D规格的聚氨酯弹性纤维。
最后对上述实施例和对比例的产品进行常规指标检测，具体见下表：
从实施例和对比例发现，本发明方法制备聚氨酯弹性纤维，断裂强力大幅提高，耐高温性能明显增强，同时静电值减少。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (4)

1.一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)将聚四亚甲基醚二醇与二异氰酸酯类物质反应生成异氰酸酯封端的预聚物，加入溶剂混合形成预聚物溶液a；
2)把表面含有部分氨基基团的纳米石墨烯混合于溶剂中制成溶液b；
3)把扩链剂与终止剂混合于溶剂中制成溶液c；
4)把抗氧剂、防黄剂、润滑剂助剂混合于溶剂中制成溶液d；
5)将溶液a先加入反应器内进行搅拌，其次加入溶液b进行交联反应，0.5-5小时后再加入溶液c进行扩链与终止反应，最后加入溶液d制备成聚氨酯原液，经储藏熟化后通过干纺纺丝得到聚氨酯弹性纤维，所述的溶液b加入反应器时保持反应器内温度范围为10-70℃。
2.根据权利要求1所述的一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于所述的纳米石墨烯在该纤维中的固含量为0.01-5.0％。
3.根据权利要求1所述的一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于所述的纳米石墨烯选自单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于所述的纳米石墨烯经过表面处理，其表面含有部分氨基基团,且每个石墨烯分子表面-NH2基团至少为2个。
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