CN105420843B - 一种易染聚氨酯弹性纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种易染聚氨酯弹性纤维的制备方法，具体涉及一种含有二烷基二甲基季铵盐的聚氨酯树脂组合物，再通过使用该聚氨酯树脂组合物制造的具有优异染色性能的聚氨酯纤维；该方为：1)将低聚物二元醇与过量的有机二异氰酸酯进行一次聚合，制备得到预聚物；2)将所述的预聚物溶解于有机溶剂中，然后与二胺和单胺反应进行二次聚合以制备聚氨酯溶液；3)作为染色添加剂的二烷基二甲基季铵盐将按聚氨酯聚合物重量的0.1～15wt％加到上述的聚氨酯溶液中以获得混合物，将所述混合物进行纺丝，得到易染聚氨酯弹性纤维。该制造方法的实施过程简便，而且可以广泛地应用于不同品种的聚氨酯弹性纤维，制备的聚氨酯弹性纤维易上色，色牢度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型功能化氨纶纤维的制造方法，特别是一种具有良好染色的氨纶纤维的制造方法，本发明属于高分子材料制备技术领域。
背景技术
氨纶是一种高弹性的化学纤维，其断裂伸长为500％～700％，弹性回复率一般大于90％，断裂强度高，因此，氨纶纤维被广泛的应用到针织和机织织物中。但是氨纶纤维在染色过程中，难于着色，这主要是由氨纶纤维的高聚物结构所引起的，其高聚物结构由硬段和软段组成，硬段极性强，但染料难以进入，软段极性弱，但对染料的作用力差，所以导致氨纶纤维着色困难，色牢度低。随着国民生活水平不断提高，对穿着舒适性和时尚性也提出了更高的要求。为了有效地解决这个问题，需要开发一种容易上色的氨纶纤维。
目前，针对氨纶纤维染色效果的改善已有一些报道。例如，中国专利961159911.X，200710015248.5，201310681125.0都是基于引入氨基以提供染料酸座，达到提升染色效果的目的。961159911.X介绍了一种在分子链末端引入酸座的方法，但是由于受限于分子量的要求，添加量有限，起到的印染效果一般。200710015248.5引入一种带酸座的扩链剂，但容易包埋在硬段微区中，或受到回弹要求的限制，添加量有限，也达不到很好的印染效果。201310681125.0引入一种伯胺基的添加剂，但是添加剂须进行预处理，附着在白炭黑上，添加工艺复杂。因此，需要开发一种生产易染聚氨酯弹性纤维的新技术，以便于更好地产业化。
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，提供一种易染氨纶纤维及其制备方法。该制造方法的实施过程简便，而且可以广泛地应用于不同品种的聚氨酯弹性纤维，制备的聚氨酯弹性纤维易上色，色牢度高。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种易染聚氨酯弹性纤维的方法，该方法包括如下步骤：
1)将低聚物二元醇与过量的有机二异氰酸酯进行一次聚合，制备得到预聚物；
2)将所述的预聚物溶解于有机溶剂中，然后与二胺和单胺的混合溶液反应进行二次聚合以制备聚氨酯溶液；
3)制备易染助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂与染色添加剂加入到有机溶剂中并研磨，形成助剂浆料；
4)将所述染色添加剂按聚氨酯聚合物重量的0.1～15wt％加到上述的聚氨酯溶液中以获得混合物，将所述混合物进行纺丝，得到易染聚氨酯弹性纤维。
所述的染色添加剂为二烷基二甲基季铵盐。
所述的二烷基二甲基季铵盐其结构如下式1表示
其中：R1和R2相同或者不同并且每一个独立地具有1～30个碳原子的烷基，优选4～18个碳原子的烷基，M-代表Cl-、Br-系阴离子。
所述的有机溶剂是N,N-二甲基甲酰胺DMF或N,N-二甲基乙酰胺DMAC。
所述的二胺是乙二胺、丙二胺或是两者混合物，单胺是二乙胺、二丙胺或是两者混合物。
有益效果：与现有技术相比，本发明通过添加二烷基二甲基季铵盐不仅提升聚氨酯弹性纤维在染料中的染色性和染色色牢度，而且可以保持聚氨酯的诸如预牵伸，断裂伸长率，断裂强度，模量等固有特性。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
该方法包括如下几个步骤：
1)将原料低聚物二元醇和二异氰酸酯混合，在75～90℃反应100～120min，制备得到预聚物，其中二异氰酸酯与低聚物二元醇的摩尔比为(1.50～2.00)：1；
2)制备混合胺溶液：将乙二胺、丙二胺中的一种或两种，溶解入溶剂，再添加二乙胺、二丙胺中的一种或两种，形成质量百分比浓度为1.00～8.00％的混合胺溶液；
3)将所述的混合胺溶液加入到所述的预聚物溶液中并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸酯基的摩尔数比为(0.90～1.30)：1，进行反应，形成质量百分比浓度为35～45％的聚合物溶液；
4)制备易染助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂等一般性助剂，与能提高染色助剂的二烷基二甲基季铵盐加入到N，N-二甲基乙酰胺中并研磨20～40小时，形成质量百分比浓度为30～40％的助剂浆料；
5)将所述的助剂浆料加至所述的聚合物溶液中，经30～40小时搅拌熟化，通过干法纺丝，形成易染聚氨酯弹性纤维。
所述易染氨纶纤维含有0.1～15wt％的由下式1表示的二烷基二甲基季铵盐：
式1
其中：R1和R2相同或者不同并且每一个独立地具有1～30、优选4～18个碳原子的烷基，M-代表Cl-、Br-系阴离子。
所述的低聚物多二元醇为数均分子量1500～3000的聚四氢呋喃醚二醇或数均分子量1500～3000的聚丙二醇亦或是两者的混合物。
所述的二异氰酸酯为4,4’-MDI或2,4’-MDI，或两者的混合物；所加入的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF或N,N-二甲基乙酰胺DMAC。
所述的混合胺溶液为扩链剂和链终止剂混合溶液，扩链剂选自乙二胺、丙二胺、或其混合物；链终止剂为二乙胺、二丙胺、或其混合物。
实施例1：
1)将原料聚四亚甲基醚二醇和4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯混合，在90℃反应120min，制备得到预聚物，其中4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四亚甲基醚二醇的摩尔比为1.70：1；
2)制备混合胺溶液：将乙二胺、丙二胺按摩尔比4：1，溶解入溶剂N，N-二甲基乙酰胺，再以二胺摩尔含量15％添加二乙胺，形成质量百分比浓度为6.00％的混合胺溶液；
3)将所述的混合胺溶液加入到所述的预聚物溶液中并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸酯基的摩尔数比为1.07：1，进行反应，形成质量百分比浓度为35％的聚合物溶液；
4)制备易染助剂浆料：按聚合物的固体含量计，将0.5wt％的2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-苯并三唑)、0.5wt％的双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷、0.1wt％的硬脂酸镁、0.5wt％二氧化钛，0.5wt％的十八烷基三甲基氯化铵加入到N，N-二甲基乙酰胺中并研磨25小时，形成质量百分比浓度为35％的助剂浆料；
5)将所述的易染助剂浆料加至所述的聚合物溶液中，经35小时搅拌熟化，通过干法纺丝，形成易染聚氨酯弹性纤维。
实施例2：
除了十八烷基三甲基氯化铵的加入量为5.0wt％外，按与实施例1中所述的相同方法获得方式溶液。经35小时搅拌熟化，通过干法纺丝，形成易染聚氨酯弹性纤维。实施例3：
除了十八烷基三甲基氯化铵的加入量为10.0wt％外，按与实施例1中所述的相同方法获得方式溶液。经35小时搅拌熟化，通过干法纺丝，形成易染聚氨酯弹性纤维。
实施例4：
除了十八烷基三甲基氯化铵的加入量为15.0wt％外，按与实施例1中所述的相同方法获得方式溶液。经35小时搅拌熟化，通过干法纺丝，形成易染聚氨酯弹性纤维。
比较例1：
除了未添加十八烷基三甲基氯化铵外，按与实施例1中所述的相同方法获得方式溶液。经35小时搅拌熟化，通过干法纺丝，形成普通聚氨酯弹性纤维。
Claims (4)
1.一种易染聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)将低聚物二元醇与过量的有机二异氰酸酯进行一次聚合，制备得到预聚物；
2)将所述的预聚物溶解于有机溶剂中，然后与二胺和单胺的混合溶液反应进行二次聚合以制备聚氨酯溶液；
3)制备易染助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂与染色添加剂加入到有机溶剂中并研磨，形成助剂浆料；
4)将所述染色添加剂按聚氨酯聚合物重量的0.1～15wt％加到上述的聚氨酯溶液中以获得混合物，将所述混合物进行纺丝，得到易染聚氨酯弹性纤维；
其中：所述的染色添加剂为二烷基二甲基季铵盐。
2.根据权利要求1所述的易染聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于所述的二烷基二甲基季铵盐其结构如下式1表示
其中：R1和R2相同或者不同并且每一个独立地具有1～30个碳原子的烷基，M-代表Cl-、Br-系阴离子。
3.根据权利要求1所述的易染聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂是N,N-二甲基甲酰胺DMF或N,N-二甲基乙酰胺DMAC。
4.根据权利要求1所述的易染聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于所述的二胺是乙二胺、丙二胺或是两者混合物，单胺是二乙胺、二丙胺或是两者混合物。
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