CN106592008B - 一种耐热氨纶纤维及其制备方法 - Google Patents

一种耐热氨纶纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种耐热氨纶纤维的制备方法，其特征在于在生产氨纶的纺丝原液中加入生产间位芳纶纤维的纺丝原液。包括氨纶纺丝原液制备、间位芳纶纺丝原液的制备、氨纶纤维纺丝原液和间位芳纶纺丝原液的混合、干法纺丝四个步骤。将少量的间位芳纶原液加入氨纶原液中，混合均匀而纺成的新型耐热氨纶纤维在保持原有的高弹性同时，在间位芳纶原液的作用下也使其较传统的氨纶纤维具有更加优异的耐热性。

Description

一种耐热氨纶纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纤维的聚合物制备方法，特别是涉及一种耐热氨纶纤维及其制备方法。
背景技术
氨纶是一种具有高弹性的纺织纤维，现已广泛应用于针织和机织的弹性织物中。随着氨纶应用领域的扩大，人们对于氨纶的性能提出了更高的要求，除对弹性要求外，还根据不同的用途，对氨纶提出了诸如耐氯性、耐热型、抗氧化性等不同的要求，其中对耐热性的要求特别突出。例如，面料对色泽要求越趋苛刻，二次、三次改色更加普遍，从而对氨纶的耐热性能提出了新的挑战。
近年来，氨纶越来越多地与涤纶一起使用，但涤纶一般要求125~130℃的高温染色，而普通氨纶丝不耐热，在100—140℃条件下长时间使用时，纤维便会变黄、发粘、强度下降，这主要是因为氨纶在高温下其硬段区容易破坏，分子链中的氨酯脲结构也易氧化、降解。因此在高染色温度下氨纶容易受到损害而降低弹性或引起纱线断裂。另外，当氨纶与其他纤维混纺染色，特别是与涤纶混纺时，受氨纶耐热性能的影响，混纺织物难以满足人们多样化的色彩要求，限制了氨纶的应用，已经成为氨纶发展中亟待突破的技术瓶颈之一。
间位芳纶即聚间苯二甲酰间苯二胺，是目前世界上耐热纤维中发展最快的特种化学纤维之一，由于其分子结构中氢键的作用强烈，使间位芳纶化学结构稳定，特别是具有优异的耐热性，可在200℃下长期使用，并具有良好的尺寸稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新型耐热氨纶纤维的聚合物制备方法，所述方法制备得到的新型耐热氨纶纤维，在保持原有氨纶丝良好高弹性能的同时，较普通的氨纶纤维具有更加优异的热稳定性，耐热性更好。
本发明采取的技术方案是在生产氨纶的纺丝原液中加入生产间位芳纶纤维的纺丝原液。具体步骤如下：
一种耐热氨纶纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）氨纶纺丝原液制备
a.聚醚二元醇和二异氰酸酯以摩尔比1：1.55～2.15反应制得预聚物，将预聚物溶于DMAC溶液中，聚醚二元醇和DMAC的摩尔添加比为1：35-55;
b.所述预聚物和混合胺类扩链剂进行扩链反应，制得所需粘度的聚氨酯聚合物溶液；混合胺为乙二胺、丙二胺和二乙胺混合胺;乙二胺的摩尔百分比为50-85，丙二胺的摩尔百分比为15-50，二乙胺的摩尔百分比为5-15；
c.将抗氧剂、助染剂混合辅料添加到所述聚氨酯聚合物溶液中，混合均匀，得到氨纶纤维的纺丝原液;
（2）间位芳纶纺丝原液的制备
d. 将间苯二胺加入到极性溶剂中，浓度为8.0-12.0%，降低温度到-10～10℃，逐步加入间苯二甲酰氯反应，间苯二甲酰氯占总质量的80-95%，得到预聚物溶液；
e. 向步骤d中的预聚物溶液中加入氨气中和其中的氯化氢，生成不溶于溶液的氯化铵固体；
f. 将步骤e中的氯化铵过滤去除，得到透明预聚物滤液；
g．向步骤f中的预聚物滤液再加入剩余间苯二甲酰氯，继续扩链得到聚合物溶液；剩余间苯二甲酰氯占总质量的5.0-20.0%。
h．向步骤g中的聚合物溶液中加入中和剂，调整聚合物溶液的PH值至中性；
（3）氨纶纤维纺丝原液和间位芳纶纺丝原液的混合
i. 将步骤h中得到的间位芳纶纺丝原液添加到步骤c中得到的氨纶纤维纺丝原液中，混合均匀，所得聚合物溶液经放置熟化；所述间位芳纶纺丝原液中聚合物的质量为氨纶纤维的纺丝原液中聚合物质量的0.5～8%；
（4）干法纺丝
j. 将步骤i中得到的聚合物溶液按照通用干法纺丝的工艺得到耐热氨纶纤维。
进一步地，所述混合胺类扩链剂为乙二胺、丙二胺和二乙胺的混合物，其中，乙二胺的摩尔百分比为50-85，丙二胺的摩尔百分比为10-35，二乙胺的摩尔百分比为5-15。
进一步地，所述极性溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种。
进一步地，所述中和剂为二乙胺、二丁胺、乙醇胺中的一种或两种。
本发明所述方法制备的新型耐热氨纶纤维在保持了传统氨纶纤维高弹性的同时，具有更加优异的耐热性。这主要是因为间位芳纶分子是由酰胺基团相互连接间位苯基所构成的线型大分子，在它的晶体里氢键在两个平面上存在，如格子状排列，从而形成了氢桥的三维结构。由于氢键的作用强烈，使间位芳纶化学结构稳定，具有优异的耐热性，将少量的间位芳纶原液加入氨纶原液中，混合均匀而纺成的新型耐热氨纶纤维在保持原有的高弹性同时，在间位芳纶原液的作用下也使其较传统的氨纶纤维具有更加优异的耐热性。在170℃/10min试验情况下，本发明制备的新型耐热氨纶纤维的热变形温度较普通氨纶纤维可提高5~11℃
具体实施方式
实施例1：按照比例表中数据比例
将间苯二胺加入到二甲基乙酰胺中，浓度为8%，降低温度到0℃，逐步加入间苯二甲酰氯反应，间苯二甲酰氯占总质量的90%，得到预聚物溶液；向预聚物溶液中加入氨气中和其中的氯化氢，生成不溶于溶液的氯化铵固体；将氯化铵过滤去除，得到透明预聚物滤液；再向预聚物滤液加入剩余间苯二甲酰氯，继续扩链得到聚合物溶液；向聚合物溶液中加入中和剂二丁胺，调整聚合物溶液的PH值至中性，得到的间位芳纶纺丝原液中聚合物的含量为20％。
将聚四亚甲基醚二醇和二异氰酸酯以摩尔比1：2反应，得到两末端具有异氰酸酯基的预聚物，加入DMAC溶解得到溶液，加入混合胺类扩链剂与预聚体反应，制得所需粘度的聚氨酯溶液，再加入抗氧剂245、助染剂TSA011、润滑剂硬脂酸镁、消光剂二氧化钛等混合辅料到聚氨酯聚合物溶液中，混合均匀，得到氨纶纺丝原液，将所述的间位芳纶纺丝原液添加到氨纶纤维的纺丝原液中熟化，纺丝。其中间位芳纶纺丝原液的添加量为聚氨酯聚合物固含量的0.5%。
实施例2：按比例表中的比例、实施例1所述同样方法制得新型耐热氨纶纤维，其中间位芳纶纺丝原液的添加量为聚氨酯聚合物固含量的2%。
实施例3：按比例表中的比例、实施例3所述同样方法制得新型耐热氨纶纤维，其中间位芳纶纺丝原液的添加量为聚氨酯聚合物固含量的3%。
实施例4：按比例表中的比例、实施例1所述同样方法制得氨纶纤维，其中间位芳纶纺丝原液的添加量为聚氨酯聚合物固含量的5%。
实施例5：按比例表中的比例、实施例1所述同样方法制得氨纶纤维，其中间位芳纶纺丝原液的添加量为聚氨酯聚合物固含量的8%。
对比例：与实施例1的区别在于：未添加所述间位芳纶纺丝原液。
表1：耐热氨纶纺丝原液比例表
将上述实施例制得的新型耐热氨纶纤维进行HDT测试，数据对比如表1所示：
表2本发明所述方法制备得到的新型耐热氨纶纤维与传统氨纶纤维热性能数据
氨纶纤维的热变形温度越高，其耐热性越好。以上数据可知，添加间位芳纶原液于氨纶原液中，混合均匀纺成的新型耐热氨纶纤维耐热性较传统的氨纶纤维更加优异，且耐热性随芳纶原液的添加量增长而提高。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种耐热氨纶纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）氨纶纤维纺丝原液的制备
a. 聚醚二元醇和二异氰酸酯以摩尔比1：1.55～2.15反应制得预聚物，将预聚物溶于二甲基乙酰胺溶液中，聚醚二元醇和二甲基乙酰胺的摩尔添加比为1：35～55；
b. 预聚物和混合胺类扩链剂进行扩链反应，制得所需粘度的聚氨酯聚合物溶液；
c. 将抗氧剂、助染剂混合辅料添加到所述聚氨酯聚合物溶液中，混合均匀，得到氨纶纤维的纺丝原液；
（2）间位芳纶纺丝原液的制备
d. 将间苯二胺加入到极性溶剂中，浓度为8.0-12.0%，降低温度到-10～10℃，逐步加入间苯二甲酰氯反应，间苯二甲酰氯占总质量的80-95%，得到预聚物溶液；
e. 向步骤d中的预聚物溶液中加入氨气中和其中的氯化氢，生成不溶于溶液的氯化铵固体；
f. 将步骤e中的氯化铵过滤去除，得到透明预聚物滤液；
g．向步骤f中的预聚物滤液再加入剩余间苯二甲酰氯，继续扩链得到聚合物溶液；剩余间苯二甲酰氯占总质量的5.0-20.0%；
h．向步骤g中的聚合物溶液中加入足量中和剂，调整聚合物溶液的PH值至中性；
（3）氨纶纤维纺丝原液和间位芳纶纺丝原液的混合
i. 将步骤h中得到的间位芳纶纺丝原液添加到步骤c中得到的氨纶纤维纺丝原液中，混合均匀，所得聚合物溶液经放置熟化；所述间位芳纶纺丝原液中聚合物的质量为氨纶纤维的纺丝原液中聚合物质量的0.5～8%；
（4）干法纺丝
j. 将步骤i中得到的聚合物溶液按照通用干法纺丝的工艺得到耐热氨纶纤维。
2.根据权利要求1所述的一种耐热氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述混合胺类扩链剂为乙二胺、丙二胺和二乙胺的混合物，其中，乙二胺的摩尔百分比为50-85，丙二胺的摩尔百分比为10-35，二乙胺的摩尔百分比为5-15。
3.根据权利要求1所述的一种耐热氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述极性溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种耐热氨纶纤维的制备方法，其特征在于：所述中和剂为二乙胺、二丁胺、乙醇胺中的一种或两种。
5.根据权利要求1-4任一一种耐热氨纶纤维的制备方法制得的一种耐热氨纶纤维。
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