CN108251912B - 一种舒适性聚氨酯弹性纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种舒适性聚氨酯弹性纤维的制备方法，包括以下步骤：将化学发泡剂与有机溶剂混合获得化学发泡剂分散液；将聚醚多元醇与二异氰酸酯混合制备得到‑NCO封端的聚氨基甲酸酯预聚物，然后加入有机溶剂充分溶解，得到预聚物溶液；将预聚物溶液与二元胺进行扩链得到聚氨酯原液；步骤四，将化学发泡剂分散液添加到聚氨酯原液中，再添加氨纶助剂，经过熟化、脱泡得到纺丝原液；采用干法纺丝系统将纺丝原液在高温甬道内受热固化成丝束，经过卷绕成型得到所述舒适性聚氨酯弹性纤维。本发明选用的化学发泡剂分解温度高，可提高聚氨酯弹性纤维的柔软度、透气性，并且降低聚氨酯弹性纤维的模量，达到穿着舒适的效果。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯弹性纤维技术领域，具体涉及舒适性聚氨酯弹性纤维的制备方法。
背景技术
目前聚氨酯弹性纤维应用已经从内衣到外衣、从针织到机织、从运动服到时尚装、从女士服装到男士服装、从普通面料到功能化面料、从服装产业到其他产业，用途得到全面系统的提升。当内衣、运动服及紧身衣等含氨织物与人体接触时，对织物的贴合要求较高，高模量的弹性纤维会由于对人体造成一定的压迫性而产生不适感。另外贴身的衣物透气性差也会影响织物的穿着舒适性。
现有技术中，对于提高聚氨酯弹性纤维舒适性的方法，相关的公开资料较少。专利N1038318A公开了一种具有柔性链段共聚物的斯潘德克斯纤维，一种改善的干纺弹性纤维，具有柔性和硬性链段聚醚基体的聚氨酯-尿素斯潘德克斯聚合物，该聚合物是四氢呋喃和3-甲基四氢呋喃的端接羟基共聚物所产生的，并以有机二异氰酸酯封端，再以二元胺增链。该纤维具有极其理想结合的负载能力、热-湿塑性变形性能和热定形性能，并且能以高速度纺丝和卷绕。但该方法所需的端接羟基共聚物较难制备得到，工业化生产存在困难。
专利CN101736435A公开了一种软氨纶纤维的生产方法，包括如下步骤：使用分子量大于3000并且带有侧基(甲基或乙基)聚合多元醇和二异氰酸酯类物质为原料混合反应得到异氰酸酯封端的预聚物；将预聚物用酰胺化合物溶解后与胺类扩链剂混合反应得到聚氨酯脲溶液；在生成的聚氨酯脲溶液中加入添加剂，得到以聚氨基甲酸酯和聚氨基甲酸酯脲化合物为重复单元的氨纶纺丝原液；将氨纶纺丝原液陈化后进行干纺方法纺丝，得到氨纶纤维。该发明制备的氨纶丝具有伸长更高、应力更低的特点，进而使得织物具有更高的舒适性。但该方法所需的分子量大于3000并且带有侧基(甲基或乙基)聚合多元醇目前市场上较难获得，限制了该方法的推广应用。
专利CN104928798A公开了一种舒适氨纶纤维及其制备方法，其质量百分比配方为：聚醚多元醇结构单元的聚氨酯类成纤聚合物60.0-70.8％，二羟基硅油结构单元的聚氨酯类成纤聚合物28.0-38.0％，添加剂剂1.2-2.0％。制备方法为：1.分别制备含有聚醚多元醇结构单元的预聚物和含有二羟基硅油结构单元的预聚物，扩链，制得成纤高聚物，与添加剂浆料混合后；2.在超声和搅拌下储存熟化，制得纺丝原液；3.最后通过干法纺丝的设备和工艺制得。制得的氨纶纤维具有高回弹、低模量的特性。该方法由于含二羟基硅油结构，容易在高温下被氧化，堵塞纺丝甬道内的滤网。
因此，需要开发一种生产舒适性聚氨酯弹性纤维的新技术，既能适当降低氨纶的模量，又能具备较好的柔软度、透气性，以满足氨纶纤维制造技术及应用领域发展的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种舒适性聚氨酯弹性纤维的制备方法，以解决背景技术存在的上述缺陷。
本发明是通过如下的技术方案实现的：
一种舒适性聚氨酯弹性纤维的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将化学发泡剂与有机溶剂混合获得化学发泡剂分散液；
步骤二，将聚醚多元醇与二异氰酸酯混合制备得到-NCO封端的聚氨基甲酸酯预聚物，然后加入有机溶剂充分溶解，得到预聚物溶液；
步骤三，将所述预聚物溶液与二元胺进行扩链得到聚氨酯原液；
步骤四，将所述化学发泡剂分散液添加到所述聚氨酯原液中，经过熟化、脱泡得到纺丝原液；
步骤五，采用干法纺丝系统将所述纺丝原液在高温甬道内受热固化成丝束，经过卷绕成型得到所述舒适性聚氨酯弹性纤维。
作为优选的技术方案，所述化学发泡剂的分解温度为200-270℃；
优选的，所述化学发泡剂选自偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸钡、对甲苯磺酰氨基脲、4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)、三肼基三嗪中的任意一种或一种以上。
作为优选的技术方案，所述化学发泡剂的添加量是所述舒适性聚氨酯弹性纤维质量的0.01％-0.5％。
作为优选的技术方案，所述化学发泡剂分散液的质量百分比浓度为10-30％。
作为优选的技术方案，步骤一中将化学发泡剂与有机溶剂混合后采用球磨机进行高速研磨从而获得均一稳定的化学发泡剂分散液。
作为优选的技术方案，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。
作为优选的技术方案，所述干法纺丝系统的甬道温度在200-300℃之间；纺丝速度为900-1100m/min，丝束在甬道中经过的时间为0.6-1秒。
作为优选的技术方案，步骤四中将所述化学发泡剂分散液添加到所述聚氨酯原液中后，还可以再添加其它常规助剂，经过熟化、脱泡得到纺丝原液。
本发明选用的化学发泡剂分解温度高，可以防止其在聚氨酯原液熟化过程中分解，产生气泡，影响生产过程。纺丝原液在高温甬道内受热后溶剂挥发，但丝束表面受热程度比内部大，由于选用的化学发泡剂分解温度较高，在纤维内部的化学发泡剂会发生不完全分解，形成细微的小孔，而在纤维表面的化学发泡剂则会大量分解，在纤维表面形成泡孔结构，从而提高聚氨酯弹性纤维的柔软度、透气性，并且降低聚氨酯弹性纤维的模量，达到穿着舒适的效果。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行阐述，但并不限制本发明。
实施例1：
1)将4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)加入到N,N-二甲基乙酰胺中，于球磨机内进行高速研磨，形成均一稳定的4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)溶液，其浓度为25％，4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)的分解温度为210℃-220℃；
2)将聚醚多元醇与二异氰酸酯混合制备得到-NCO封端的聚氨基甲酸酯预聚物，加入N,N-二甲基乙酰胺充分溶解，得到预聚物溶液；
3)将预聚物溶液与二元胺进行扩链得到聚氨酯原液；
4)将4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)溶液添加到聚氨酯原液中，4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)的质量占聚氨酯原液固含量的0.08％，搅拌混合均匀，再添加其它常规助剂，经过熟化、脱泡得到纺丝原液；
5)借助干法纺丝系统，将纺丝原液在高温甬道内受热固化成丝束，经过卷绕成型得到舒适性聚氨酯弹性纤维。
纺丝条件：
a.风量：上进/上回/下回＝0.65/0.50/0.43；b.温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝255/230/200；c.纺丝速度：1000m/min。
该纤维规格为180旦，拉伸300％的强力为28克力，断裂强力为190克力，断裂伸长率为535％。
实施例2：
1)将偶氮二甲酸钡加入到N,N-二甲基甲酰胺中，于球磨机内进行高速研磨，形成均一稳定的偶氮二甲酸钡溶液，其浓度为30％，偶氮二甲酸钡的分解温度为240℃-250℃；
2)将聚醚多元醇与二异氰酸酯混合制备得到-NCO封端的聚氨基甲酸酯预聚物，加入N,N-二甲基甲酰胺充分溶解，得到预聚物溶液；
3)将预聚物溶液与二元胺进行扩链得到聚氨酯原液；
4)将偶氮二甲酸钡溶液添加到聚氨酯原液中，偶氮二甲酸钡的质量占聚氨酯原液固含量的0.28％，搅拌混合均匀，再添加其它常规助剂，经过熟化、脱泡得到纺丝原液；
5)借助干法纺丝系统，将纺丝原液在高温甬道内受热固化成丝束，经过卷绕成型得到舒适性聚氨酯弹性纤维。
纺丝条件：
a.风量：上进/上回/下回＝0.80/0.60/0.46；b.温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝270/245/200；c.纺丝速度：950m/min。
该纤维规格为180旦，拉伸300％的强力为22克力，断裂强力为182克力，断裂伸长率为528％。
实施例3：
1)将三肼基三嗪加入到N,N-二甲基甲酰胺中，于球磨机内进行高速研磨，形成均一稳定的三肼基三嗪溶液，其浓度为15％，三肼基三嗪的分解温度为235℃-275℃；
2)将聚醚多元醇与二异氰酸酯混合制备得到-NCO封端的聚氨基甲酸酯预聚物，加入N,N-二甲基甲酰胺充分溶解，得到预聚物溶液；
3)将预聚物溶液与二元胺进行扩链得到聚氨酯原液；
4)将三肼基三嗪溶液添加到聚氨酯原液中，三肼基三嗪的质量占聚氨酯原液固含量的0.45％，搅拌混合均匀，再添加其它常规助剂，经过熟化、脱泡得到纺丝原液；
5)借助干法纺丝系统，将纺丝原液在高温甬道内受热固化成丝束，经过卷绕成型得到舒适性聚氨酯弹性纤维。
纺丝条件：
a.风量：上进/上回/下回＝0.80/0.60/0.46；b.温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝285/250/200；c.纺丝速度：1000m/min。
该纤维规格为180旦，拉伸300％的强力为25克力，断裂强力为188克力，断裂伸长率为532％。
对比例：
1)将聚醚多元醇与二异氰酸酯混合制备得到-NCO封端的聚氨基甲酸酯预聚物，加入N,N-二甲基乙酰胺充分溶解，得到预聚物溶液；
3)将预聚物溶液与二元胺进行扩链得到聚氨酯原液；
4)在聚氨酯原液中添加氨纶助剂，经过熟化、脱泡得到纺丝原液；
5)借助干法纺丝系统，将纺丝原液在高温甬道内受热固化成丝束，经过卷绕成型得到舒适性聚氨酯弹性纤维。
纺丝条件：
a.风量：上进/上回/下回＝0.65/0.50/0.43；b.温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝255/230/200；c.纺丝速度：950m/min。
该纤维规格为180旦，拉伸300％的强力为33克力，断裂强力为198克力，断裂伸长率为530％。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种舒适性聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将化学发泡剂与有机溶剂混合获得质量百分比浓度为10-30%的化学发泡剂分散液；
步骤二，将聚醚多元醇与二异氰酸酯混合制备得到-NCO封端的聚氨基甲酸酯预聚物，然后加入有机溶剂充分溶解，得到预聚物溶液；
步骤三，将所述预聚物溶液与二元胺进行扩链得到聚氨酯原液；
步骤四，将所述化学发泡剂分散液添加到所述聚氨酯原液中，经过熟化、脱泡得到纺丝原液；
步骤五，采用干法纺丝系统将所述纺丝原液在高温甬道内200-300℃之间受热固化成丝束，经过卷绕成型得到所述舒适性聚氨酯弹性纤维；
所述化学发泡剂的分解温度为200-270℃；所述化学发泡剂选自对甲苯磺酰氨基脲、4,4’-氧代双（苯磺酰氨基脲）、三肼基三嗪中的任意一种或一种以上；所述化学发泡剂的添加量是所述舒适性聚氨酯弹性纤维质量的0.01%-0.5%。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中将化学发泡剂与有机溶剂混合后采用球磨机进行高速研磨从而获得均一稳定的化学发泡剂分散液。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述舒适性聚氨酯弹性纤维的卷绕速度为900-1100m/min，丝束在甬道中经过的时间为0.6-1秒。
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