CN109734873A - 具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂及其制备和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂及其制备和应用方法，其制备方法如下：将溶剂DMAc、聚四氢呋喃二醇(PTMG)、长链碳醇加至反应罐中，搅拌均匀后，按照设定比例准确加入二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4‑MDI)，反应结束后，加入长直链碳醇/胺DMAc溶液，充分反应，最终得到一定浓度的氨纶用退绕助剂，将该助剂直接用于氨纶生产工艺，可得到退绕性能优异的氨纶产品。本发明制备的氨纶用退绕助剂能保证同类常规产品的性能指标外，还赋予其优异的成型与退绕性能。

Description

具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂及其制备和应用方法

技术领域

本发明涉及一种具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂及其制备和应用方法，属于聚氨酯弹性纤维制造技术领域。

背景技术

氨纶，是一种高弹性的纺织纤维，其常温下有强度高，比重轻，弹性回复率大等优点，被广泛应用织物中。随着纺织技术的日新月异，聚氨酯弹性纤维——氨纶的生产工艺及技术不断更新，朝着绿色环保、节能减排的方向不断改进。例如：采用毒性低的DMAc溶剂来取代毒性较大的DMF溶剂；采用高浓度、高速纺等先进技术达到低能耗、高效能的目的。

众所周知，氨纶丝卷成型过程是生产过程中十分重要的一个环节，同时退绕过程亦是氨纶使用过程中十分重要的环节。目前，几乎所有氨纶生产企业均使用不同类型的油剂来实现成型及退绕问题。大量研究表明一般油剂种类的选用、硬脂酸镁的添加量和上油率直接影响到氨纶丝后道使用中的退绕解舒性。

氨纶油剂的功能：①防粘连作用，高温下来的纤维，未完全固化，若没有油剂，丝与丝隔离性差，丝束会粘连，不利于氨纶成型及退绕；②涩滑度适中、抗静电优异等功能，保证氨纶成型与退绕过程的进行。科研人员深入研究发现油剂的功能其实“仅仅”起到改善成型跟退绕的作用，而在织物后道处理中的前处理、染色过程必须去除。更为关键的是，油剂的去除目前所采用的方法基本上在碱性条件下，这种工艺不仅去油效果不好，而且还会对氨纶织物造成一定的损伤外，同时还给染色过程造成不必要的麻烦。综上所述，油剂并不能完全解决实际生产中遇到的所有成型及退绕问题，同时还会给后道处理带来不利的影响。而目前，科研人员解决氨纶弹性纤维成型退绕不良的方法，一般都是采取聚氨酯聚合物溶液中加入适量的硬脂酸镁以及通过上油将氨纶丝包覆的方式，此种方法存在下述问题：①提高硬脂酸镁含量可能导致氨纶弹性纤维生产出现故障；②随着丝饼放置时间的延长，丝饼表层油剂挥发越来越严重，丝饼内层油剂中的矿物油会浸入丝条当中，导致聚合物溶胀，丝饼粘连等问题。

专利CN102877296A《一种具有高退绕张力的氨纶油剂》主要通过改变油剂组分来达到“滑而发涩，涩而不粘”的目的。

专利CN102704034A《一种适用于告诉退绕领域的氨纶纤维的制备》主要通过加入解舒剂硬脂酸镁使细旦氨纶具有非常好的退绕解舒性。

专利CN102534857A《提高退绕性的聚氨酯弹性纤维制备方法》采用加入0.2％～1.0％硅油来解决氨纶放置时间过长退绕不畅的问题。

专利CN107502978A《一种提高退绕性和蠕变性的纸尿裤用氨纶及其生产方法》采用内外润滑剂的组合技术使氨纶具有优良退绕性能。(内部润滑剂硬脂酸丁酯、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、氨基硅油中的一种或几种，外部润滑剂为滑石粉、氟化石墨、硬脂酸镁中的一种或几种。)

专利CN1295390C《用于处理弹性纤维的润滑剂》介绍了一种用于处理弹性纤维的润滑剂，其主要成分包括大量硅油及烃类润滑油、高级脂肪酸碱土金属盐、少量表面活性剂等，该助剂能长时间保持良好的稳定性，且在弹性纤维制造时起到防粘结效果。

专利CN1257580C《用于弹性纤维的纺丝油剂》介绍了一种用于弹性纤维的润滑剂，包含表面活性剂以及基油，其中基油B包含氟润滑剂、硅氧烷润滑剂、醇润滑剂聚醚润滑剂等，具有优良防粘性和良好抗静电性。

综上所述，大部分的科研人员主要都是通过改进油剂的性能来赋予氨纶产品具有优异的退绕性能，还有一部分是通过添加硬脂酸镁等润滑剂来改善氨纶退绕性。这些方法的缺点，上述内容已做阐述，这里不再赘述。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于制备一种具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂及其制备和应用方法，产品保持常规物性指标与同规格产品基本一致，使纤维具有优异的成型与退绕性能，消除油剂带来的不利影响。

技术方案：本发明的具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂及其制备和应用方法是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂，该氨纶用退绕助剂分子结构式如下：

R为十四烷基，十六烷基、十八烷基等长链烷基；n为聚四氢呋喃二醇聚合度，为自然数1，2…；R₁为18个碳以上长链烷基。

本发明的具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂的制备方法的步骤如下：

步骤1)，在反应罐中依次加入溶剂DMAc、聚四氢呋喃二醇PTMG、长链碳醇，按照设定的NCO/OH摩尔比例，加入二苯基甲烷二异氰酸酯4，4-MDI；反应温度控制为40～50℃，反应时间为90～150min，反应过程中氮气保护，得到聚合物溶液A；

步骤2)，将得到的聚合物溶液A冷却至5～15℃，按1:1.05摩尔比例过量加入长直链碳醇或者胺的DMAc溶液，充分搅拌反应，得到浓度为30％～40％的氨纶用退绕助剂，以功能辅料添加方式加入到氨纶原液中，搅拌均匀，熟化，干法纺丝得到具有优异退绕性能的氨纶产品。

其中，

步骤1)中所添加的PTMG分子量在250～2000。

所添加的聚四氢呋喃二醇PTMG分子量优选250。

步骤1)中所添加的长链碳醇为：十四碳醇、十六碳醇、十八碳醇等其中一种，其摩尔含量占聚四氢呋喃二醇PTMG摩尔含量的1～50％。

所添加的长链碳醇摩尔含量占聚四氢呋喃二醇PTMG摩尔含量优选50％。

步骤1)中所述设定的NCO/OH摩尔比例为1.5～2.5之间。

所述设定的NCO/OH摩尔比例优选2.0。

所述步骤2)所添加的长直链碳醇或者胺，为十八个碳以上的醇或者胺类。

氨纶用退绕助剂以功能辅料添加方式加入到氨纶原液中，氨纶用退绕助剂的质量含量为氨纶原液的0.5％～5.0％。

本发明通过引入新型氨纶用退绕助剂来部分或完全来取代油剂，一是为了避免氨纶在储存过程中丝饼表层油剂挥发，造成退绕张力变大，易造成断丝，里层油剂进入丝条，造成丝溶胀发粘，无法退绕等现象；二是为了氨纶在后道处理中，无需花大量时间精力去除油剂。所制备的退绕助剂氨纶具有优异的相容性，且易迁移至氨纶表面，起到“类油剂”的作用，具有润滑、隔离作用，对氨纶成型及退绕具有优异的效果，同时在后道处理过程中，只需要水洗或者皂洗就能轻易去除，不影响布面后道处理。

有益效果：

(1)该退绕助剂由于主体结构中软段与硬段成分与氨纶十分相似，因此与聚氨酯脲溶液具有优异相容性，不易析出而导致失效；

(2)该退绕助剂有效部位，例如采用双十八胺工艺，其具有两条类似“尾巴”结构烷基长链，该长链具有优异柔顺性及润滑性，可起到隔离丝与丝的作用，防止丝在成型过程中发生粘连；同时，丝在储存过程中不会如油剂工艺一样，会发生油剂中的矿物油浸入丝条当中，导致聚合物溶胀的情况。该助剂有利于氨纶丝长时间储存；

(3)该退绕助剂具有优异的迁移性能。首先，分子量较小，相对于氨纶十几万分子量，其只有几千的分子量；再者其具有长条形，扩散系数大，且在温度较高下，分子本身动能增加，原子热激活能量大，在熟化、高温成丝过程中容易迁移至纤维表面；

该退绕助剂具有易洗涤的性能，由于该助剂分子量小，“首尾部”较长，在洗涤过程中容易被洗衣粉等洗涤用品轻易洗去。

具体实施方式

本发明具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂及其制备和应用方法如下：

1)氨纶用退绕助剂的制备：

①在反应罐中依次加入溶剂DMAc、聚四氢呋喃二醇(PTMG)、长链碳醇，按照设定NCO/OH比例，加入二苯基甲烷二异氰酸酯(4，4-MDI)；反应温度控制为40～50℃，反应时间为90～150min，反应过程中氮气保护，得到聚合物溶液A；

②将得到聚合物A冷却至5～15℃，添加入长直链碳醇或者胺的DMAc溶液，充分搅拌反应，得到一定浓度的氨纶用退绕助剂；

2)将该助剂以功能辅料添加方式加入到氨纶原液中，搅拌均匀，熟化，纺丝得到具有优异退绕性能的氨纶产品。

权利要求1所述的一种具有优异退绕性能的氨纶及其制备方法，其特征在于：所述步骤1)所添加的聚四氢呋喃二醇分子量在250～2000；

所述步骤1)所添加的长链碳醇，其摩尔含量占PTMG含量在1～50％；

所述步骤1)所设定NCO/OH比例，为1.5～2.5之间；

所述步骤2)所添加的长直链碳醇/胺，其为十八个碳以上的醇/胺类，包括十八碳醇、十八烷基胺、双十八胺等。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

本发明具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂及其制备和应用方法如下：

1)氨纶用退绕助剂的制备：

①在反应罐中依次加入8.600kg DMAc、2.500kg PTMG(Mn为250)、2.705kg十八碳醇，按照NCO/OH摩尔比例2:1，加入5.000kg MDI；反应温度控制为50℃，反应时间为120min，反应过程中氮气保护，得到聚合物溶液A；

②将得到聚合物A冷却至10℃，添加入含2.695kg十八胺的DMAc溶液(浓度15.0％)，充分搅拌反应，得到35.0％浓度的氨纶用退绕助剂；

2)将该助剂以功能辅料添加方式，以2.5％质量分数加入到氨纶原液，搅拌均匀，熟化，纺丝得到具有优异退绕性能的氨纶产品。

实施例2

本发明具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂及其制备和应用方法如下：

1)氨纶用退绕助剂的制备：

①在反应罐中依次加入8.300kg DMAc、5.000kg PTMG(Mn为500)、2.421kg十六碳醇，按照NCO/OH摩尔比例2:1，加入5.000kg MDI；反应温度控制为45℃，反应时间为120min，反应过程中氮气保护，得到聚合物溶液A；

②将得到聚合物A冷却至10℃，添加入含2.705kg十八醇的DMAc溶液(浓度10.0％)，充分搅拌反应，得到35.0％浓度的氨纶用退绕助剂；

2)将该助剂以功能辅料添加方式，以3.5％质量分数加入到氨纶原液，搅拌均匀，熟化，纺丝得到具有优异退绕性能的氨纶产品。

实施例3

本发明具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂及其制备和应用方法如下：

1)氨纶用退绕助剂的制备：

①在反应罐中依次加入12.000kg DMAc、10.000kg PTMG(Mn为1000)、2.144kg十四碳醇，按照NCO/OH摩尔比例2:1，加入5.000kg MDI；反应温度控制为50℃，反应时间为120min，反应过程中氮气保护，得到聚合物溶液A；

②将得到聚合物A冷却至10℃，添加入含5.220kg双十八胺的DMAc溶液(浓度15.0％)，充分搅拌反应，得到35.0％浓度的氨纶用退绕助剂；

2)将该助剂以功能辅料添加方式，以2.0％质量分数加入到氨纶原液，搅拌均匀，熟化，纺丝得到具有优异退绕性能的氨纶产品。

Claims (10)

1.一种具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂，其特征在于：该氨纶用退绕助剂分子结构式如下：

R为十四烷基，十六烷基、十八烷基等长链烷基；n为聚四氢呋喃二醇聚合度，为自然数1，2…；R₁为18个碳以上长链烷基。

2.一种如权利要求1所述的具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂的制备方法，其特征在于该制备方法的步骤如下：

步骤1)，在反应罐中依次加入溶剂DMAc、聚四氢呋喃二醇PTMG、长链碳醇，按照设定的NCO/OH摩尔比例，加入二苯基甲烷二异氰酸酯4，4-MDI；反应温度控制为40～50℃，反应时间为90～150min，反应过程中氮气保护，得到聚合物溶液A；

步骤2)，将得到的聚合物溶液A冷却至5～15℃，按1:1.05摩尔比例过量加入长直链碳醇或者胺的DMAc溶液，充分搅拌反应，得到浓度为30％～40％的氨纶用退绕助剂，以功能辅料添加方式加入到氨纶原液中，搅拌均匀，熟化，干法纺丝得到具有优异退绕性能的氨纶产品。

3.根据权利要求2所述的具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中所添加的PTMG分子量在250～2000。

4.根据权利要求3所述的具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂的制备方法，其特征在于：所添加的聚四氢呋喃二醇PTMG分子量优选250。

5.根据权利要求2所述的具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中所添加的长链碳醇为：十四碳醇、十六碳醇、十八碳醇等其中一种，其摩尔含量占聚四氢呋喃二醇PTMG摩尔含量的1～50％。

6.根据权利要求5所述的具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂的制备方法，其特征在于：所添加的长链碳醇摩尔含量占聚四氢呋喃二醇PTMG摩尔含量优选50％。

7.根据权利要求2所述的具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述设定的NCO/OH摩尔比例为1.5～2.5之间。

8.根据权利要求7所述的具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂的制备方法，其特征在于：所述设定的NCO/OH摩尔比例优选2.0。

9.根据权利要求2所述的具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)所添加的长直链碳醇或者胺，为十八个碳以上的醇或者胺类。

10.根据权利要求1所述的具有优异退绕性能的氨纶用退绕助剂的应用方法，其特征在于：氨纶用退绕助剂以功能辅料添加方式加入到氨纶原液中，氨纶用退绕助剂的质量含量为氨纶原液的0.5％～5.0％。