CN109797457A - 一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维 - Google Patents

Abstract

本发明是一种双组份的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，属于高分子材料领域。该聚氨酯弹性纤维由如下质量百分比的原料组成：皮层组分A 10~35%；芯层组分B 65~90%；皮层组分A由如下质量百分比的原料组成：聚乙二醇基成纤聚合物90~97%；表面活性剂0.5~3%；微孔助剂0.5~5%；以及抗氧剂、润滑剂、防黄剂、消光剂中的一种或~1%；芯层组分B为聚氨酯弹性纤维。本发明还公开了聚氨酯弹性纤维的制备方法。本发明聚氨酯弹性纤维具有性质稳定，吸湿性好，排汗性优良的优点，解决了现有技术中聚氨酯弹性纤维做成的织物稳定性差且排汗性能不良的技术问题。

Description

一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种聚氨酯弹性纤维，具体涉及到一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维。

背景技术

聚氨酯弹性纤维，是一种以聚氨基甲酸酯为主要成分的合成纤维，通常使用“两步法”制备聚合物纺丝原液，再通过纺丝设备生产聚氨酯弹性纤维。纺丝原液的制备过程是先将聚醚或者聚酯二元醇与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯进行预聚合反应，再用二胺和单胺的混合物进行链增长和链终止反应，最后加入抗氧剂、润滑剂等助剂，搅拌熟化后得到纺丝原液。由于其原料的憎水性特点，导致聚氨酯弹性纤维的吸水性较差。当穿着使用普通聚氨酯弹性纤维做成的织物，从事运动等出汗量较大的活动时，体表汗液会越来越多，如果无法顺利的排出，会产生不适感，因此开发一种吸湿排汗的聚氨酯弹性纤维有着重要意义。

中国公开专利文献CN104073913公布了一种吸湿快干聚氨酯弹性纤维纤维及其制备方法，使用聚环氧乙烷和/或环氧丙烷和聚四亚甲基醚二醇分别与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应制备预聚物，然后将两种预聚物混合后，再进行链增长反应制备聚氨酯纺丝原液，并添加亲水性助剂聚丙烯羧酸盐来改善亲水性。此种方法制备的吸湿快干聚氨酯弹性纤维，由于主链结构中含有两种或者三种二元醇，减低了分子链整体的规整性，其耐高温性能会下降，另外不方便调整聚环氧乙烷和/或环氧丙烷基成纤聚合物与聚四亚甲基醚二醇基成纤聚合物的比例。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种吸湿性高、排汗性优良的双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了前述吸湿排汗聚氨酯弹性纤维的制备方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种双组份的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其特点是：该吸湿排汗聚氨酯弹性纤维由如下质量百分比的原料组成：

皮层组分A 10~35%； 芯层组分B 65~90%；

所述的皮层组分A由如下质量百分比的原料组成：

聚乙二醇基成纤聚合物 90~97%；

表面活性剂 0.5~3%；

微孔助剂 0.5~5%；

其它助剂，选自抗氧剂、润滑剂、防黄剂、消光剂中的一种或几种，每种助剂的含量为0.1~1%；

所述的芯层组分B为聚氨酯弹性纤维。

本发明所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其进一步优选的技术方案是：所述的聚乙二醇基成纤聚合物通过聚乙二醇与4,4-二甲苯甲烷二异氰酸酯先进行预聚合得到预聚物，再进行链增长和链终止反应制得。

本发明所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其进一步优选的技术方案是：所述的聚乙二醇的分子量为1000~4000。

本发明所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其进一步优选的技术方案是：预聚物中的4,4-二甲基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇的摩尔比为1.70~1.99：1。

本发明所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其进一步优选的技术方案是：皮层组分A的纤维表面带有微孔结构，微孔结构由微孔助剂产生，微孔助剂为带有微孔结构的无机材料，中位粒径为0.1~10μm。

本发明所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其进一步优选的技术方案是：所述的微孔助剂为气相二氧化硅。

本发明所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其进一步优选的技术方案是：所述的表面活性剂为琥珀酸二异辛酯磺酸钠。

本发明所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其进一步优选的技术方案是：所述的抗氧剂为抗氧剂245：甘醇双-3-（3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酸酯；或者抗氧剂1790：1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮。

本发明所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其进一步优选的技术方案是：所述的润滑剂为硬脂酸镁。所述的防黄剂、消光剂为现有技术中公开的任何一项可以适用于聚氨酯弹性纤维的防黄剂、消光剂。

本发明还公开了一种如以上技术方案中任何一项所述的双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特点是，其具体步骤如下：

（1）聚乙二醇基成纤聚合物制备：按照摩尔比1.70~1.99：1取4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯和聚乙二醇，混合均匀后反应制备聚乙二醇基预聚物；混合温度40~50℃，反应温度控制在70~90℃；

将预聚物用N,N-二甲基乙酰胺溶解，制备质量分数为30~50%的预聚物溶液；向预聚物溶液中加入混合二胺和单胺，在60~85℃下进行链增长和链终止反应，制得聚乙二醇基成纤聚合物；

（2）助剂浆料的制备：将润滑剂、抗氧剂、防黄剂、消光剂中的一种或几种以及微孔助剂、表面活性剂按比例和N,N-二甲基乙酰胺混合均匀，并通过研磨机研磨成固体含量为15~35%的助剂浆料；

（3）皮层组分A的制备：将助剂浆料加入到聚乙二醇基成纤聚合物中，搅拌熟化，制得皮层组分A的聚合物纺丝原液；

（4）将作为皮层组分A的聚合物纺丝原液和芯层组分B的普通聚氨酯纺丝原液通过计量纺丝设备纺丝，固化卷绕上油后得到双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维。

本发明在制备双组分吸湿排汗聚氨酯弹性纤维过程中，可以采用喷丝板和配套的计量设备，可根据需求，灵活调整皮层组分和芯层组分的比例，制备方便。

与现有技术相比，本发明一种双组分吸湿排汗聚氨酯弹性纤维具有以下有益效果：

（1）制备的作为皮层组分A的聚乙二醇基成纤聚合物，性质稳定，吸湿性好，排汗性优良；

（2）皮层结构中含有微孔助剂，在纤维表面形成微孔结构，可以提高虹吸效应；

（3）皮层结构中含有表面活性剂，可以降低纤维的表面张力，提高汗液对纤维的浸润能力，进而加快虹吸速度，可加速汗液的排出。

具体实施方式

以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，该吸湿排汗聚氨酯弹性纤维的组分具有如下的质量百分比：

皮层组分A 25%；芯层组分B 75%；

所述的皮层组分A，具有如下的组分及质量百分比：

聚乙二醇基成纤聚合物 90%

表面活性剂 3%

微孔助剂3%

其它助剂，为抗氧剂、润滑剂、防黄剂和消光剂，每种助剂的含量各为1%；

所述的芯层组分B为聚氨酯弹性纤维。

其制备方法步骤如下：

（1）将4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇在47℃下混合15min，在70-75℃下反应60min制备聚乙二醇基预聚物，4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇的摩尔比为1.75:1，聚乙二醇的分子量为2000；

（2）向预聚物中加入N,N-二甲基乙酰胺，溶解预聚物，制备浓度为40%的预聚物溶液；

（3）向预聚物溶液中，加入丙二胺、乙二胺和二乙胺的N,N-二甲基乙酰胺溶液，质量浓度为7%，控制胺基的摩尔数与预聚物异氰酸酯基的摩尔数比为1.05:1，得到聚乙二醇基的聚合物溶液；

（4）按照预设比例，将抗氧剂245、气相二氧化硅、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、硬脂酸镁、防黄剂、消光剂与N,N-二甲基乙酰胺通过研磨机研磨，制备固含量为18%的浆料；

（5）向聚乙二醇基聚合物溶液中加入预设比例的浆料，搅拌熟化后得到聚乙二醇基聚合物的纺丝原液；

（6）将聚乙二醇基聚合物纺丝原液作为皮层，普通聚氨酯纺丝原液作为芯层，按照所述重量百分比，同时通过双组分喷丝板喷出，固化卷绕上油后，得到双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维。

将制得吸湿排汗聚氨酯弹性纤维裸丝，按照GB/T 6503-2017《化学纤维 回潮率试验方法》标准测试，得到其回潮率为8%，使用该纤维制备的面料，在空气湿度65%，温度20℃下，穿着该面料时内侧湿度为95%，15min后，面料内侧湿度为60%。

实施例2，一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，该吸湿排汗聚氨酯弹性纤维的组分具有如下的质量百分比：

皮层组分A 30%；芯层组分B 70%；

所述的皮层组分A，具有如下的组分及质量百分比：

聚乙二醇基成纤聚合物 97%

表面活性剂 0.5%

微孔助剂1%

其它助剂，包括抗氧剂0.1%、润滑剂0.5%、防黄剂0.3%和消光剂0.6%；

所述的芯层组分B为聚氨酯弹性纤维。

其制备方法步骤如下：

（1）将4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇在45℃下混合18min，在75-80℃下反应70min制备聚乙二醇基预聚物，4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇的摩尔比为1.80:1，聚乙二醇的分子量为3000；

（2）向预聚物中加入N,N-二甲基乙酰胺，溶解预聚物，制备浓度为45%的预聚物溶液；

（3）向预聚物溶液中，加入丙二胺、乙二胺和二乙胺的N,N-二甲基乙酰胺溶液，质量浓度为5%，控制胺基的摩尔数与预聚物异氰酸酯基的摩尔数比为1.07:1，得到聚乙二醇基的聚合物溶液；

（4）按照预设比例，将抗氧剂245、气相二氧化硅、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、硬脂酸镁、防黄剂、消光剂与N,N-二甲基乙酰胺通过研磨机研磨，制备固含量为25%的浆料；

（5）向聚乙二醇基聚合物溶液中加入预设比例的浆料，搅拌熟化后得到聚乙二醇基聚合物的纺丝原液；

（6）将聚乙二醇基聚合物纺丝原液作为皮层，普通聚氨酯纺丝原液作为芯层，按照所述的重量百分比，同时通过双组分喷丝板喷出，固化卷绕上油后，得到双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维。

将吸湿排汗聚氨酯弹性纤维裸丝，按照GB/T 6503-2017《化学纤维 回潮率试验方法》标准测试，得到其回潮率为8%，使用该纤维制备的面料，在空气湿度65%，温度20℃下，穿着该面料时内侧湿度为95%，15min后，面料内侧湿度为65%。

实施例3，一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，该吸湿排汗聚氨酯弹性纤维的组分具有如下的质量百分比：

皮层组分A 20%；芯层组分B 80%；

所述的皮层组分A，具有如下的组分及质量百分比：

聚乙二醇基成纤聚合物95.5%

表面活性剂 1%

微孔助剂 2%

其它助剂：抗氧剂1%、润滑剂0.5%；

所述的芯层组分B为聚氨酯弹性纤维。

其制备方法步骤如下：

（1）将4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇在40℃下混合25min，在85-90℃下反应45min制备聚乙二醇基预聚物，4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇的摩尔比为1.85:1，聚乙二醇的分子量为4000；

（2）向预聚物中加入N,N-二甲基乙酰胺，溶解预聚物，制备浓度为40%的预聚物溶液；

（3）向预聚物溶液中，加入丙二胺、乙二胺和二乙胺的N,N-二甲基乙酰胺溶液，质量浓度为10%，控制胺基的摩尔数与预聚物异氰酸酯基的摩尔数比为1.03:1，得到聚乙二醇基的聚合物溶液；

（4）按照预设比例，将抗氧剂245、气相二氧化硅、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、硬脂酸镁与N,N-二甲基乙酰胺通过研磨机研磨，制备固含量为20%的浆料；

（5）向聚乙二醇基聚合物溶液中加入预设比例的浆料，搅拌熟化后得到聚乙二醇基聚合物的纺丝原液；

（6）将聚乙二醇基聚合物纺丝原液作为皮层，普通聚氨酯纺丝原液作为芯层，按照所述重量百分比，同时通过双组分喷丝板喷出，固化卷绕上油后，得到双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维。

将吸湿排汗聚氨酯弹性纤维裸丝，按照GB/T 6503-2017《化学纤维 回潮率试验方法》标准测试，得到其回潮率为8%，使用该纤维制备的面料，在空气湿度65%，温度20℃下，穿着该面料时内侧湿度为95%，15min后，面料内侧湿度为60%。

实施例4，对比实验：

一、实验例：一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，该吸湿排汗聚氨酯弹性纤维的组分具有如下的质量百分比：

皮层组分A 32%；芯层组分B 68%；

所述的皮层组分A，具有如下的组分及质量百分比：

聚乙二醇基成纤聚合物93.9%

表面活性剂 3%

微孔助剂 0.5%

其它助剂：抗氧剂0.7%、润滑剂0.8%、防黄剂0.6%和消光剂0.5%中；

所述的芯层组分B为聚氨酯弹性纤维。

其制备方法步骤如下：

（1）将4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇在50℃下混合13min，在80-90℃下反应60min制备聚乙二醇基预聚物，4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇的摩尔比为1.99:1，聚乙二醇的分子量为1500；

（2）向预聚物中加入N,N-二甲基乙酰胺，溶解预聚物，制备浓度为35%的预聚物溶液；

（3）向预聚物溶液中，加入丙二胺、乙二胺和二乙胺的N,N-二甲基乙酰胺溶液，质量浓度为12%，控制胺基的摩尔数与预聚物异氰酸酯基的摩尔数比为1.09:1，得到聚乙二醇基的聚合物溶液；

（4）按照预设比例，将抗氧剂245、气相二氧化硅、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、硬脂酸镁、防黄剂、消光剂与N,N-二甲基乙酰胺通过研磨机研磨，制备固含量为30%的浆料；

（5）向聚乙二醇基聚合物溶液中加入预设比例的浆料，搅拌熟化后得到聚乙二醇基聚合物的纺丝原液；

（6）将聚乙二醇基聚合物纺丝原液作为皮层，普通聚氨酯纺丝原液作为芯层，按照所述的重量百分比，同时通过双组分喷丝板喷出，固化卷绕上油后，得到双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维。

将吸湿排汗聚氨酯弹性纤维裸丝，按照GB/T 6503-2017《化学纤维 回潮率试验方法》标准测试，得到其回潮率为8%，使用该纤维制备的面料，在空气湿度65%，温度20℃下，穿着该面料时内侧湿度为95%，15min后，面料内侧湿度为70%。

二、对比例1

将作为芯层的普通聚氨酯弹性纤维的裸丝，按照GB/T 6503-2017《化学纤维 回潮率试验方法》标准测试，得到其回潮率为1%，使用普通聚氨酯弹性纤维制备的面料，在空气湿度65%，温度20℃下，穿着该面料时内侧湿度为95%，15min后，面料内侧湿度为90%。

以上数据表明，在相同条件下，制备的双组分吸湿排汗聚氨酯弹性纤维的回潮率比普通聚氨酯弹性纤维有很大提高，说明该发明制备的纤维具有良好的吸湿性；15min后，穿着用双组分吸湿排汗聚氨酯弹性纤维制成的面料比普通聚氨酯弹性纤维做成的面料具有更低的湿度，说明该发明制备的纤维具有优异的排汗性，穿着使用该纤维制成的面料的舒适感好，在运动等服装领域有着良好的应用前景。

Claims (10)

1.一种双组份的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其特征在于：该吸湿排汗聚氨酯弹性纤维由如下质量百分比的原料组成：

皮层组分A 10~35%； 芯层组分B 65~90%；

所述的皮层组分A由如下质量百分比的原料组成：

聚乙二醇基成纤聚合物 90~97%；

表面活性剂 0.5~3%；

微孔助剂 0.5~5%；

其它助剂：选自抗氧剂、润滑剂、防黄剂、消光剂中的一种或几种，每种助剂的含量为0.1~1%；

所述的芯层组分B为聚氨酯弹性纤维。

2.根据权利要求1所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其特征在于：所述的聚乙二醇基成纤聚合物通过聚乙二醇与4,4-二甲苯甲烷二异氰酸酯先进行预聚合得到预聚物，再进行链增长和链终止反应制得。

3.根据权利要求2所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其特征在于：所述的聚乙二醇的分子量为1000~4000。

4.根据权利要求2所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其特征在于：预聚物中的4,4-二甲基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇的摩尔比为1.70~1.99：1。

5.根据权利要求1所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其特征在于：皮层组分A的纤维表面带有微孔结构，微孔结构由微孔助剂产生，微孔助剂为带有微孔结构的无机材料，中位粒径为0.1~10μm。

6.根据权利要求1或5所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其特征在于：所述的微孔助剂为气相二氧化硅。

7.根据权利要求1所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其特征在于：所述的表面活性剂为琥珀酸二异辛酯磺酸钠。

8.根据权利要求1所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂245：甘醇双-3-（3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酸酯；或者抗氧剂1790：1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮。

9.根据权利要求1所述的一种双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸镁。

10.一种如权利要求1－9中任何一项所述的双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于，其具体步骤如下：

（1）聚乙二醇基成纤聚合物制备：按照摩尔比1.70~1.99：1取4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯和聚乙二醇，混合均匀后反应制备聚乙二醇基预聚物；混合温度40~50℃，反应温度控制在70~90℃；

将预聚物用N,N-二甲基乙酰胺溶解，制备质量分数为30~50%的预聚物溶液；向预聚物溶液中加入混合二胺和单胺，在60~85℃下进行链增长和链终止反应，制得聚乙二醇基成纤聚合物；

（2）助剂浆料的制备：将润滑剂、抗氧剂、防黄剂、消光剂中的一种或几种以及微孔助剂、表面活性剂按比例和N,N-二甲基乙酰胺混合均匀，并通过研磨机研磨成固体含量为15~35%的助剂浆料；

（3）皮层组分A的制备：将助剂浆料加入到聚乙二醇基成纤聚合物中，搅拌熟化，制得皮层组分A的聚合物纺丝原液；

（4）将作为皮层组分A的聚合物纺丝原液和芯层组分B的普通聚氨酯纺丝原液通过计量纺丝设备纺丝，固化卷绕上油后得到双组分的吸湿排汗聚氨酯弹性纤维。