CN109825893A - 彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供彩色聚氨酯脲(Polyurethaneurea)弹性纤维的新型制备方法。并且，提供由本发明的上述制备方法所制备的彩色聚氨酯脲弹性纤维。

Description

彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及如下的制备新型彩色聚氨酯脲(Polyurethaneurea)弹性纤维的方法及由此制备的彩色聚氨酯脲弹性纤维，即，具有优秀的纺丝特性，同时因明显改善无机粒子的分散性而纤维的表面粗度显著下降，因此染色剂几乎没有色差。
背景技术
聚氨酯脲弹性纤维是利用二胺(Diamine)将由高分子量的多元醇(Polyol)和过多的有机二异氰酸酯(Diisocyanate)合成的异氰酸酯末端的预聚物(Prepolymer)的链延长而得到的聚合体，主要通过干式及熔融纺丝来制备并与聚酰胺(Polyamide)纤维或聚酯(polyester)纤维及天然纤维进行编织，从而作为弹性功能材料使用于紧身衣、袜子、裤袜、泳衣等多种领域的服装中。
然而，不能对聚氨酯脲弹性丝进行均匀地染色，尤其在清洗时发生脱色而存在清洗坚牢度低的问题。即，普通的聚氨酯脲是通过使用弹性丝和聚酯原丝或聚酰胺原丝来制备编织物后，在利用分散染料或酸性染料(黑色)对这些染色的情况下，存在深色性和/或颜色坚牢度差的问题。
为了解决这些问题，试图在弹性丝的纺丝原液中添加无机粒子来改善染色性，但是多个无机粒子的分散性不好，因而，由于表面的粗度差而存在染色剂到时表面的颜色均匀度不足的部分。
韩国专利公报第10-646648号公开了对投入碳粒子等的原液进行纺丝后，利用酸性染料等进行染色的技术，但是，由于上述粒子等的分散性不理想，局部结成团而染色部分存在阴影差异，因此存在颜色坚牢度低且不能充分地进行均匀的染色的问题。
因此，有必要提供如下的新型有机染色聚氨酯脲弹性纤维，即，能充分分散无机粒子，并且，当将有机染色剂投入纺丝原液时，无机粒子和染色剂的分散性充分优秀，由此颜色的均匀性等优秀。
专利文献
韩国专利公报第10-646648号(2006年11月09日)
发明内容
本发明提供如下的彩色聚氨酯脲弹性纤维制备方法，当制备包含无机粒子和有机染色剂的彩色聚氨酯脲弹性纤维时，可通过提高上述无机粒子的分散性来使根据表面粗度的染色剂的色差最小化。
并且，本发明提供如下的聚氨酯脲弹性纤维制备方法，即，当制备包含无机粒子和染色剂的彩色聚氨酯脲时，因无机粒子的分散性显著被提高，使随着表面粗度的改善的方向颜色不同的现象最小化。
并且，本发明提供如具有优秀的纺丝特性，同时，即使包含无机粒子和染色剂，强度和强力显著上升的新型聚氨酯脲弹性纤维的制备方法及由此获得的聚氨酯脲弹性纤维。
用于实现上述目的的本发明提供改善颜色坚牢度、纺丝性及根据分散性的弹性纤维的物性的彩色聚氨酯脲弹性纤维。
本发明提供如下的弹性纤维，即，对通过添加无机粒子和有机染色剂(有机染料)所制备的浆料与聚氨酯脲聚合混合物进行混合来制备纺丝原液，上述浆料不使用具有与降低弹性纤维的物性的聚氨酯(Polyurethane)或聚氨酯脲不同的分子结构的分散剂，通过仅投入聚氨酯预聚物(Polyurethane prepolymer)来制备浆液，从而提供物性优秀且表面粗度有所改善而颜色均匀性优秀。
本发明涉及彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，上述彩色聚氨酯脲弹性纤维包含无机粒子和有机染色剂，上述彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法包括：制备聚氨酯脲聚合物的步骤；在上述聚氨酯脲聚合物中混合包含无机粒子、有机染色剂及具有未反应末端异氰酸酯基(Isocyanate group)的聚氨酯预聚物(Polyurethane prepolymer)的浆料组合物来制备纺丝原液的步骤；以及利用上述纺丝原液进行纺丝的步骤。
并且，本发明涉及利用上述制备方法制备的彩色聚氨酯脲弹性纤维。
本发明的彩色聚氨酯脲弹性纤维在均满足纺丝性和清洗坚牢度的水平上优秀。
具体实施方式
以下，通过具体例或实施例更详细说明本发明。但是，下述具体例或实施例仅为详细说明本发明的一种参照，本发明并不局限于此，且可以由多种形式来实现。
并且，除非另有说明，所有技术术语及科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。在本发明中所使用的术语仅用于有效地说明特定具体例，而本发明并不局限于此。
并且，在说明书及所附的发明要求保护范围中所使用的单数形式也可包括复数形式，除非下文另有明确指示。
本发明的一实施方式为彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，上述彩色聚氨酯脲弹性纤维包含无机粒子和有机染色剂，上述彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法：制备聚氨酯脲聚合物的步骤；在上述聚氨酯脲聚合物中混合包含无机粒子、有机染色剂及具有未反应末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物的浆料组合物来制备纺丝原液的步骤；以及利用上述纺丝原液进行纺丝的步骤。
在本发明的一实施方式中，上述聚氨酯预聚物可包含2.4摩尔百分比至3.5摩尔百分比的未反应末端异氰酸酯基。
在本发明的一实施方式中，上述聚氨酯脲聚合物通过如下步骤制备而成：投入聚四亚甲基醚二醇(Polytetramethylene ether glycol)和二苯基甲烷-4，4'-二异氰酸酯(Diphenylmethane-4，4'-diisocyanate)并进行聚合，以使NCO/OH摩尔比为1.50至2.50，来制备末端未反应异氰酸酯(Isocyanate)含量为2.4摩尔百分比至3.5摩尔百分比的聚氨酯预聚物后，使上述聚氨酯预聚物与扩链剂、链终止剂及交联剂进行反应来制备聚氨酯脲聚合物的步骤中制备而成。
在本发明的一实施方式中，在上述彩色聚氨酯脲弹性纤维的总重量中，可包含0.1重量百分比至5重量百分比的无机粒子、0.01重量百分比至3重量百分比的有机染色剂。
在本发明的一实施方式中，上述浆料组合物可包含1重量百分比至20重量百分比的聚氨酯预聚物。
在本发明的一实施方式中，上述浆料组合物还可包含选自白度增进剂、抗氧化剂、气体稳定剂、染色性增进剂、纺丝性改善剂、强度改进剂及抗氯剂中的一种或两种以上成分。
在本发明的一实施方式中，上述浆料组合物还可包含0.01重量百分比至1重量百分比的聚丙烯腈(Polyacrylonitrile)。
在本发明另一实施方式中，彩色聚氨酯脲弹性纤维通过上述制备方式所制备而成。
在本发明的一实施方式中，上述弹性纤维可以是混合聚氨酯脲聚合物、未反应末端聚氨酯预聚物、无机粒子及有机染色剂来进行纺丝的。
在本发明的一实施方式中，上述弹性纤维还可包含0.1重量百分比至5重量百分比无机粒子、0.01重量百分比至3重量百分比的有机染色剂。
以下，更具体地说明本发明的彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法。
在本发明的制备方法的一实施方式中，可以依次进行制备聚氨酯预聚物的第一聚合步骤；制备聚氨酯预聚物混合液(或者称为“聚氨酯聚合物溶液”)的步骤；通过混合上述聚氨酯预聚物混合液与胺(Amine)溶液来制备聚氨酯脲聚合物(或者称为“聚氨酯脲聚合物”)的第二聚合步骤；通过在上述聚氨酯脲聚合物中添加浆料组合物并混匀，由此制备聚氨酯预聚物，上述浆料组合物包含无机粒子、具有有机染色剂及未反应末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物的步骤；以及纺丝上述纺丝原液的步骤。制备上述胺溶液的步骤可以预先制备待投入，而与上述列出的顺序无关。
更具体地，在本发明的制备方法一实施方式中，包括：通过投入聚四亚甲基醚二醇和二苯基甲烷-4，4'-二异氰酸酯来进行聚合，以使摩尔比NCO/OH摩尔比为1.5～2.5，来制备聚氨酯预聚物，以使末端未反应异氰酸酯含量为2.4～3.5摩尔百分比的第一聚合步骤；将上述聚氨酯预聚物投入于N，N-二甲基乙酰胺(N，N-dimethylacetamide)，制备固体含量为35～45重量百分比的聚氨酯聚合物溶液的步骤；在上述聚氨酯聚合物溶液中，通过投入使扩链剂、链终止剂、粘度稳定剂及交联剂溶于N，N-二甲基乙酰胺的溶液并进行第二聚合，来制备具有35％的固体的聚氨酯脲聚合物的步骤；在上述聚氨酯脲聚合物中，混合在N，N-二甲基乙酰胺中添加及分散包含无机粒子、有机染色剂及聚氨酯预聚物的添加剂组合物来制备的添加剂浆料组合物来制备纺丝原液的步骤。
由上述制备方法所制备的彩色聚氨酯脲弹性纤维的特征在于，纺丝性优秀、具有均匀的颜色、彩色坚牢度及染色特性得以改善。
在本发明的一实施方式中，更具体地说明制备上述聚氨酯预聚物的第一聚合步骤。
在本发明的一实施方式中，可通过聚合上述聚四亚甲基醚二醇与二苯基甲烷-4，4'-二异氰酸酯(Diphenylmethane-4，4'-diisocyanate)，以使NCO/OH摩尔比为1.5～2.5，来制备聚氨酯预聚物，以使末端未反应异氰酸酯含量为2.4～3.5摩尔百分比。
此时，通过使用定量泵连续向作为均匀混合机的静态混合器(static mixer)移送上述聚四亚甲基醚二醇和二苯基甲烷-4，4'-二异氰酸酯为，以使可以在30～50℃，更优选的在35～45℃下进行混合，随后，投入于圆柱管形态的连续聚合管中，以使可以在60～100℃，更优选的在70～98℃的反应温度下进行聚合。并不局限于上述温度范围，但是在上述范围尽可能减少聚氨酯预聚物的凝胶的生成。
并且，聚四亚甲基醚二醇和二苯基甲烷-4，4'-二异氰酸酯在NCO/OH摩尔比为1.5～2.5的范围下，可制备聚氨酯预聚物，以使末端未反应异氰酸酯含量为2.4～3.5摩尔百分比。在上述末端未反应异氰酸酯含量为2.4～3.5摩尔百分比的范围下，可确保能够进行纺丝的粘度形成及纺丝后所要求的物性。
然后，具体说明制备聚氨酯聚合物溶液的过程。
将上述所制备的聚氨酯预聚物冷却至30～50℃并进行稳定化后，在投入第二反应器之前，在高端搅拌机中，可通过投入作为第一聚合物的聚氨酯预聚物和N，N-二甲基乙酰胺并使其完全溶解，来制备聚氨酯预聚物混合液。通过此过程，充分减少未反应二异氰酸酯的含量后，可向第二聚合反应器中供给。此时，优选地，在高端搅拌机中，以3000～4000rpm剧烈搅拌，使其完全溶解，由此去除未反应物。之后，冷却至30～50℃，制备固体含量为35～45重量百分比的聚氨酯预聚物混合液。在上述固体含量为35～45重量百分比的范围内优选，是因为，在脲(Urea)反应时添加具有7％的固体胺溶液，但为了将最终聚合物的固体调节至35～40％，而保持高于最终聚合物的固体。
接着，更具体地说明通过混合上述聚氨酯聚合物溶液和胺溶液来制备聚氨酯脲聚合物的第二聚合步骤。
在本发明的一实施方式中，上述胺溶液可以在第二聚合步骤之前预先准备后混合，也可以在进行第二聚合时与上述聚氨酯预聚物混合液一同投入。在有利于调节当量比的方面，优选地，在进行第二聚合步骤之前预先准备后混合。
上述胺溶液是利用扩链剂、链终止剂及交联剂将二乙烯三胺(Diethylenetriamine)溶于N，N-二甲基乙酰胺来准备。
具体地，在本发明中，作为上述扩链剂使用诸位二胺类，例如，乙二胺(Ethylenediamine)等的二胺，作为上述链终止剂使用二烷基单胺(Dialkyl monoamine)，例如，可列举如二乙胺(Diethylamine)，但并不局限于此。作为上述交联剂采用二乙基三胺(Diethyl triamine)等，但使用于技术领域的链终止剂、扩链剂及交联剂可不受限制地使用。
在本发明中，相对于作为扩链剂的乙二胺，作为链终止剂的二乙胺的添加量以1/5.0～8.0(胺当量比)的比率投入时，适合实现本发明的目的，在上述胺当量比小于5.0的情况下，由于聚合物的分子量下降，当制备原丝时无法表达物性，在大于8.0的情况下，因分子量增加而发生粘度上升和凝胶现象，因此，可以表达在上述范围内所要求的耐热性及抗氯性。
优选地，相对于最终纺丝原液固体，投入100～300ppm的作为粘度稳定及交联剂使用的二乙基三胺时，在本发明的有机染色剂中，可以实现优秀的颜色坚牢度或分散度及纺丝特性，但并不局限于此。
在本发明的一实施方式中，当通过混合上述聚氨酯聚合物溶液和胺溶液来制备聚氨酯脲聚合物时，以胺/异氰酸酯当量比为1.01～1.06/1的方式进行混合。在胺/异氰酸酯当量比小于1.01的情况下，无法形成所需的纺丝粘度，在大于1.06的情况下，粘度上升幅度大且有可能发生凝胶现象，因此，优选地，以上述范围投入，但并不局限于此。
在上述第二聚合步骤中设有冷却设备，可在安装有刀片的第二聚合机中进行反应，优选地，将第二聚合机的搅拌速度调整至聚氨酯聚合物溶液和胺溶液反应效率为80％以上。在第二聚合机出口可通过测定搅拌效率来确定适当搅拌速度。通过扩链反应和链终止反应来合成的聚氨酯脲聚合物固体含量可以为35～40重量百分比。在固体含量小于35重量百分比的情况下，因低的粘度而不能进行纺丝，当制备原丝时难以表达物性，在大于40重量百分比的情况下，因高的粘度而不能进行纺丝，因此，优选在上述范围内，但并不局限于此。
在本发明的一实施方式中，对于上述聚氨酯脲聚合物，制备具有在40℃测定的表观粘度为1000泊思至2500泊思、固有限度为1.0±0.2的聚氨酯脲聚合物适合于实现本发明目的，但并不局限于此。表观粘度在40℃下，约为1000～2500泊思的范围的后粘度，即，第二聚合，投入浆料(Slurry)后，需要用于生成纺丝粘度的聚合物熟成时间，由于熟成过程中容易管理上升的粘度，因此优选。并且，优选地，在N，N-二甲基乙酰胺中，每100ml的溶液以0.5g的浓度测定的聚氨酯聚脲(Polyurethane polyurea)聚合体的固有粘度为1.0±0.2。
接着，具体说明制备纺丝原液的过程。
在本发明的一实施方式中，当制备纺丝原液时，在所制备的上述聚氨酯脲聚合体中，可通过添加浆料组合物并进行混匀，来制备固体含量为35～40重量百分比的纺丝原液，但并不局限于此。此时，优选地，使用静态混合器，以使混匀，但并不局限于此。
具体说明添加于上述纺丝原液的浆料制备过程。本发明当制备纺丝原液时，将无机粒子和有机染色剂与预先制备的聚氨酯预聚物或聚氨酯聚合物溶液混合，利用砂磨机等经均匀分散及粉碎过程制备成浆料形态，可通过混合其与上述聚氨酯脲聚合溶液混合并进行纺丝，来可制备本发明所目的的颜色坚牢度、染色性及彩色分散性优秀的纺丝纤维。
在本发明的一实施方式中，作为上述有机染色剂只要是如酞菁(Phthalocyanine)类等的蓝色类、红色类染色剂、橘色类染色剂等普通的染色剂可以无限制地使用，在上述彩色聚氨酯脲弹性纤维的总重量中，其含量可含有0.01重量百分比至3重量百分比，但并不限定于此。
在本发明的一实施方式中，上述无机粒子例如可使用选自滑石(Talc)、膨润土(Bentonite)、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、TiO2、SiC等中的一种或两种以上，但并不局限于次。并且，对于粒子大小只要是使用于普通的弹性纤维，并不受限制，例如，可以是从10nm到10um，但并不局限于此。在本发明中，无机粒子的含量用于提高未来染色性而添加或为了颜色的鲜明度而投入，在上述彩色聚氨酯脲弹性纤维的总重量中，在浆料中可投入0.1重量百分比至5重量百分比来使用。
在满足上述有机染色剂及上述无机粒子的含量上述范围下，可制备目的彩色聚氨酯脲纤维，当进行纺丝时，优选地，可进行稳定地纺丝，但并不局限于上述范围。
并且，在本发明的一实施方式中，在浆料组合物含量中，包含1重量百分比至20重量百分比的上述聚氨酯预聚物，优选地，可提供无机粒子及有机染色剂的分散性进一步得以提高、纺丝稳定性优秀、坚牢度优秀的弹性纤维，但并不局限于此。
并且，在本发明的一实施方式中，在上述浆料组合物中还包含聚丙烯腈的情况下，可提供清洗坚牢度更优秀、纺丝性更优秀、机械物性和原丝的颜色更优秀的弹性纤维。上述聚丙烯腈的重均分子量为50000至300000，更具体地，优选地，在100000至200000的范围可以期待上述物性更加提高，但并不局限于此。并且，在浆料组合物的含量中，其含量使用0.01重量百分比至1.0重量百分比，更具体地，使用0.2重量百分比至0.7重量百分比范围时，优选地，可提供清洗坚牢度得以提高、纺丝性优秀、机械物性和原丝颜色更加优秀的弹性纤维，但并不局限于此。
并且，在本发明的一实施方式中，在上述浆料组合物中，除了上述无机粒子、有机染色剂之外，根据需要，通过添加白度增进剂，抗氧化剂、气体稳定剂、染色性增进剂、纺丝性改善剂、强度改进剂及抗氯剂等此领域中可采用的多种成分来制备浆料组合物，也属于本发明高的范畴，这些成分只要使用本技术领域中所公知的并不受限制。
在制备上述白度增进剂可使用二氧化钛(Titanium dioxide)中，对于最终产品的固体含量，通过使用0.01～0.5重量百分比来有效地得到所目的的白度增进剂作用，但并不局限于此。
上述抗氧化剂用来捕捉由热或阳光引起的聚合物的分解的基团，作为具体例，可使用1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苯)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)-三烯1，3，5-tris(4-t-butyl-3-hydroxy-2，6-dimethylbenzene)-1，3，5-triazine-2，4，6-(1H，3H，5H)-triene、三乙二醇-双-3(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯(triethyleneglycol-bis-3(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionate)、1，3，5-三(2，6-二甲基-3-羟基-4-叔丁基苄基)异氰脲酸酯(1，3，5-tris(2，6-dimethyl-3-hydroxy-4-tert-butylbenzyl)isocyanurate)、4，4'-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)(4，4’-butylidenebis(6-tert-butyl-3-methylphenol))等。优选地，相对最终产品的固体含量，其含量在0.5～1.5重量百分比的范围下，可充分发挥抗氧化效果，但并不局限于此。
上述气体稳定剂起到防止氮氧化物变黄的作用，例如，可使用1，1，1'，1'-四甲基-4，4'(亚甲基-二-对-亚苯基)二卡巴肼(1，1，1'，1'-tetramethyl-4，4'(methylene-di-p-phenylene)disilecarbazide)等，但并不局限于此。优选地，相对最终产品的固体含量，其含量使用0.1～1.0重量百分比，但并不局限于此。
上述染色性增进剂可使用聚(N，N-二乙基-2-氨基乙基甲基丙烯酸酯)(Poly(N，N-diethyl-2-aminoethyl methacrylate))等，但并不局限于此。优选地，相对于最终产品的固体含量，其含量使用0.1～0.5重量百分比，但并不局限于此。
上述纺丝性改善剂可使用硬脂酸镁(Magnesium stearate)等，优选地，相对于最终产品的固体含量，其含量使用0.01～0.5重量百分比，但并不局限于此。
作为上述抗氯剂只要是此技术领域中所采用的并不受限制，但是，例如，可列举如下述化学式表示的碳酸镁(Magnesium carbonate)，但并不局限于此。
M2+x(An-)yM2+(OH)z·mH2O
(在上述式中，M2+为Mg2+或Ca2+，An-为CO3 2-，x为1至5，y为1至5，z为0至2，m为0至5。)
在本发明的一实施方式中，在上述浆料组合物中，聚氨酯预聚物的含量可使用将浆料组合物的粘度调节为60～70泊思，在40℃下为1400～2000泊思的含量，可使用总浆料组合物的含量中1～20重量百分比。在上述范围下，当制备纺丝原液时，优选地，可进一步提高与聚氨酯脲聚合物的混合及分散性，但并不局限于此。
接着，具体说明纺丝工序。
在本发明的一实施方式中，可通过利用上述制备的纺丝原液来进行干式纺丝，纺丝喷嘴直接温度为250～270℃，纺丝速度为700～1200m/分钟，优选地，对于氨纶纤维(spandex)原丝的要求物性表达和使用溶剂次数容易，但并不局限于此。
以下，通过举例具体说明本发明的组合物制备方法。
本发明的具体实施例用于理解本发明，对于普通技术人员而言显而易见的是，可以对以下具体实施例中做出各种修改来制备，并且这也属于本发明的范围内。
在本发明的彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法中，当制备无机粒子和有机染色剂时，因多个无机粒子的结团性而表面粗度显得较差，改善根据方向彩色纤维颜色的不同的不均匀性，整个纤维的彩色坚牢度和均匀度非常优秀，尤其，在进行纺丝时，没有截断等，具有纺丝性非常优秀的效果。
对于这种效果，在本发明中，可通过在包含无机粒子和有机染色剂的浆料中投入聚氨酯预聚物来实现，在混合包含上述聚氨酯预聚物的浆料与聚氨酯脲溶液来进行纺丝的情况下，当制备上述无机粒子和有机染色剂的浆料时，可通过使用本发明的弹性纤维和在化学结构上具有不同的结构的分散剂等，来解决所造成的分散效果的下降或弹性纤维的物性下降或长期颜色下降的问题。
尤其，在本发明中，为了进一步提高上述物性，在使用如下的聚氨酯预聚物的情况下，当制备上述聚氨酯预聚物时，以1.50至2.50(NCO/OH＝1.50至2.50)摩尔比投入/聚合聚四亚甲基醚二醇和二苯基甲烷-4，4'-二异氰酸酯(MDI)，制备末端未反应二异氰酸酯为2.4～3.5摩尔百分比的聚氨酯预聚物，优选地，具有更加显著的效果。尤其，具有进一步提高强力保持率或弹性保持率的效果。
在本发明中，测定上述未反应二异氰酸酯的方法如下，称取11g的测定对象聚合体少数点后四位数后，依次添加20ml的二丁胺(Dibutylamine)和50ml的THF，加热至70℃，完全溶解上述聚合体，冷却至常温后，添加10ml的异丙醇(Isopropyl alcohol)，利用AutoTirando电位滴定仪(Metrohm 840)，用1N的HCl溶液通过滴定来进行测定。
在本发明中，在使用保持2.4摩尔百分比至3.5摩尔百分比的上述末端未反应二异氰酸酯的聚氨酯预聚物的情况下，不仅有机染色剂的分散优秀，而且可充分实现本发明所预期的效果，并且，添加在此领域中可采用的多种成分，如添加于浆料的其他可添加的抗氧化剂、气体稳定剂、染色性增进剂、纺丝改善剂、强度改进剂、抗氯剂等，充分保持分散性，可具有进一步提高的效果，可具有可长时间持续分散保持性能的效果。
并且，不仅为了满足分散性，而且为了满足本发明的多种物性，本发明使用具有未反应末端异氰酸酯的聚氨酯预聚物，进一步地，在使用保持2.4摩尔百分比至3.5摩尔百分比的上述末端未反应二异氰酸酯的聚氨酯预聚物的情况下，不仅无机粒子和彩色染色剂的分散性更加优秀，而且可得到在本发明所要实现的显著效果，并且，作为投入于浆料组合物的其他可添加的白度增进剂，添加在此领域中可采用的多种成分，如二氧化钛、抗氧化剂、气体稳定剂、染色性增进剂、纺丝性改善剂、强度改进剂等，也充分保持分散性，可具有进一步提高的效果，具有可长时间持续分散保持性能的效果。
以下实施例及比较例为基础，进一步详细说明本发明。但是，下述实施例及比较例只是用于更详细说明本发明的一个例示而已，本发并不局限于下述实施例及比较例。
利用下述方法测定了物性。
1)聚合物的粘度测定
在40℃下，利用布鲁克菲尔德粘度计(Brookfield Viscometer)，使用纺锤(spindle)6次，由B类型测定聚合体并以泊思单位表示。
2)固有粘度测定
对于每100ml的N，N-二甲基乙酰胺溶液以0.5g的聚合物的浓度制备的溶液的粘度，在30±0.5℃的恒温槽中，利用乌氏粘度计测定固有粘度。
3)强度及延伸度
利用拉伸试验机(英斯特朗(株)制造UTM)在25℃、65％的RH下，以试样长度为5cm，以50cm/min的速度尽心拉伸测定切割强度(g/d)、切割延伸度(％)。
切割延伸度＝{(拉伸至切割点位置的实际长度×细丝的数量)/(原丝长度+将从辅助夹钳中伸长的样品的长度换算为原丝长度的值)}×100
4)弹性恢复率
利用拉伸试验机(英斯特朗(株)制造UTM)重负进行300％的延伸5次后，由百分比表示试样长度和在无张力状态下的初期试样长度。
5)清洗坚牢度
利用KS K 0430AI法(AATCC 61)进行测定。
1级至5级，数越高坚牢度优秀。
6)L值(深色度)，色度坐标a*值及b*值
通过使用分光光度计(Color-Eye 30000，Mecbeth公司)来测定原丝的反射率后，将利用CIE 76CIE Lab色差方程的计算公式进行计算。在L值坐标中，示出名都的范围为0～100，其值为0表示完全是黑色，是100表示白色。因此，L值越低表示深色度越好。在坐标a*为+表示红色(Red)，-为绿色(Green)，b*值为+表示黄色(Yellow)，-为蓝色(Blue)。
7)原丝的抗氯能测定方法
将试样以拉伸50％的状态下浸渍于pH为7的20ppm的有效氯浓度欲中，以根据24小时、48小时及72小时的强力比为强力保持率，强力保持率越高抗氯性越高。并且，通过测定氯处理前后试样长度来测定弹性恢复率，恢复率越高抗氯性越高。
8)纺丝性
进行24小时的纺丝，将发生截断的次数由总卷绕次数的百分比表示。
9)原丝颜色测定方法
利用分光色度计(Spectrophotometer，美能达CM-508D)测定氨纶纤维卷绕体表面3次，求出原丝的L/a/b值。
10)过滤测试(Filter Test)
在容器内投入一定量的浆料后，在容器出口部0.03mm处设置过滤器(Filter)，通过加压时求出通过过滤器的提取的量和时间。
提取量＝通过过滤器量/浆料投入量×100
实施例1
1)利用定量泵向40℃的静态混合器连续移送156.31g/min的聚四亚甲基醚二醇(分子量为1800)和36.96g/min的二苯基甲烷-4，4'-二异氰酸酯，投入于80℃的圆柱管形态的连续聚合管中，反应135分钟，并将末端未反应二异氰酸酯调节至2.64±0.02摩尔百分比，由此合成作为第一聚合物的聚氨酯预聚物。
将上述第一聚合物冷却至40℃，稳定24小时后，在投入第二反应器之前，在高端搅拌机中，与309.93g/min的N，N-二甲基乙酰胺一同连续投入，以3500rpm剧烈搅拌20秒。完全溶解上述第一聚合物，经冷却制备了40℃的具有38.27重量百分比的固体的聚氨酯聚合物溶液。
2)制备了混合有4.984kg的作为扩链剂的乙二胺和0.919kg的作为链终止剂的二乙胺、相对于最终纺丝溶液固体为120ppm，0.036kg的作为交联剂的二乙基三胺及78.91kg的N，N-二甲基乙酰胺的固体含量为7重量百分比的84.85kg的胺溶液。
3)将505.00g/min的上述聚氨酯聚合物溶液和58.92g/min的在上述2)中制备的固体含量为7重量百分比的胺溶液投入于作为第二聚合器的静态混合器并进行混合，以胺/异氰酸酯当量比为1.02/1的方式进行混合，从而得到固体含量为35重量百分比的聚氨酯脲聚合物。
4)混合3.985kg的作为彩色浆料添加剂的在上述1)中制备的聚氨酯聚合物溶液、0.3kg的作为无机粒子的二氧化钛(平均粒径为3μm)、1.5kg的作为蓝带的2，2'-双(2，3-二氢-3-氧基吲哚亚基)2，2'-Bis(2，3-dihydro-3-oxoindolyliden)及2.85kg的抗氧化剂(SongNox-2450，songweun化学)、1.2kg的气体稳定剂(HN-150，JFC)、1.5kg的染色性增进剂(LMA-100，Daeseong化学)、0.66kg的纺丝性改善剂的硬脂酸镁、1.29kg的强度改进剂(SCM-660H，Daeseong化学)、29.529kg的固体矫正N，N-二甲基乙酰胺，利用砂磨机使其分散及粉碎，从而制备添加剂浆料组合物。
5)混匀563.90g/min的在上述3)中制备的聚氨酯脲聚合物和31.34g/min在上述4)中制备的添加剂浆料组合物，从而制备了具有35％的固体的纺丝原液。相对于最终产品固体，包含0.1重量百分比的无机粒子、0.5重量百分比的蓝带。
6)在形成有250℃～270℃气氛下纺丝桶，利用齿轮泵放出一定量的上述纺丝原液，同时利用增发溶剂的干式纺丝，以900m/min的纺丝速度制备了聚氨酯弹性纤维。
经纺丝后，将氨纶纤维丝的残留溶剂量调节至1.0重量百分比一下。其结果如下述表1所示。
实施例2
在实施例1中，除了用1.5kg的作为红带的3,6-双(4-氯苯基)-2,5-二氢吡咯[3,4-C]吡咯-1，4-二酮(3，6-Bis(4-chlorophenyl)-2，5-dihydropyrrolo[3，4-c]pyrrole-1，4-dione)(颜料红(Pigment Red)254，CAS号：84632-65-5)代替蓝带之外，以相同的方式实施。其结果如下述表1所示。
实施例3
在实施例1中，除了将反应调整至末端未反应二异氰酸酯为2.24±0.02摩尔百分比，来合成做第一聚合物的聚氨酯预聚物之外，以相同的方式实施。
实施例4
在实施例1中，除了将反应调整至末端未反应二异氰酸酯为3.65±0.02摩尔百分比，来合成作为第一聚合物的聚氨酯预聚物之外，以相同的方式实施。
实施例5
在实施例1中，除了在浆料组合物含量中，再添加0.2重量百分比的聚丙烯腈(奥德里奇公司，重均分子量为150000)之外，以相同的方式实施。
实施例6
在实施例1中，除了在浆料组合物中，再添加0.7重量百分比的聚丙烯腈(奥德里奇公司，重均分子量为150000)之外，以相同的方式实施。
比较例1
在实施例1中，除了不使用包含有聚氨酯预聚物的聚氨酯聚合物溶液来制备浆料组合物，而是将各个添加剂直接投入聚氨酯脲聚合物之外，以相同的方式实施。
下述表1表示过滤测试结果物性。
表1
上述表1的De`为迪耳，SS100为延伸100％时原丝的强力，SS300延伸300％时原丝的强力。
表2
从上述表1及表2可知，在本发明的实施例1的情况下，纺丝性和清洗坚牢度在均满足水平上优秀，与此相反，在没有使用聚氨酯预聚物的比较例1的情况下，可知在纺丝性和清洗坚牢度中显得较差。

Claims (8)

1.一种彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，上述彩色聚氨酯脲弹性纤维包含无机粒子和有机染色剂，上述彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法的特征在于，包括：
制备聚氨酯脲聚合物的步骤；
在上述聚氨酯脲聚合物中混合包含无机粒子、有机染色剂及具有未反应末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物的浆料组合物来制备纺丝原液的步骤；以及
利用上述纺丝原液进行纺丝的步骤。
2.根据权利要求1所述的彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，其特征在于，上述聚氨酯预聚物包含2.4摩尔百分比至3.5摩尔百分比的未反应末端异氰酸酯基。
3.根据权利要求1所述的彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，其特征在于，上述聚氨酯脲聚合物通过如下步骤制备而成：投入聚四亚甲基醚二醇和二苯基甲烷-4，4'-二异氰酸酯并进行聚合，以使NCO/OH摩尔比为1.50至2.50，来制备末端未反应异氰酸酯含量为2.4摩尔百分比至3.5摩尔百分比的聚氨酯预聚物后，使上述聚氨酯预聚物与扩链剂、链终止剂及交联剂进行反应来制备聚氨酯脲聚合物。
4.根据权利要求1所述的彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，其特征在于，在上述彩色聚氨酯脲弹性纤维的总重量中，包含0.1重量百分比至5重量百分比的无机粒子、0.01重量百分比至3重量百分比的有机染色剂。
5.根据权利要求1所述的彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，其特征在于，上述浆料组合物包含1重量百分比至20重量百分比的聚氨酯预聚物。
6.根据权利要求1所述的彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，其特征在于，上述浆料组合物还包含选自白度增进剂、抗氧化剂、气体稳定剂、染色性增进剂、纺丝性改善剂、强度改进剂及抗氯剂中的一种或两种以上成分。
7.根据权利要求1所述的彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，其特征在于，上述浆料组合物还包含0.01重量百分比至1重量百分比的聚丙烯腈。
8.一种彩色聚氨酯脲弹性纤维，其特征在于，通过权利要求1至7中任一项所述的彩色聚氨酯脲弹性纤维的制备方法制备而成。
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