CN110318106A - 一种高回弹粗旦氨纶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高回弹粗旦氨纶的制备方法,包括以下步骤：(1)分别制备预聚物A和预聚物B，将预聚物A和预聚物B混合均匀后反应得到预聚物C；(2)向预聚物C的N，N‑二甲基乙酰胺溶液中加入一定量混合二胺扩链剂，形成聚合物溶液，A和B被嵌段共聚合到聚氨酯脲大分子中；(3)向聚合物溶液中添加浆料，经熟化后，得到纺丝原液；(4)经干法纺丝，使用磁悬浮式假捻器进行假捻，通过气垫式导丝器，形成高回弹粗旦氨纶。本发明一种高回弹粗旦氨纶的制备方法，满足了一些特殊领域对高回弹粗旦氨纶的需求。

Description

一种高回弹粗旦氨纶及其制备方法

技术领域

本发明涉及功能性化学纤维及其制造方法技术，具体为一种高回弹粗旦氨纶的制备方法技术，关键采用特殊的假捻和导丝方法，充分发挥每一根纤维的机械性能，制备出高回弹粗旦氨纶。

背景技术

高回弹粗旦氨纶一般用于织带、袖口、袜口等，在使用过程中必须保证与皮肤良好的贴合，才能使穿着更加舒适、美观，这对回弹性提出了更高的要求，否则会发生变形，影响消费者的自信心，市场前景广阔。

目前的技术路线以增加物理交联和化学交联为主。中国公开专利CN103436983B通过纺丝及染整过程中的交联反应来提高粗旦氨纶的回弹性，这种回弹性并不能在织物中均匀分布，甚至影响面料的平整度。中国公开专利CN102965758B将氨纶废丝溶解后加入三胺类交联剂，通过纺丝过程提高交联度已达到提高粗旦氨纶回弹性的目的，原料品质差，只能满足低端产品的要求，而且三胺类交联剂在甬道中易挥发。中国公开专利CN101469463B向预聚物中补加MDI，通过提高硬段含量，增加物理交联点来提高回弹性，由于MDI含量高，原液的储存稳定性较难控制。中国公开专利CN103757741B通过添加特殊的扩链剂，提高硬段之间的物理交联，以增强回弹性，但同样存在原液储存稳定性的问题。中国公开专利CN102011211B也是采用化学交联剂的方法，同样对纺丝原液的存储稳定性有重要影响。

因此，需要开发一种生产高回弹粗旦氨纶的新技术，不同于以往的技术手段，以满足这一特殊领域的要求，解决以往的技术路线所面临的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，拟解决的技术问题是设计一种高回弹粗旦氨纶的制备方法技术，关键采用单丝细旦化的方法，并且采用磁悬浮式假捻装置和气垫式导丝装置，制备高品质的高回弹粗旦丝。该制造方法避免了纺丝原液储存过程中的不稳定、不均匀现象发生，也是束丝的抱合更加均匀，充分发挥每一根单丝的物理性能。该高回弹粗旦氨纶的制造工艺成熟，不需要特殊设备，便于工业化实施。

本发明提出的一种高回弹粗旦氨纶，其特征在于该氨纶纤维的成纤聚合物由聚醚型聚氨酯脲链段和亲水性聚氨酯链段共聚而成，其中亲水性聚氨酯链段在共聚大分子链上所占的质量百分比为30.00～50.00％。

所述的亲水性聚氨酯链段，其特征在于所述的亲水性聚氨酯链段由聚醚多元醇、聚酯多元醇、二醇磺酸钠中的两种或三种经混合均匀后，与2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种聚合后制得，其中聚酯多元醇的分子量在800～1500。

所述的一种高回弹粗旦氨纶的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(一)纺丝原液制备

1)将原料聚四亚甲基醚二醇和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯混合，在75～90℃反应100～120min，制备得到预聚物A，其中4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四亚甲基醚二醇的摩尔比为(1.50～2.00):1；

2)将原料聚酯多元醇、二醇磺酸钠中的一种种或两种混合，与2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物中的一种或两种混合，在75～90℃反应100～120min，制备得到预聚物B，其中异氰酸酯基与羟基的摩尔比为(1.50～2.50):1；

3)将预聚物A和预聚物B混合均匀、并反应后得到预聚物C，储存在40～45℃下备用；

4)将乙二胺、丁二胺、羟甲基二胺、二乙胺、二丙胺中、丁醇胺的两种或三种或四种，溶解入溶剂N,N-二甲基乙酰胺，形成质量百分比浓度为1.00～8.00％的扩链剂混合物溶液；

5)向所述的预聚物C的N,N-二甲基乙酰胺溶液中加入所述的扩链剂混合物溶液并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸根的摩尔数比为(1.02～1.08):1，进行反应，形成质量百分比浓度为35～45％的聚氨酯溶液；

6)将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂、环糊精混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为30～40％；

7)将所述的浆料添加至所述的聚氨酯溶液中，在充分熟化后得到纺丝原液。

(二)纺丝

纺丝原液通过纺丝组件进行干法纺丝，经磁悬浮式假捻器形成束丝，再经气垫式导丝装置导丝，最后卷绕成型后成为丝饼；

所述的纺丝组件喷丝板，孔数在10～20个，孔径0.1～0.3mm，长径比3:5，6～10个喷丝板为一组，呈圆形分布；

所述的磁悬浮式假捻器为磁悬浮式空心轴承，内表面粗糙，可为浮点式、齿轮式、涡轮式、条纹式等；

所述的气垫式导丝器在与氨纶接触处形成气垫；

所述的干法纺丝为常规干法纺丝工艺，整个纺丝过程为无接触式纺丝；

所述的束丝为60～200根，单根旦数5～10旦。

有益效果：

与现有技术相比，本发明在常规聚合物的基础上，通过单丝细旦化纺丝的技术手段，采用磁悬浮式假捻装置及气垫式导丝装置，使高回弹粗旦氨纶的性能更加优异，抱合更加均匀，产品的均一性更好，有效发挥每一根纤维的机械性能；另外，纤维具备吸湿排汗的功能，更加舒适；不需要使用油剂，使产品更加清洁。本发明的高回弹粗旦氨纶具有上述特征，可应用于织带、袖口、袜口等。本发明制造工艺成熟，对设备没有特殊要求，工业化实施容易，材料成本低廉，便于推广。

具体实施方式

实施例1：

第一步：预聚物的制备

1)将原料聚四亚甲基醚二醇2000和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯混合，在90℃反应100min，制备得到预聚物A，其中4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四亚甲基醚二醇2000的摩尔比为1.70:1；

2)将原料聚环氧乙烷二醇1200与2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物混合，其中2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为1:9，在90℃反应120min，制备得到预聚物B，其中异氰酸酯基与羟基的摩尔比为2.00:1；

3)将预聚物A和预聚物B混合均匀后得到预聚物C，储存在45℃下备用，其中低聚物B在预聚物C中所占的质量百分比为30％。

第二步：成纤聚合物的制备

1)将乙二胺、羟甲基二乙胺、1，2-二丙胺、1，4-丁醇胺溶解入溶剂N,N-二甲基乙酰胺，形成质量百分比浓度为7.00％的扩链剂混合物溶液；

2)向所述的预聚物C的N,N-二甲基乙酰胺溶液中加入所述的扩链剂混合物溶液并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸根的摩尔数比为1.04:1，进行反应，形成质量百分比浓度为40％的聚氨酯溶液。

第三步：纺丝原液的制备

1)将2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑、三甘醇双β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、硬脂酸镁、二氧化钛、环糊精混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为35％；

2)将所述的浆料添加至所述的聚氨酯溶液中，在45℃下储存40小时，在充分熟化后，得到纺丝原液。

第四步：纺制超细旦氨纶

1)将上面第三步制备的纺丝原液通过喷丝板为10孔，孔径为0.2mm，长径比为3:1；风量比上进/上回/下回＝0.65/0.35/0.28；温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝255/245/195；纺丝速度：800m/min的纺丝甬道，纺制成单根旦数为10旦，总旦数为600旦的高回弹粗旦氨纶；

2)将所述600旦的高回弹粗旦氨纶经转速为15000rpm的磁悬浮式假捻器形成束丝，再经气垫式导丝装置导丝，最后卷绕成型后成为丝饼。

实施例2：

第一步：预聚物的制备

1)将原料聚四亚甲基醚二醇1800和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯混合，在90℃反应100min，制备得到预聚物A，其中4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四亚甲基醚二醇1800的摩尔比为1.70:1；

2)将原料聚环氧乙烷二醇1200与2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物混合，其中2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为1:9，在90℃反应120min，制备得到预聚物B，其中异氰酸酯基与羟基的摩尔比为2.00:1；

3)将预聚物A和预聚物B混合均匀后得到预聚物C，储存在45℃下备用，其中预聚物B在预聚物C中所占的质量百分比为40％。

第二步：成纤聚合物的制备

1)将乙二胺、羟甲基二乙胺、1,2-二丙胺、1,4-丁醇胺溶解入溶剂N,N-二甲基乙酰胺，形成质量百分比浓度为4.00％的扩链剂混合物溶液；

2)向所述的预聚物C的N,N-二甲基乙酰胺溶液中加入所述的扩链剂混合物溶液并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸根的摩尔数比为1.04:1，进行反应，形成质量百分比浓度为40％的聚氨酯溶液。

第三步：纺丝原液的制备

1)将2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑、三甘醇双β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、硬脂酸镁、二氧化钛、环糊精混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为35％；

2)将所述的浆料添加至所述的聚氨酯溶液中，在45℃下储存40小时，在充分熟化后，得到纺丝原液。

第四步：纺制超细旦氨纶

1)将上面第三步制备的纺丝原液通过喷丝板为15孔，孔径为0.15mm，长径比为4:1；风量比上进/上回/下回＝0.65/0.35/0.28；温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝257/248/196；纺丝速度：900m/min的纺丝甬道，纺制成单根旦数为7旦，总旦数为1000旦的高回弹粗旦氨纶；

2)将所述1000旦的高回弹粗旦氨纶经转速为12000rpm的磁悬浮式假捻器形成束丝，再经气垫式导丝装置导丝，最后卷绕成型后成为丝饼。

实施例3：

第一步：预聚物的制备

1)将原料聚四亚甲基醚二醇1800和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯混合，在90℃反应100min，制备得到预聚物A，其中4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四亚甲基醚二醇1800的摩尔比为1.70:1；

2)将原料聚环氧乙烷二醇1200与2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物混合，其中2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为1:9，在90℃反应120min，制备得到预聚物B，其中异氰酸酯基与羟基的摩尔比为2.00:1；

3)将预聚物A和预聚物B混合均匀后得到预聚物C，储存在45℃下备用，其中低聚物B在预聚物C中所占的质量百分比为50％。

第二步：成纤聚合物的制备

1)将乙二胺、羟甲基二乙胺、1,2-二丙胺、1,4-丁醇胺溶解入溶剂N,N-二甲基乙酰胺，形成质量百分比浓度为4.00％的扩链剂混合物溶液；

2)向所述的预聚物C的N,N-二甲基乙酰胺溶液中加入所述的扩链剂混合物溶液并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸根的摩尔数比为1.04:1，进行反应，形成质量百分比浓度为40％的聚氨酯溶液。

第三步：纺丝原液的制备

1)将2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑、三甘醇双β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、硬脂酸镁、二氧化钛、环糊精混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为35％；

2)将所述的浆料添加至所述的聚氨酯溶液中，在45℃下储存40小时，在充分熟化后，得到纺丝原液。

第四步：纺制超细旦氨纶

1)将上面第三步制备的纺丝原液通过喷丝板为20孔，孔径为0.1mm，长径比为5:1；风量比上进/上回/下回＝0.65/0.35/0.28；温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝250/240/190；纺丝速度：1000m/min的纺丝甬道，纺制成单根旦数为5旦，总旦数为500旦的高回弹粗旦氨纶；

2)将所述500旦的高回弹粗旦氨纶经转速为10000rpm的磁悬浮式假捻器形成束丝，再经气垫式导丝装置导丝，最后卷绕成型后成为丝饼。

Claims (5)

1.一种高回弹粗旦氨纶，其由高回弹粗旦氨纶纺丝原液通过纺丝组件干法纺丝，经磁悬浮式假捻器和气垫式导丝装置纺丝而得，其特征在于该氨纶纤维的成纤聚合物由聚醚型聚氨酯脲链段和亲水性聚氨酯链段共聚而成，其中亲水性聚氨酯链段在共聚大分子链上所占的质量百分比为30.00～50.00％；所述的亲水性聚氨酯链段，其特征在于所述的亲水性聚氨酯链段由聚醚多元醇、聚酯多元醇、二醇磺酸钠中的两种或三种经混合均匀后，与2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种聚合后制得，其中聚酯多元醇的分子量在800～1500。

2.根据权利要求1所述的高回弹粗旦氨纶，其特征在于所述纺丝组件的喷丝板呈圆形。

3.根据权利要求1或2所述的高回弹粗旦氨纶，其特征在于所述磁悬浮式假捻器为磁悬浮式空心轴承，内表面粗糙，为浮点式、齿轮式、涡轮式、条纹式。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的高回弹粗旦氨纶纤维，其特征在于所述的气垫式导丝装置在与氨纶接触处形成气垫。

5.一种高回弹粗旦氨纶的制备方法，包括在氨纶的纺丝组件内将高回弹粗旦氨纶纺丝原液干法纺丝，经磁悬浮式假捻器形成束丝，再经气垫式导丝装置导丝，由此形成高回弹粗旦氨纶纤维，其中所述高回弹粗旦氨纶纺丝原液的制备包括如下步骤：

1)将原料聚四亚甲基醚二醇和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯混合，在75～90℃反应100～120min，制备得到预聚物A，其中4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四亚甲基醚二醇的摩尔比为(1.50～2.00):1；

2)将原料聚酯多元醇、二醇磺酸钠中的一种种或两种混合，与2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物中的一种或两种混合，在75～90℃反应100～120min，制备得到预聚物B，其中异氰酸酯基与羟基的摩尔比为(1.50～2.50):1；

3)将预聚物A和预聚物B混合均匀、并反应后得到预聚物C，储存在40～45℃下备用；

4)将乙二胺、丁二胺、羟甲基二胺、二乙胺、二丙胺中、丁醇胺的两种或三种或四种，溶解入溶剂N，N-二甲基乙酰胺，形成质量百分比浓度为1.00～8.00％的扩链剂混合物溶液；

5)向所述的预聚物C的N，N-二甲基乙酰胺溶液中加入所述的扩链剂混合物溶液并搅拌，其中胺基的摩尔数与异氰酸根的摩尔数比为(1.02～1.08):1，进行反应，形成质量百分比浓度为35～45％的聚氨酯溶液；

6)将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂、环糊精混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为30～40％；

7)将所述的浆料添加至所述的聚氨酯溶液中，在充分熟化后得到纺丝原液。