CN111501127A - 一种二氧化碳基聚氨酯纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚氨酯纤维技术领域，尤其涉及一种二氧化碳基聚氨酯纤维及其制备方法，所述二氧化碳基聚氨酯纤维由包含如下重量份组分的纺丝原液经过纺丝制得：聚(碳酸酯‑醚)二元醇180～350份；芳香族二醇3.5～7.8份；芳香族二异氰酸酯45～92份；有机溶剂650～1450份；胺类扩链剂11.5～18.7份；链终止剂0.8～2.1份；抗氧化剂0.03～0.11份；紫外吸收剂0.05～0.09份。本发明提供的二氧化碳基聚氨酯纤维耐高温性能和耐环境老化性能较优。实验表明，所述二氧化碳基聚氨酯纤维经过上述高温处理后，纤维丝的拉伸强力变化不低于72％，经过上述碱液处理后，纤维丝的拉伸强力变化不低于75％。

Description

一种二氧化碳基聚氨酯纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯纤维技术领域，尤其涉及一种二氧化碳基聚氨酯纤维及其制备方法。
背景技术
聚氨酯纤维又称氨纶，为聚氨基甲酸酯和聚脲基甲酸酯共混物，性能介于橡胶和塑料之间，具有高弹性、高强度、耐磨以及耐挠曲性等性能，在针织服饰、家居用品等领域得到了广泛的应用。聚氨酯纤维通过二异氰酸酯和端羟基二元醇预聚以及二元胺扩链制备而成，包括聚酯以及聚醚两大类纤维，其中聚酯类纤维抗氧化、抗油性较强，聚醚类纤维防霉、弹性好。聚氨酯纤维高达95％的回弹性以及300％-700％的断裂伸长率，聚氨酯纤维分子之间的主要作用力为范德华力，端羟基二元醇构成的软链段分子本身对其他分子的束缚力相对较弱，使得软链段卷曲松弛，常温下表现为易运动，易伸长，这是纤维表现高弹性的结构基础；而脲基基团(-NHCONH-)以及氨基甲酸酯基团(-NHOCO-)构成的硬链段中的强极性基团之间则通过氢键作用力连接起来，具有高玻璃化温度，易结晶的特点，能在分子链受力时阻碍其发生相对滑移，并使得软链段拉伸后能回复到原来未拉伸状态，阻碍了聚氨酯的无限拉长，软、硬链段的结构特点使得聚氨酯纤维具有优异的综合性能，在性能上表现为高断裂伸长率、高弹性回复率的特点。
发明专利201310446184.X报道了一种高效的聚氨酯弹性纤维生产方法，首先将聚四亚甲基醚二醇、4,4-二苯甲烷二异氰酸酯以及正丁醇封端剂，进行预聚反应，然后，依次使用二醇、混合胺的DMAC溶液分步进行两次扩链，得到聚氨酯纤维。发明专利201910758620.4提供了一种新型聚氨酯纤维材料及其制备方法，由A组分和B组分制成，其中：A组分由聚四氢呋喃醚二醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、TDI和扩链剂组成；B组分由硅溶胶、紫外线吸收剂和抗氧化剂组成。得到的聚氨酯纤维材料具有高弹性，抗污，耐老化等特点。聚氨酯纤维在进行纺织品制造时需要对其进行染色，染色处理需要130℃以上高温长时间处理，然而普通的聚氨酯纤维耐高温性较差，在如此高温条件下，纤维发生断裂，其性能严重受到破坏，近年来，耐高温的聚氨酯纤维也受到了普遍的关注。日本专利H4-100919通过在聚氨酯纤维原液进行纺丝前添加三元胺方法来提高氨纶纤维的耐高温性能，然而，这种方法由于在高粘度的纺丝原液中添加三元胺，所以不能保证原液的分散均匀性，而且，添加三元胺的方式对耐碱性能影响较大，会极大地影响了水解稳定性。发明专利201811408761.5报道了一种具有良好耐热性和低温定形性的氨纶纤维及制备方法，在聚合过程中通过加入异氰酸酯三聚体的方法来提高耐热性，然而三聚体得到了交联网状结构，而非线性结构，合成难以控制。发明专利201510535986.7报道了一种耐高温耐疲劳辐照交联聚氨酯纤维的制备方法，首先将聚四氢呋喃二醇以及聚丙二醇聚醚类二元醇和二异氰酸酯混合，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚物，然后加入混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，扩链反应采用的是含氟芳香族二元胺类扩链剂，得到25％～50％固含量的聚氨酯纤维溶液，经过紫外光辐射交联提高了耐高温性，但是含氟芳香族二元胺大大增加了生产成本。
聚氨酯弹性纤维材料在使用过程中会遇到光、热、氧和水等不同恶劣环境条件，这就要求聚氨酯有很好的耐热性、耐碱性以及耐紫外光老化等性能，否则聚氨酯结构发生了变化，聚氨酯弹性纤维发生老化，性能逐步变差，丧失其使用价值。因而，研究聚氨酯纤维材料的耐环境老化成为本领域的发展方向。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种二氧化碳基聚氨酯纤维及其制备方法，本发明提供的二氧化碳基聚氨酯纤维耐高温性能较优，耐环境老化性能较优。
本发明提供了一种二氧化碳基聚氨酯纤维，由包含如下重量份组分的纺丝原液经过纺丝制得：
Figure BDA0002504189810000021
Figure BDA0002504189810000031
优选的，所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的分子量为2200～3800g/mol，聚(碳酸酯-醚)二元醇中碳酸酯的含量为32.5wt％～56.8wt％。
优选的，所述芳香族二醇选自氢醌双羟乙基醚、苯二酚(β-羟乙基)醚、对苯二甲酸二羟乙酯或二羟乙基苯甲醚。
优选的，所述芳香族二异氰酸酯选自二苯甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基异氰酸酯、萘二异氰酸酯或甲苯-2,4-二异氰酸酯。
优选的，所述有机溶剂选自N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
优选的，所述胺类扩链剂选自1,2-乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、二乙烯三胺、异佛尔酮二胺、1,3-环己烷二胺、六氟二胺或三乙烯二胺；
所述链终止剂选自二甲胺、二乙胺、二丙胺、二正丁胺、环己胺、正戊胺或乙醇胺。
优选的，所述抗氧化剂选自CHEMNOX 1010、CHEMNOX 1076、CHEMNOX 1098或CHEMNOX 1024；
所述紫外吸收剂选自UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-234或UV-531。
本发明提供了一种上文所述的二氧化碳基聚氨酯纤维的制备方法，包括以下步骤：
A)在保护气的条件下，将聚(碳酸酯-醚)二元醇、芳香族二醇和芳香族二异氰酸酯在70～90℃下搅拌反应，得到聚氨酯预聚体；
B)在保护气的条件下，将所述聚氨酯预聚体与有机溶剂在5～30℃下搅拌混合，得到预聚物溶液，将胺类扩链剂和链终止剂以8～15mL/min的速度加入所述预聚物溶液中，反应后，得到聚氨酯弹性纤维；
C)将所述聚氨酯弹性纤维、抗氧化剂和紫外吸收剂搅拌混合，得到聚氨酯弹性纤维纺丝原液；
D)将所述聚氨酯弹性纤维纺丝原液经过纺丝，得到二氧化碳基聚氨酯纤维。
优选的，步骤A)中，所述保护气为氮气；
所述搅拌反应的搅拌速率为60～100rpm，所述搅拌反应的时间为1～3h；
步骤B)中，所述所述保护气为氮气；
所述搅拌混合的搅拌速率为75～130rpm，所述搅拌混合的时间为20～40min；
所述反应的温度为5～30℃，所述反应的时间为0.5～1.5h。
优选的，步骤C)中，所述搅拌混合的搅拌速率为150～200rpm；
步骤D)中，所述纺丝的方法为干法纺丝。
本发明提供了一种二氧化碳基聚氨酯纤维，由包含如下重量份组分的纺丝原液经过纺丝制得：聚(碳酸酯-醚)二元醇180～350份；芳香族二醇3.5～7.8份；芳香族二异氰酸酯45～92份；有机溶剂650～1450份；胺类扩链剂11.5～18.7份；链终止剂0.8～2.1份；抗氧化剂0.03～0.11份；紫外吸收剂0.05～0.09份。本发明提供的二氧化碳基聚氨酯纤维耐高温性能较优，耐环境老化性能较优。实验结果表明，本发明提供的二氧化碳基聚氨酯纤维经过上述高温处理后，纤维丝的拉伸强力变化不低于72％；所述二氧化碳基聚氨酯纤维经过上述碱液处理后，纤维丝的拉伸强力变化不低于75％。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种二氧化碳基聚氨酯纤维，由包含如下重量份组分的纺丝原液经过纺丝制得：
Figure BDA0002504189810000041
Figure BDA0002504189810000051
在本发明的某些实施例中，所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的分子量为2200～3800g/mol。在某些实施例中，所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的分子量为2200g/mol、3800g/mol或3000g/mol。在本发明的某些实施例中，聚(碳酸酯-醚)二元醇中碳酸酯的含量为32.5wt％～56.8wt％。在某些实施例中，聚(碳酸酯-醚)二元醇中碳酸酯的含量为56.8wt％、32.5wt％或53.5wt％。在本发明的某些实施例中，所述聚(碳酸酯-醚)二元醇按照申请号为201711213266.4的中国专利中公开的方法进行制备。在本发明的某些实施例中，所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的重量份数为180份、350份、210份、285份、260份或310份。
在本发明的某些实施例中，所述芳香族二醇选自氢醌双羟乙基醚、苯二酚(β-羟乙基)醚、对苯二甲酸二羟乙酯或二羟乙基苯甲醚。在本发明的某些实施例中，所述芳香族二醇的重量份数为3.5份、7.8份、4.9份、6.4份、7.1份或6.5份。
在本发明的某些实施例中，所述芳香族二醇选自氢醌双羟乙基醚、苯二酚(β-羟乙基)醚、对苯二甲酸二羟乙酯或二羟乙基苯甲醚。在本发明的某些实施例中，所述芳香族二异氰酸酯的重量份数为45份、92份、62份、78份、79份或85份。
在本发明的某些实施例中，所述有机溶剂选自N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。在本发明的某些实施例中，所述有机溶剂的重量份数为650份、1450份、800份、1200份、1320份或1180份。
在本发明的某些实施例中，所述胺类扩链剂选自1,2-乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、二乙烯三胺、异佛尔酮二胺、1,3-环己烷二胺、六氟二胺或三乙烯二胺。在本发明的某些实施例中，所述胺类扩链剂的重量份数为11.5份、18.7份、13.5份、12.8份、14.2份或14.8份。
在本发明的某些实施例中，所述链终止剂选自二甲胺、二乙胺、二丙胺、二正丁胺、环己胺、正戊胺或乙醇胺。在本发明的某些实施例中，所述链终止剂的重量份数为0.8份、2.1份、1.2份、1.4份、1.5份或1.9份。
在本发明的某些实施例中，所述抗氧化剂选自受阻酚类抗氧化剂。在某些实施例中，所述抗氧化剂选自CHEMNOX 1010、CHEMNOX 1076、CHEMNOX 1098或CHEMNOX 1024。在本发明的某些实施例中，所述抗氧化剂的重量份数为0.03份、0.11份、0.07份、0.08份、0.1份或0.09份。
在本发明的某些实施例中，所述紫外吸收剂选自UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-234或UV-531。在本发明的某些实施例中，所述紫外吸收剂的重量份数为0.05份、0.09份、0.07份、0.06份或0.08份。
本发明提供的二氧化碳基聚氨酯纤维具有较优的耐高温性能和耐环境老化性能。
本发明还提供了一种上文所述的二氧化碳基聚氨酯纤维的制备方法，包括以下步骤：
A)在保护气的条件下，将聚(碳酸酯-醚)二元醇、芳香族二醇和芳香族二异氰酸酯在70～90℃下搅拌反应，得到聚氨酯预聚体；
B)在保护气的条件下，将所述聚氨酯预聚体与有机溶剂在5～30℃下搅拌混合，得到预聚物溶液，将胺类扩链剂和链终止剂以8～15mL/min的速度加入所述预聚物溶液中，反应后，得到聚氨酯弹性纤维；
C)将所述聚氨酯弹性纤维、抗氧化剂和紫外吸收剂搅拌混合，得到聚氨酯弹性纤维纺丝原液；
D)将所述聚氨酯弹性纤维纺丝原液经过纺丝，得到二氧化碳基聚氨酯纤维。
本发明提供的二氧化碳基聚氨酯纤维的制备方法中，采用的原料的组分和配比同上，在此不再赘述。
本发明先在保护气的条件下，将聚(碳酸酯-醚)二元醇、芳香族二醇和芳香族二异氰酸酯在70～90℃下搅拌反应，得到聚氨酯预聚体。
在本发明的某些实施例中，所述保护气为氮气。
在本发明的某些实施例中，所述搅拌反应的温度为70℃、90℃、80℃、85℃或75℃。在本发明的某些实施例中，所述搅拌反应的搅拌速率为60～100rpm。在某些实施例中，所述搅拌反应的搅拌速率为95rpm、85rpm、90rpm、80rpm、100rpm或60rpm。在本发明的某些实施例中，所述搅拌反应的时间为1～3h。在某些实施例中，所述搅拌反应的时间为3h、1h、2h、1.5h或2.5h。
得到聚氨酯预聚体后，在保护气的条件下，将所述聚氨酯预聚体与有机溶剂在5～30℃下搅拌混合，得到预聚物溶液，将胺类扩链剂和链终止剂以8～15mL/min的速度加入所述预聚物溶液中，反应后，得到聚氨酯弹性纤维。
在本发明的某些实施例中，所述保护气为氮气。
在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的温度为5℃、30℃、10℃、20℃、15℃或20℃。在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的搅拌速率为75～130rpm。在某些实施例中，所述搅拌混合的搅拌速率为120rpm、90rpm、110rpm、130rpm或75rpm。在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的时间为20～40min。在某些实施例中，所述搅拌混合的时间为20min、40min、35min、25min、30min或22min。
在本发明的某些实施例中，胺类扩链剂和链终止剂以8～15mL/min的速度加入所述预聚物溶液中。在某些实施例中，加入的速度为11.5mL/min、13.5mL/min、13mL/min、11mL/min、15mL/min或8mL/min。
在本发明的某些实施例中，所述反应的温度为5～30℃，所述反应的时间为0.5～1.5h。在某些实施例中，所述反应的温度为5℃、30℃、10℃、20℃或15℃。在某些实施例中，所述反应的时间为1.5h、1h或0.5h。
得到聚氨酯弹性纤维后，将所述聚氨酯弹性纤维、抗氧化剂和紫外吸收剂搅拌混合，得到聚氨酯弹性纤维纺丝原液。
在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的搅拌速率为150～200rpm。在某些实施例中，所述搅拌混合的搅拌速率为150rpm、200rpm、180rpm、185rpm或195rpm。
在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合在氮气保护下进行。
得到聚氨酯弹性纤维纺丝原液后，将所述聚氨酯弹性纤维纺丝原液经过纺丝，得到二氧化碳基聚氨酯纤维。
在本发明的某些实施例中，所述纺丝的方法为干法纺丝。
在本发明的某些实施例中，所述干法纺丝具体包括：
将聚氨酯弹性纤维纺丝原液从喷丝板毛细孔中挤出，进入纺丝甬道，通过甬道中热氮气使溶液细流中的溶剂快速挥发，并被热气体带走，溶液细流在逐渐脱去溶剂的同时发生浓缩和固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而成为纤维。
本发明对上文采用的原料的来源并无特殊的限制，可以为一般市售。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种二氧化碳基聚氨酯纤维及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例所用的原料均为一般市售。
实施例1
1)在70℃条件下，氮气保护下，往反应器中加入180g聚(碳酸酯-醚)二元醇(2200g/mol，碳酸酯的含量为56.8wt％)、3.5g氢醌双羟乙基醚以及45g的二苯甲烷二异氰酸酯，60rpm搅拌速率下，反应3h，得到聚氨酯预聚体；
2)氮气保护下，温度控制在5℃，往步骤1)得到的预聚体中加入650g的N,N-二甲基乙酰胺，在搅拌速率75rpm下搅拌20min，得到均匀的预聚物溶液；然后，以8mL/min的速度加入11.5g的1,2-乙二胺和0.8g的二甲胺，反应0.5h，得到聚氨酯弹性纤维；
3)将搅拌速率调至150rpm，加入0.03g的CHEMNOX 1010抗氧化剂以及0.05g的UV-326，得到聚氨酯弹性纤维纺丝原液；
4)将所述聚氨酯弹性纤维纺丝原液经过干法纺丝，得到二氧化碳基聚氨酯纤维；
干法纺丝步骤为：将聚氨酯弹性纤维纺丝原液从喷丝板毛细孔中挤出，进入纺丝甬道，通过甬道中热氮气使溶液细流中的溶剂快速挥发，并被热气体带走，溶液细流在逐渐脱去溶剂的同时发生浓缩和固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而成为纤维。
实施例2
1)在90℃条件下，氮气保护下，往反应器中加入350g聚(碳酸酯-醚)二元醇(3800g/mol，碳酸酯的含量为32.5wt％)、7.8g苯二酚(β-羟乙基)醚以及92g的间苯二甲基异氰酸酯，100rpm搅拌速率下，反应1h，得到聚氨酯预聚体；
2)氮气保护下，温度控制在30℃，往步骤1)得到的预聚体中加入1450g的N,N-二甲基甲酰胺，在搅拌速率130rpm下搅拌40min，得到均匀的预聚物溶液；然后，以15mL/min的速度加入18.7g的1,3-丙二胺和2.1g二乙胺，反应1.5h，得到聚氨酯弹性纤维；
3)将搅拌速率调至200rpm，加入0.11g的CHEMNOX 1076以及0.09g的UV-328，得到聚氨酯弹性纤维纺丝原液；
4)将所述聚氨酯弹性纤维纺丝原液经过干法纺丝，得到二氧化碳基聚氨酯纤维；
干法纺丝步骤为：将聚氨酯弹性纤维纺丝原液从喷丝板毛细孔中挤出，进入纺丝甬道，通过甬道中热氮气使溶液细流中的溶剂快速挥发，并被热气体带走，溶液细流在逐渐脱去溶剂的同时发生浓缩和固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而成为纤维。
实施例3
1)在80℃条件下，氮气保护下，往反应器中加入210g的聚(碳酸酯-醚)二元醇(3000g/mol，碳酸酯的含量为53.5wt％)、4.9g的对苯二甲酸二羟乙酯以及62g的萘二异氰酸酯，80rpm搅拌速率下，反应2h，得到聚氨酯预聚体；
2)氮气保护下，温度控制在10℃，往步骤1)得到的预聚体中加入800g的N-甲基吡咯烷酮，在搅拌速率110rpm下搅拌35min，得到均匀的预聚物溶液；然后，以11mL/min的速度加入13.5g的1,4-丁二胺和1.2份二正丁胺，反应1h，得到聚氨酯弹性纤维。
3)将搅拌速率调至180rpm，加入0.07g的CHEMNOX 1098以及0.07g的UV-329，得到聚氨酯弹性纤维纺丝原液；
4)将所述聚氨酯弹性纤维纺丝原液经过干法纺丝，得到二氧化碳基聚氨酯纤维；
干法纺丝步骤为：将聚氨酯弹性纤维纺丝原液从喷丝板毛细孔中挤出，进入纺丝甬道，通过甬道中热氮气使溶液细流中的溶剂快速挥发，并被热气体带走，溶液细流在逐渐脱去溶剂的同时发生浓缩和固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而成为纤维。
实施例4
1)在85℃条件下，氮气保护下，往反应器中加入285g的聚(碳酸酯-醚)二元醇(3000g/mol，碳酸酯的含量为53.5wt％)、6.4g的二羟乙基苯甲醚以及78g的甲苯-2,4-二异氰酸酯，90rpm搅拌速率下，反应1.5h，得到聚氨酯预聚体；
2)氮气保护下，温度控制在20℃，往步骤1)得到的预聚体中加入1200g的N,N-二甲基乙酰胺，在搅拌速率120rpm下搅拌25min，得到均匀的预聚物溶液；然后，以13mL/min的速度加入12.8g的1,5-戊二胺和1.4g的环己胺，反应1h，得到聚氨酯弹性纤维；
3)将搅拌速率调至185rpm，加入0.08g的CHEMNOX 1024以及0.06g的UV-234，得到聚氨酯弹性纤维纺丝原液；
4)将所述聚氨酯弹性纤维纺丝原液经过干法纺丝，得到二氧化碳基聚氨酯纤维；
干法纺丝步骤为：将聚氨酯弹性纤维纺丝原液从喷丝板毛细孔中挤出，进入纺丝甬道，通过甬道中热氮气使溶液细流中的溶剂快速挥发，并被热气体带走，溶液细流在逐渐脱去溶剂的同时发生浓缩和固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而成为纤维。
实施例5
1)在75℃条件下，氮气保护下，往反应器中加入260g的聚(碳酸酯-醚)二元醇(3800g/mol，碳酸酯的含量为32.5wt％)、7.1g的苯二酚(β-羟乙基)醚以及79g的二苯甲烷二异氰酸酯，85rpm搅拌速率下，反应2.5h，得到聚氨酯预聚体；
2)氮气保护下，温度控制在15℃，往步骤1)得到的预聚体中加入1320g的N,N-二甲基甲酰胺，在搅拌速率90rpm下搅拌30min，得到均匀的预聚物溶液；然后，以13.5mL/min的速度加入14.2g的2-甲基-1,5-戊二胺和1.5g的正戊胺，反应1.5h，得到聚氨酯弹性纤维；
3)将搅拌速率调至185rpm，加入0.1g的CHEMNOX 1010以及0.08g的UV-531，得到聚氨酯弹性纤维纺丝原液；
4)将所述聚氨酯弹性纤维纺丝原液经过干法纺丝，得到二氧化碳基聚氨酯纤维；
干法纺丝步骤为：将聚氨酯弹性纤维纺丝原液从喷丝板毛细孔中挤出，进入纺丝甬道，通过甬道中热氮气使溶液细流中的溶剂快速挥发，并被热气体带走，溶液细流在逐渐脱去溶剂的同时发生浓缩和固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而成为纤维。
实施例6
1)在80℃条件下，氮气保护下，往反应器中加入310g的聚(碳酸酯-醚)二元醇(2200g/mol，碳酸酯的含量为56.8wt％)、6.5g的氢醌双羟乙基醚以及85g的萘二异氰酸酯，95rpm搅拌速率下，反应1.5h，得到聚氨酯预聚体；
2)氮气保护下，温度控制在20℃，往步骤1)得到的预聚体中加入1180g的N-甲基吡咯烷酮，在搅拌速率120rpm下搅拌22min，得到均匀的预聚物溶液；然后，以11.5mL/min的速度加入14.8g的1,3-环己烷二胺和1.9g的乙醇胺，反应1.5h，得到聚氨酯弹性纤维；
3)将搅拌速率调至195rpm，加入0.09g的CHEMNOX 1098以及0.07g的UV-327，得到聚氨酯弹性纤维纺丝原液；
4)将所述聚氨酯弹性纤维纺丝原液经过干法纺丝，得到二氧化碳基聚氨酯纤维；
干法纺丝步骤为：将聚氨酯弹性纤维纺丝原液从喷丝板毛细孔中挤出，进入纺丝甬道，通过甬道中热氮气使溶液细流中的溶剂快速挥发，并被热气体带走，溶液细流在逐渐脱去溶剂的同时发生浓缩和固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而成为纤维。
比较例1
1)在70℃条件下，氮气保护下，往反应器中加入210g聚四氢呋喃二元醇(分子量2000g/mol)以及39g的二苯甲烷二异氰酸酯，60rpm搅拌速率下，反应3H，得到聚氨酯预聚体；
2)氮气保护下，温度控制在5℃，往步骤1)得到的预聚体中加入650g的N,N-二甲基乙酰胺，在搅拌速率75rpm下搅拌20min，得到均匀的预聚物溶液；然后，以8mL/min的速度加入11.5g的1,2-乙二胺和0.8g的二甲胺，反应0.5h，得到聚氨酯弹性纤维；
3)将搅拌速率调至150rpm，加入0.03g的CHEMNOX 1010抗氧化剂以及0.05g的UV-326，得到聚氨酯弹性纤维纺丝原液；
4)将所述聚氨酯弹性纤维纺丝原液经过干法纺丝，得到二氧化碳基聚氨酯纤维；
干法纺丝步骤为：将聚氨酯弹性纤维纺丝原液从喷丝板毛细孔中挤出，进入纺丝甬道，通过甬道中热氮气使溶液细流中的溶剂快速挥发，并被热气体带走，溶液细流在逐渐脱去溶剂的同时发生浓缩和固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而成为纤维。
实施例7
检测二氧化碳基聚氨酯纤维的耐高温性能：
将实施例1～6制得的二氧化碳基聚氨酯纤维在135℃下，经过高温定型后，经过高温染样机(高温染样机的温度为140℃)染色处理(染色处理的时间为45min)，检测纤维丝的拉伸强力变化，结果如表1所示。
表1 实施例1～6的二氧化碳基聚氨酯纤维的耐高温性能
Figure BDA0002504189810000121
从表1可以看出，本发明的二氧化碳基聚氨酯纤维经过上述高温处理后，纤维丝的拉伸强力变化不低于72％。
将实施例1～6制得的二氧化碳基聚氨酯纤维放入30wt％的氢氧化钠溶液中，经过480h取出，检测纤维丝的拉伸强力变化，结果如表2所示。
表2 实施例1～6的二氧化碳基聚氨酯纤维的耐碱性能
Figure BDA0002504189810000122
从表2可以看出，本发明的二氧化碳基聚氨酯纤维经过上述碱液处理后，纤维丝的拉伸强力变化不低于75％。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种二氧化碳基聚氨酯纤维，由包含如下重量份组分的纺丝原液经过纺丝制得：
Figure FDA0002504189800000011
2.根据权利要求1所述的二氧化碳基聚氨酯纤维，其特征在于，所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的分子量为2200～3800g/mol，聚(碳酸酯-醚)二元醇中碳酸酯的含量为32.5wt％～56.8wt％。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳基聚氨酯纤维，其特征在于，所述芳香族二醇选自氢醌双羟乙基醚、苯二酚(β-羟乙基)醚、对苯二甲酸二羟乙酯或二羟乙基苯甲醚。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳基聚氨酯纤维，其特征在于，所述芳香族二异氰酸酯选自二苯甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基异氰酸酯、萘二异氰酸酯或甲苯-2,4-二异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳基聚氨酯纤维，其特征在于，所述有机溶剂选自N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳基聚氨酯纤维，其特征在于，所述胺类扩链剂选自1,2-乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、二乙烯三胺、异佛尔酮二胺、1,3-环己烷二胺、六氟二胺或三乙烯二胺；
所述链终止剂选自二甲胺、二乙胺、二丙胺、二正丁胺、环己胺、正戊胺或乙醇胺。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳基聚氨酯纤维，其特征在于，所述抗氧化剂选自CHEMNOX 1010、CHEMNOX 1076、CHEMNOX 1098或CHEMNOX 1024；
所述紫外吸收剂选自UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-234或UV-531。
8.权利要求1所述的二氧化碳基聚氨酯纤维的制备方法，包括以下步骤：
A)在保护气的条件下，将聚(碳酸酯-醚)二元醇、芳香族二醇和芳香族二异氰酸酯在70～90℃下搅拌反应，得到聚氨酯预聚体；
B)在保护气的条件下，将所述聚氨酯预聚体与有机溶剂在5～30℃下搅拌混合，得到预聚物溶液，将胺类扩链剂和链终止剂以8～15mL/min的速度加入所述预聚物溶液中，反应后，得到聚氨酯弹性纤维；
C)将所述聚氨酯弹性纤维、抗氧化剂和紫外吸收剂搅拌混合，得到聚氨酯弹性纤维纺丝原液；
D)将所述聚氨酯弹性纤维纺丝原液经过纺丝，得到二氧化碳基聚氨酯纤维。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述保护气为氮气；
所述搅拌反应的搅拌速率为60～100rpm，所述搅拌反应的时间为1～3h；
步骤B)中，所述所述保护气为氮气；
所述搅拌混合的搅拌速率为75～130rpm，所述搅拌混合的时间为20～40min；
所述反应的温度为5～30℃，所述反应的时间为0.5～1.5h。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤C)中，所述搅拌混合的搅拌速率为150～200rpm；
步骤D)中，所述纺丝的方法为干法纺丝。
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