CN112127015A - 一种海岛结构耐氯氨纶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种海岛结构耐氯氨纶的制备方法,包括以下步骤:(1)制备聚醚型聚氨酯纺丝原液；(2)制备低分子、耐水解聚酯型聚氨酯液态物料；(3)通过特殊的涂覆装置制备海岛型氨纶；(4)氨纶具备优异的耐氯性能。本发明一种耐氯氨纶的制备方法，满足了一些特殊领域对耐氯氨纶的要求，提高了弹性面料在氯离子水环境中的耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及功能性化学纤维及其制造方法技术，具体为一种耐氯氨纶的制备方法技术，关键采用双组分配方，通过特殊的涂覆装置和固化装置，形成海岛纤维，既保证了氨纶的物理性能，又赋予氨纶优异的耐氯性能。
背景技术
耐氯氨纶多用于泳装面料，能够有效抵抗泳池水、海水中的活性氯对氨纶结构的破坏，为泳装面料提供持久的弹性。
目前，关于耐氯氨纶方面的技术已经开展了很多工作，取得了许多成果，基本上是基于碳酸铝镁盐。碳酸铝镁盐为层状结构，对活性氯能起到很好的固定作用，从而使氨纶到达耐氯的效果。但是，碳酸铝镁盐添加量较大，占氨纶的质量百分比要达到3％以上。碳酸铝镁盐为无机物，在聚氨酯溶液体系中不溶，只能尽量分散均匀。这无疑增大了分散设备的投入，另外明显缩短生产设备的使用周期，大大提高生产管理成本。
因此，需要开发一种生产耐氯氨纶的新技术，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
技术问题：
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是设计一种耐氯氨纶的制备方法技术，关键采用双组分配方，通过特殊的涂覆装置和固化装置，形成海岛纤维，具备优异的耐氯性能。该制造方法避免了分散设备高投入、生产设备使用周期缩短的现象发生。此外，产品的均一性更加突出。该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。
技术方案：
本发明的一种海岛结构耐氯氨纶，其特征在于该纤维为双组分海岛结构，海部分为聚酯型聚氨酯，岛部分为聚醚型聚氨酯，其中，岛部分单根纤维的旦数不超过5旦，海部分聚酯型聚氨酯在耐氯纤维中所占的质量百分比为50.00％以内。
所述的岛部分的聚醚型聚氨酯，其特征在于由聚四亚甲基醚二醇和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯混合均匀得到预聚物，由乙二胺、丁二胺、羟甲基二胺、二乙胺、二丙胺、丁醇胺中的两种或三种或四种，溶解入溶剂N，N-二甲基乙酰胺，形成扩链剂混合物溶液，预聚物与扩链剂混合物溶液反应后制得聚醚型聚氨酯溶液，其中扩链剂混合物溶液的质量百分比浓度为1.00～8.00％。
所述的海部分的聚酯型聚氨酯，其特征在于由对苯二甲酸乙二醇酯二醇、对苯二甲酸丙二醇酯二醇、对苯二甲酸丁二醇酯二醇中的一种、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预聚物，预聚物与混合胺反应后制得聚酯型聚氨酯，其中聚酯多元醇的分子量在800～3000。
所述的一种超细旦氨纶的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(一)耐氯氨纶岛部分聚醚型聚氨酯的制备
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)将乙二胺、丁二胺、羟甲基二胺、二乙胺、二丙胺、丁醇胺中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；
3)向所述的预聚物A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％的聚醚型聚氨酯溶液；
4)将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂混合，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％；将所述的浆料添加至所述的聚醚型聚氨酯溶液中，在充分熟化后，得到耐氯氨纶岛部分聚醚型聚氨酯纺丝原液。
(二)耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯的制备
1)将对苯二甲酸乙二醇酯二醇、对苯二甲酸丙二醇酯二醇、对苯二甲酸丁二醇酯二醇中的一种、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混合，在75～90℃反应120～180min，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；
2)将二乙胺、二丙胺中的一种或两种向所述的预聚物B中加入所述的封端剂溶液并搅拌，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，液态聚酯型聚氨酯低聚物；
3)将抗紫外剂、抗氧剂、消光剂、碳化二亚胺、聚乙烯亚胺混合，通过双螺杆达到均匀分散的目的，制备添加剂浆料；将所述的浆料添加至所述的液态聚酯型聚氨酯低聚物中，得到耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯原液。
(三)纺丝
上述的耐氯氨纶岛部分聚醚型聚氨酯纺丝原液通过干法纺丝形成岛部分纤维，岛部分纤维旦数为5～10旦，根数为2～5根；
上述的耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯原液添加至磁悬浮式空心轴承中，通过磁悬浮轴承的高速旋转，聚酯型聚氨酯原液均匀涂覆到聚醚型聚氨酯纤维表面，然后经过一段微波加热，得到耐氯氨纶；
所述的磁悬浮式空心轴承的内部横截面形状为锥形。
有益效果：
与现有技术相比，本发明利用高分子溶液的流变特性，通过磁悬浮轴承的高速旋转，将聚酯型聚氨酯原液均匀涂覆到聚醚型聚氨酯纤维表面，然后经过一段微波加热，使聚酯型聚氨酯原液发生交联反应，固化在聚醚型聚氨酯纤维表面，得到海岛结构型耐氯氨纶。采用普通的干法纺丝技术，实施简便，产品性能优异；另外，涂覆工艺过程稳定性、高效，而且该聚酯型聚氨酯不仅具备良好的耐氯性能，而且还具备优异的抗水解性能，也提高了纤维的均一性。本发明的耐氯氨纶具有上述特征，可应用于泳装面料等。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：耐氯氨纶岛部分聚醚型聚氨酯的制备
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1500的摩尔比为1.80:1；
2)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；
3)向所述的预聚物A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1.05:1，进行反应，形成质量百分比浓度为40％的聚氨酯溶液；
4)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％；
5)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，得到聚醚型聚氨酯纺丝原液。
第二步：耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯的制备
1)将原料对苯二甲酸丙二醇酯二醇3000，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2:8，在90℃反应160min，制备得到低聚物B，其中异氰酸酯基与羟基的摩尔比为1.8:1；
2)将乙二胺向所述的预聚物B中加入并搅拌，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，得到液态聚酯型聚氨酯低聚物；
3)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、二氧化钛、碳化二亚胺、聚乙烯亚胺1200混合，通过双螺杆达到均匀分散的目的，制备添加剂浆料；
4)将所述的浆料添加至所述的聚氨酯溶液中，在40℃下储存40小时，在充分熟化后，得到耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯原液。碳化二亚胺和聚乙烯亚胺1200占耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯原液质量百分比各位1.5％。
第三步：纺制耐氯氨纶
1)将上面第一步制备的岛部分聚醚型聚氨酯纺丝原液通过喷丝板为3孔，孔径为0.2mm，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＝250/242/186；纺丝速度：1000m/min的纺丝甬道，纺制成单根旦数为10旦岛部分纤维；
2)将上面第二步的耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯原液添加至轴承的转速为8000rpm的磁悬浮式空心轴承中，通过磁悬浮轴承的高速旋转，聚酯型聚氨酯原液均匀涂覆到聚醚型聚氨酯纤维表面，然后经过加热管的长度为0.3m的微波加热，制成单根旦数为40旦的耐氯氨纶。
实施例2：
第一步：耐氯氨纶岛部分聚醚型聚氨酯的制备
1)将原料聚四亚甲基醚二醇1500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1500的摩尔比为1.70:1；
2)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；
3)向所述的预聚物A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；
4)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％；
5)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，得到聚醚型聚氨酯纺丝原液。
第二步：耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯的制备
1)将原料对苯二甲酸丙二醇酯二醇2500，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150min，制备得到低聚物B，其中异氰酸酯基与羟基的摩尔比为1.8:1；
2)将乙二胺向所述的预聚物B中加入并搅拌，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，得到液态聚酯型聚氨酯低聚物；
3)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、二氧化钛、碳化二亚胺、聚乙烯亚胺1500混合，通过双螺杆达到均匀分散的目的，制备添加剂浆料；
4)将所述的浆料添加至所述的聚氨酯溶液中，在40℃下储存40小时，在充分熟化后，得到耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯原液。碳化二亚胺和聚乙烯亚胺1500占耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯原液质量百分比各位1％。
第三步：纺制耐氯氨纶
1)将上面第一步制备的岛部分聚醚型聚氨酯纺丝原液通过喷丝板为5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＝250/242/186；纺丝速度：1000m/min的纺丝甬道，纺制成单根旦数为5旦岛部分纤维；
2)将上面第二步的耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯原液添加至轴承的转速为8000rpm的磁悬浮式空心轴承中，通过磁悬浮轴承的高速旋转，聚酯型聚氨酯原液均匀涂覆到聚醚型聚氨酯纤维表面，然后经过加热管的长度为0.3m的微波加热，制成单根旦数为50旦的耐氯氨纶。
Claims (6)
1.一种海岛结构耐氯氨纶，其特征在于海部分为聚酯型聚氨酯，岛部分为聚醚型聚氨酯，其由岛部分聚醚型聚氨酯纺丝原液通过干法纺丝形成岛部分纤维，海部分聚酯型聚氨酯原液添加在磁悬浮式空心轴承，通过磁悬浮轴承的高速旋转，聚酯型聚氨酯原液均匀涂覆到聚醚型聚氨酯纤维表面而成，其中，岛部分单根纤维的旦数不超过5旦，海部分聚酯型聚氨酯在耐氯纤维中所占的质量百分比为50.00％以内。
2.根据权利要求1的海岛结构耐氯氨纶，其特征在于所述的岛部分的聚醚型聚氨酯由聚四亚甲基醚二醇和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯混合均匀得到预聚物，由乙二胺、丁二胺、羟甲基二胺、二乙胺、二丙胺、丁醇胺中的两种或三种或四种，溶解入溶剂N,N-二甲基乙酰胺，形成扩链剂混合物溶液，预聚物与扩链剂混合物溶液反应后制得聚醚型聚氨酯溶液，其中扩链剂混合物溶液的质量百分比浓度为1.00～8.00％。
3.根据权利要求1的海岛结构耐氯氨纶，其特征在于所述的海部分的聚酯型聚氨酯由对苯二甲酸乙二醇酯二醇、对苯二甲酸丙二醇酯二醇、对苯二甲酸丁二醇酯二醇中的一种、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预聚物，预聚物与混合胺反应后制得聚酯型聚氨酯，其中聚酯多元醇的分子量在800～3000。
4.根据权利要求1的海岛结构耐氯氨纶，其特征在于所述的磁悬浮式空心轴承的内部横截面为锥形。
5.一种海岛结构耐氯氨纶的制备方法，包括在纺丝组件内，岛部分聚醚型聚氨酯纺丝原液通过干法进行纺丝，磁悬浮式空心轴承将海部分聚酯型聚氨酯原液涂覆到聚醚型聚氨酯纤维表面，由此形成的海岛结构耐氯氨纶的聚酯型聚氨酯均匀包覆在聚醚型聚氨酯纤维表面，其中所述海岛结构耐氯氨纶纺丝原液的制备方法包括以下步骤：
(一)耐氯氨纶岛部分聚醚型聚氨酯的制备
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)将乙二胺、丁二胺、羟甲基二胺、二乙胺、二丙胺、丁醇胺中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；
3)向所述的预聚物A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％的聚醚型聚氨酯溶液；
4)将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂混合，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％；将所述的浆料添加至所述的聚醚型聚氨酯溶液中，在充分熟化后，得到耐氯氨纶岛部分聚醚型聚氨酯纺丝原液。
(二)耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯的制备
1)将对苯二甲酸乙二醇酯二醇、对苯二甲酸丙二醇酯二醇、对苯二甲酸丁二醇酯二醇中的一种、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混合，在75～90℃反应120～180min，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；
2)将二乙胺、二丙胺中的一种或两种向所述的预聚物B中加入所述的封端剂溶液并搅拌，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，液态聚酯型聚氨酯低聚物；
3)将抗紫外剂、抗氧剂、消光剂、碳化二亚胺、聚乙烯亚胺混合，通过双螺杆达到均匀分散的目的，制备添加剂浆料；将所述的浆料添加至所述的液态聚酯型聚氨酯低聚物中，得到耐氯氨纶海部分聚酯型聚氨酯原液。
6.一种将聚醚型聚氨酯纺丝原液涂覆到聚醚型聚氨酯纤维制备海岛结构耐氯氨纶的方法，包括：
将聚酯型聚氨酯原液添加至磁悬浮式空心轴承中，通过磁悬浮轴承的高速旋转，聚酯型聚氨酯原液均匀涂覆到聚醚型聚氨酯纤维表面，然后经过微波加热，得到海岛结构耐氯氨纶。
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Cited By (2)
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| CN114990898A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-09-02 | 王正文 | 一种高弹耐磨面料及其制备方法 |
Citations (3)
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| CN103436983A (zh) * | 2013-08-26 | 2013-12-11 | 浙江华峰氨纶股份有限公司 | 一种高回弹氨纶纤维及其制备方法 |
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| CN107956127A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-04-24 | 浙江华峰氨纶股份有限公司 | 一种具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法 |
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2019
- 2019-06-24 CN CN201910547333.9A patent/CN112127015B/zh active Active
Patent Citations (3)
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