CN113774522B - 一种高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维及其制备方法，以聚醚二元醇、聚醚酯二元醇、二异氰酸酯反应得到聚氨基甲酸酯预聚体后溶解至极性溶剂中，加入扩链剂、链终止剂，制备得到聚氨酯脲原液A；以聚酯二元醇、聚醚酯二元醇、二异氰酸酯反应得到聚氨基甲酸酯预聚体后溶解至极性溶剂中，加入扩链剂、链终止剂，制备得到聚氨酯脲原液B；以聚氨酯脲原液A为皮层材料，聚氨酯脲原液B为芯层材料，通过喷丝板组合件，制备具有皮芯结构的纤维；具有皮芯结构的纤维通过高温甬道挥发掉极性溶剂，上油涂覆油剂，即可制得高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维。通过引入芳香族聚酯二元醇，提高其强力，通过引入高分子量的聚醚酯二元醇，提高其断裂伸长率。

Description

一种高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高性能聚氨酯弹性纤维及其制备方法，属于聚氨酯弹性纤维制备的技术领域。
背景技术
氨纶是一种具有高弹性回复率、高断裂伸长率的功能性化学纤维，广泛的应用在服装纺织品中。常规氨纶一般采用聚四亚甲基醚二醇PTMEG作为软段，PTMEG由于其规整性好，与硬段的相分离程度高，能赋予聚氨酯纤维优异的弹性及断裂伸长率。但是，单独使用PTMEG作为软段，氨纶的力学性能较差，拉伸张力较低，使氨纶在后道应用与其它纤维混织时容易出现断丝的问题。而且，拉伸张力低，氨纶经过多次的往复拉伸后容易出现应力松弛的情况，影响成品的使用性。因此，制备一种高强力高伸长的高性能氨纶，不仅可以满足客户在较高的牵伸倍数下进行制造，而且在织造过程中也不会因为强力不足而引起断丝，同时还能解决氨纶丝应力松弛造成的“失弹”现象。
专利CN104790057A苯酐聚酯二元醇，通过引入芳香族聚酯二元醇，提高聚氨酯链段的刚性，从而提高产品的强度和韧性。但是，单独的引入芳香族的聚酯二元醇，会影响氨纶的伸长率，而且，聚酯氨纶的耐水解性，耐碱性也不如聚醚氨纶。本发明制备的高性能聚氨酯弹性纤维，通过在芯层引入芳香族聚酯二元醇，可以提高氨纶的强度，同时皮层主要为聚醚型氨纶，不会影响氨纶的耐水解性和耐碱性，同时在皮层和芯层引入高分子量聚醚酯二元醇，可赋予氨纶聚酯氨纶和聚醚氨纶的特性，使其具有优异的伸长性和力学性能。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维的制备方法。通过引入芳香族聚酯二元醇，提高其强力，通过引入高分子量的聚醚酯二元醇，提高其断裂伸长率，同时做成皮芯结构的氨纶，皮层主要是聚醚氨纶，使氨纶的耐水解性和耐碱性不受影响。
技术方案：本发明涉及一种高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维，该聚氨酯弹性纤维包括具有聚氨酯脲原液A的皮层和具有聚氨酯脲原液B的芯层结构，聚氨酯脲原液A与聚氨酯脲原液B的质量比在7:3～4:6之间；
其中聚氨酯脲原液A包括如下质量百分比原料组分：
Figure BDA0003305308250000021
聚氨酯脲原液B包括如下质量百分比原料组分：
Figure BDA0003305308250000022
本发明的高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维的制备方法为：
氨酯脲原液A制备：以聚醚二元醇、聚醚酯二元醇、二异氰酸酯反应得到聚氨基甲酸酯预聚体后溶解至极性溶剂中，加入扩链剂、链终止剂，制备得到聚氨酯脲原液A；
聚氨酯脲原液B制备：以聚酯二元醇、聚醚酯二元醇、二异氰酸酯反应得到聚氨基甲酸酯预聚体后溶解至极性溶剂中，加入扩链剂、链终止剂，制备得到聚氨酯脲原液B；
以聚氨酯脲原液A为皮层材料，聚氨酯脲原液B为芯层材料，通过喷丝板组合件，采用干法纺丝技术制备具有皮芯结构的纤维；
其中，
所述极性溶剂为N,N’-二甲基甲酰胺或N,N’-二甲基乙酰胺。
所述的聚醚二元醇通过环氧化合物开环加成聚合得到平均羟基官能度为2聚醚二元醇，数均分子量为1500～3000；所述的聚醚酯二元醇是以二元酸、小分子二元醇、低分子量聚醚二元醇通过催化缩聚制得；所述的聚醚酯二元醇数均分子量在2000～5000之间；所述的二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯以及其异构体中的一种及以上。
所述的环氧化合物选自环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷中的一种及以上。
所述的二元酸为丁二酸、己二酸、苯二甲酸或苯酐以及其异构体中的一种及以上；小分子二元醇优选为乙二醇、丙二醇、丁二醇、甲基丙二醇、新戊二醇以及其异构体中的一种及以上；低分子量聚醚二醇为数均分子量在200～600之间的聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。
所述的扩链剂为碳原子数为2～30的二元胺，选自乙二胺、丙二胺、丙二胺、戊二胺、甲基戊二胺、甲基丙二胺、己二胺、三乙烯二胺、苯二甲胺、苯二胺、二氨基环己烷、六亚甲基二胺、多巴胺的一种及以上；
所述的链终止剂为碳原子数为2～20的一元胺，选自二乙胺、异丙胺、正丁胺、叔丁胺、己胺二乙基胺、二甲基胺、二正丁基胺、二叔丁基胺、二异丁基胺、二异丙基胺、二乙胺、二丙胺、环己胺或乙醇胺中的一种及以上。
所述的聚酯二元醇是以芳香族二元酸和小分子二元醇通过缩聚制得，其数均分子量在1000～4500之间。
所述的芳香族二元酸为苯二甲酸、苯二乙酸、萘二甲酸、联苯二甲酸或其异构体中的一种及以上；所述的小分子二元醇为C2-20的二元醇。
所述的C2-20的二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、戊二醇、二甘醇或其异构体中的一种及以上。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：
(1)通过在芯层引入芳香族聚酯二元醇，可以提高聚氨酯弹性纤维的强度，在皮层和芯层同时引入高分子量聚醚酯二元醇，可同时赋予聚氨酯弹性纤维聚酯和聚醚的特性，使其具有优异的伸长性和力学性能以及耐水解性。
(2)聚氨酯弹性纤维具备的皮芯结构，将易水解的聚酯链段放在纤维的芯层中保护起来，有效解决引入聚酯二元醇造成水解性能下降的问题。
(3)在皮芯层原液中都加入聚醚酯二元醇，使皮芯层原液的相容性更好，产品均一稳定性更佳，解决了皮芯结构聚氨酯弹性纤维均一性差的问题。
具体实施方式
本发明涉及一种高性能聚氨酯弹性纤维，包括具有聚氨酯脲原液A的皮层和具有聚氨酯脲原液B的芯层结构，原液A与原液B的质量比在7:3～4:6之间；
其中聚氨酯脲原液A包括如下质量百分比原料组分：
Figure BDA0003305308250000041
进一步的，所述的聚氨酯脲原液A还包括助剂：
抗氧剂 0.1～1.0％；
抗紫外剂 0.1～2.0％；
防黄剂 0.1～0.8％。
聚氨酯脲原液B包括如下质量百分比原料组分：
Figure BDA0003305308250000042
聚氨酯脲原液A制备：以聚醚二元醇、聚醚酯二元醇、异氰酸酯反应得到聚氨基甲酸酯预聚体后溶解至极性溶剂中，加入扩链剂、链终止剂，制备得到聚氨酯脲原液A；
聚氨酯脲原液B制备：
以聚酯二元醇、聚醚酯二元醇、异氰酸酯反应得到聚氨基甲酸酯预聚体后溶解至极性溶剂中，加入扩链剂、链终止剂，制备得到聚氨酯脲原液B；
其中，极性溶剂优选为N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺，更优选为N,N’-二甲基乙酰胺DMAC。
所述的高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法具体包括以下步骤：
以原液A为皮层材料，原液B为芯层材料，通过喷丝板组合件，采用干法纺丝技术制备具有皮芯结构的纤维；
纤维通过高温甬道挥发掉极性溶剂，再经过上油涂覆油剂，即可制得高性能的聚氨酯弹性纤维。
作为示例的，
聚氨酯脲原液A制备：
在极性溶剂中，加入聚醚二元醇、聚醚酯二元醇、异氰酸酯，在40-65℃反应1-2h得到聚氨基甲酸酯预聚体，预聚体的质量浓度为30～40％；将预聚体溶液降至5-20℃，加入扩链剂和链终止剂的混合液继续反应，混合液的质量浓度为3～8％；反应完成后，将所得聚合物熟化10～25h，得聚合纺丝原液A。
其中，可选择的在上述加入扩链剂和链终止剂的混合液后添加助剂，所述的助剂为抗氧剂、抗紫外剂、防黄剂，所述的抗氧剂优选为CY、抗紫外剂优选为UV-234、防黄剂优选为UDT；
聚氨酯脲原液B制备：
在极性溶剂中，加入聚酯二元醇、聚醚酯二元醇、异氰酸酯，在40-65℃反应1-2h得到聚氨基甲酸酯预聚体，预聚体的质量浓度为30～40％；将预聚体溶液降至5-20℃，加入扩链剂和链终止剂的混合液继续反应，混合液的质量浓度为3～8％；反应完成后，将所得聚合物熟化10～25h，得聚合纺丝原液B。
所述的高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法具体包括以下步骤：
以原液A为皮材，原液B为芯材，通过喷丝板组合件，采用干法纺丝技术制备具有皮芯结构的纤维；
纤维通过高温甬道挥发掉极性溶剂，再经过上油涂覆油剂，即可制得高性能的聚氨酯弹性纤维。
所述的聚醚二元醇通过环氧化合物开环加成聚合得到平均羟基官能度为2聚醚二元醇，数均分子量为1500～3000；
优选的，所述的环氧化合物选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷中的一种及以上；
所述的二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯以及其异构体中的一种及以上；
所述的聚醚酯二元醇是以二元酸、小分子二元醇、低分子量聚醚二元醇通过催化缩聚制得；
其中，二元酸优选为丁二酸、己二酸、苯二甲酸或苯酐以及其异构体中的一种及以上，更优选为丁二酸和己二酸；小分子二元醇优选为乙二醇、丙二醇、丁二醇、甲基丙二醇、新戊二醇以及其异构体中的一种及以上，更优选为丁二醇和丙二醇；低分子量聚醚二醇为数均分子量在200～600之间的聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。
所述的聚醚酯二元醇数均分子量在2000～5000之间。
所述的扩链剂为碳原子数为2～30的二元胺，选自乙二胺、丙二胺、丙二胺、戊二胺、甲基戊二胺、甲基丙二胺、己二胺、三乙烯二胺、苯二甲胺、苯二胺、二氨基环己烷、六亚甲基二胺、多巴胺的一种及以上；
特别优选乙二胺、丙二胺、戊二胺、己二胺的一种及以上。
所述的链终止剂为碳原子数为2～20的一元胺，选自二乙胺、异丙胺、正丁胺、叔丁胺、己胺二乙基胺、二甲基胺、二正丁基胺、二叔丁基胺、二异丁基胺、二异丙基胺、二乙胺、二丙胺、环己胺、乙醇胺中的一种及以上。
特别优选的二乙胺、叔丁胺、二叔丁基胺、二异丁基胺中的一种及以上；
所述的聚酯二元醇是以芳香族二元酸和小分子二元醇通过缩聚制得，其数均分子量在1000～4500之间；
优选的，所述的芳香族二元酸为苯二甲酸、苯二乙酸、萘二甲酸、联苯二甲酸以及其异构体中的一种及以上；特别优选苯二甲酸。
优选的，所述的小分子二元醇为C2-20的二元醇，选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、戊二醇、二甘醇以及其异构体中的一种及以上；特别优选丁二醇。
优选的，所述的原液A和原液B中所用的聚醚酯二元醇采用同一种聚醚酯二元醇。
下面实施例用来详细描述本发明及其生产过程，但这些实施例不得理解为任何意义上的对本发明的限制。此外应理解，在阅读了本发明讲述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将65kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入80kg聚四氢呋喃醚二醇(分子量为1800)、23kg的聚醚酯二元醇(丁二酸-丁二醇-聚四氢呋喃醚二醇缩聚而成，聚四氢呋喃醚二醇分子量为550，聚醚酯二元醇分子量为3200)、21kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下反应2h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入125kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.58kg乙二胺和0.5kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK，反应熟化20h，得聚合纺丝原液A。
将40kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入35.0kg聚酯二元醇(苯二甲酸、丁二醇缩聚而成，分子量1500)、12.5kg聚醚酯二元醇(丁二酸-丁二醇-聚四氢呋喃醚二醇缩聚而成，聚四氢呋喃醚二醇分子量为550，聚醚酯二元醇分子量为3200)和9.8kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在60℃下反应3h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入50kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.72kg乙二胺和0.30kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK，得聚合纺丝原液B。
以述原液A为皮层，原液B为芯层，按照质量比在7：3通过复合喷丝板组合件进行干法纺丝，通过上油罗拉涂覆质量分数4.0％的油剂，得到聚氨酯弹性纤维1。
实施例2
将55kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入65kg聚四氢呋喃醚二醇(分子量为1800)、18kg的聚醚酯二元醇(已二酸-丙二醇-聚丙二醇缩聚而成，聚丙二醇分子量为400，聚醚酯二元醇分子量2250)、16kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下反应2h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入110kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.23kg乙二胺和0.36kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK。向D-FETK中加入200g抗氧化剂CY，200g抗紫外剂UTP，180g防黄变剂UDT，反应熟化20h，得聚合纺丝原液A。
将50kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入40kg聚酯二元醇(苯二甲酸、丁二醇缩聚而成，分子量2200)、16kg聚醚酯二元醇(已二酸-丙二醇-聚丙二醇缩聚而成，聚丙二醇分子量为400，聚醚酯二元醇分子量2250)和14.6kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在60℃下反应3h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入50kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.52kg乙二胺和0.25kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK，得聚合纺丝原液B。
以述原液A为皮层，原液B为芯层，按照质量比在7：6通过复合喷丝板组合件进行干法纺丝，通过上油罗拉涂覆质量分数4.0％的油剂，得到聚氨酯弹性纤维2。
实施例3
将50kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入58kg聚四氢呋喃醚二醇(分子量为2000)、16.5kg的聚醚酯二元醇(丁二酸-乙二醇-聚乙二醇缩聚而成，聚乙二醇分子量为450，聚醚酯二元醇分子量2500)、14.2kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下反应2h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入110kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.38kg乙二胺和0.34kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK。向D-FETK中加入190g抗氧化剂CY，175g抗紫外剂UTP，195g防黄变剂UDT，反应熟化20h，得聚合纺丝原液A。
将50kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入45kg聚酯二元醇(苯二甲酸、丁二醇缩聚而成，分子量2500)、17.8kg聚醚酯二元醇(丁二酸-乙二醇-聚乙二醇缩聚而成，聚乙二醇分子量为450，聚醚酯二元醇分子量2500)和15.2kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在60℃下反应3h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入50kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.66kg乙二胺和0.41kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK，得聚合纺丝原液B。
以上述原液A为皮层，原液B为芯层，按照质量比在4：6通过复合喷丝板组合件进行干法纺丝，通过上油罗拉涂覆质量分数4.0％的油剂，得到聚氨酯弹性纤维3。
实施例4
将65kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入80kg聚四氢呋喃醚二醇(分子量为1800)、23kg的聚醚酯二元醇(丁二酸-丁二醇-聚四氢呋喃醚二醇缩聚而成，聚四氢呋喃醚二醇分子量为550，聚醚酯二元醇分子量为3200)、21kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下反应2h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入125kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.58kg乙二胺和0.5kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK。向D-FETK中加入245g抗氧化剂CY，350g抗紫外剂UTP，195g防黄变剂UDT，反应熟化20h，得聚合纺丝原液A。
将40kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入35.0kg聚酯二元醇(己二酸、丁二醇缩聚而成，分子量1500)、12.5kg聚醚酯二元醇(丁二酸-丁二醇-聚四氢呋喃醚二醇缩聚而成，聚四氢呋喃醚二醇分子量为550，聚醚酯二元醇分子量为3200)和9.8kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在60℃下反应3h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入50kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.72kg乙二胺和0.30kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK，得聚合纺丝原液B。
以述原液A为皮层，原液B为芯层，按照质量比在7：3通过复合喷丝板组合件进行干法纺丝，通过上油罗拉涂覆质量分数4.0％的油剂，得到聚氨酯弹性纤维4。
对比例1
将95kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入100kg聚四氢呋喃醚二醇(分子量为1800)和28.6kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下反应2h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入200kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.76kg乙二胺和0.25kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK。向D-FETK中加入350g抗氧化剂CY，280g抗紫外剂UTP，300g防黄变剂UDT，反应熟化20h，得到聚合纺丝原液A。将上述原液A通过干法纺丝技术，涂覆质量分数4.0％的油剂，得到对比聚氨酯弹性纤维1，即常规非皮芯聚醚型聚氨酯弹性纤维。
对比例2
将100kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入60kg聚四氢呋喃醚二醇(分子量为1800)、50kg聚酯二元醇(苯二甲酸、丁二醇缩聚而成，分子量2500)和32.5kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在60℃下反应3h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入210kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.36kg乙二胺和0.32kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK。向D-FETK中加入350g抗氧化剂CY，325g抗紫外剂UTP，350g防黄变剂UDT，反应熟化20h，得到聚合纺丝原液A。将上述原液A通过干法纺丝技术，涂覆质量分数4.0％的油剂，得到对比聚氨酯弹性纤维2。
对比例3
将65kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入80kg聚四氢呋喃醚二醇(分子量为1800)、23kg的聚醚酯二元醇(丁二酸-丁二醇-聚四氢呋喃醚二醇缩聚而成，聚四氢呋喃醚二醇分子量为550，聚醚酯二元醇分子量为3200)、21kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下反应2h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入125kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.58kg乙二胺和0.5kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK。向D-FETK中加入245g抗氧化剂CY，350g抗紫外剂UTP，195g防黄变剂UDT，反应熟化20h，得聚合纺丝原液A。
将40kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入35.0kg聚酯二元醇(苯二甲酸、丁二醇缩聚而成，分子量1500)、12.5kg聚醚酯二元醇(丁二酸-丁二醇-聚四氢呋喃醚二醇缩聚而成，聚四氢呋喃醚二醇分子量为550，聚醚酯二元醇分子量为3200)和9.8kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在60℃下反应3h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入50kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.72kg乙二胺和0.30kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK，得聚合纺丝原液B。
以述原液A为芯层，原液B为皮层，按照质量比在7：3通过复合喷丝板组合件进行干法纺丝，通过上油罗拉涂覆质量分数4.0％的油剂，得到对比聚氨酯弹性纤维3。
对比例4
将65kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入80kg聚四氢呋喃醚二醇(分子量为1800)、21kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下反应2h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入125kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.58kg乙二胺和0.5kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK。向D-FETK中加入245g抗氧化剂CY，350g抗紫外剂UTP，195g防黄变剂UDT，反应熟化20h，得聚合纺丝原液A。
将40kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入35.0kg聚酯二元醇(苯二甲酸、丁二醇缩聚而成，分子量1500)、12.5kg聚醚酯二元醇(丁二酸-丁二醇-聚四氢呋喃醚二醇缩聚而成，聚四氢呋喃醚二醇分子量为550，聚醚酯二元醇分子量为3200)和9.8kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在60℃下反应3h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入50kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.72kg乙二胺和0.30kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK，得聚合纺丝原液B。
以述原液A为皮层，原液B为芯层，按照质量比在7：3通过复合喷丝板组合件进行干法纺丝，通过上油罗拉涂覆质量分数4.0％的油剂，得到对比聚氨酯弹性纤维4。
对比例5
将65kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入80kg聚四氢呋喃醚二醇(分子量为1800)、23kg的聚醚酯二元醇(丁二酸-丁二醇-聚四氢呋喃醚二醇缩聚而成，聚四氢呋喃醚二醇分子量为550，聚醚酯二元醇分子量为3200)、21kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下反应2h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入125kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.58kg乙二胺和0.5kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK。向D-FETK中加入245g抗氧化剂CY，350g抗紫外剂UTP，195g防黄变剂UDT，反应熟化20h，得聚合纺丝原液A。
将40kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入35.0kg聚酯二元醇(苯二甲酸、丁二醇缩聚而成，分子量1500)和9.8kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在60℃下反应3h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入50kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.72kg乙二胺和0.30kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK，得聚合纺丝原液B。
以述原液A为皮层，原液B为芯层，按照质量比在7：3通过复合喷丝板组合件进行干法纺丝，通过上油罗拉涂覆质量分数4.0％的油剂，得到对比聚氨酯弹性纤维5。
对比例6
将55kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入65kg聚四氢呋喃醚二醇(分子量为1800)、18kg的聚醚酯二元醇(已二酸-丙二醇-聚丙二醇缩聚而成，聚丙二醇分子量为400，聚醚酯二元醇分子量2250)、16kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下反应2h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入110kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.23kg乙二胺和0.36kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK。向D-FETK中加入200g抗氧化剂CY，200g抗紫外剂UTP，180g防黄变剂UDT，反应熟化20h，得聚合纺丝原液A。
将50kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入40kg聚酯二元醇(苯二甲酸、丁二醇缩聚而成，分子量2200)、16kg聚醚酯二元醇(已二酸-丙二醇-聚丙二醇缩聚而成，分子量2250)和14.6kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在60℃下反应3h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入50kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.52kg乙二胺和0.25kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK，得聚合纺丝原液B。
以述原液A为皮层，原液B为芯层，按照质量比在1：2通过复合喷丝板组合件进行干法纺丝，通过上油罗拉涂覆质量分数4.0％的油剂，得到对比聚氨酯弹性纤维6。
对比例7
将55kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入65kg聚四氢呋喃醚二醇(分子量为1800)、18kg的聚醚酯二元醇(聚丙二醇分子量为400，聚醚酯二元醇分子量2250)、16kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下反应2h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入110kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.23kg乙二胺和0.36kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK。向D-FETK中加入200g抗氧化剂CY，200g抗紫外剂UTP，180g防黄变剂UDT，反应熟化20h，得聚合纺丝原液A。
将50kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入40kg聚酯二元醇(苯二甲酸、丁二醇缩聚而成，分子量2200)、16kg聚醚酯二元醇(已二酸-丙二醇-聚丙二醇缩聚而成，分子量2250)和14.6kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在60℃下反应3h得预聚体PPS，将PPS移送进入扩链反应釜(RA2)中。向RA1中加入50kg清洗DMAC，将清洗DMAC移送进入RA2，开启搅拌，待RA2温度冷却到10℃左右时，向RA2中滴加含有2.52kg乙二胺和0.25kg二乙胺的混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，其中混合胺溶液质量浓度为5.0％。反应完成后，将所得聚合物移送进入D-FETK，得聚合纺丝原液B。
以述原液A为皮层，原液B为芯层，按照质量比在6：2通过复合喷丝板组合件进行干法纺丝，通过上油罗拉涂覆质量分数4.0％的油剂，得到对比聚氨酯弹性纤维7。
将上述实施例与对比例中的聚氨酯弹性纤维分别进行拉伸性能测试和耐碱性能测试，数据如下表所示：
表1：不同聚氨酯弹性纤维性能测试数据
样品名称 旦数 SS300(g/d) DS(g/d) DE(％) 耐碱性(％)
对比样1 40 0.31 1.33 550 81.5
对比样2 40 0.43 1.62 436 34.3
对比样3 40 0.41 1.63 570 35.2
对比样4 40 0.36 1.50 535 79.1
对比样5 40 0.36 1.47 530 76.7
对比样6 40 0.41 1.62 520 60.6
对比样7 40 0.35 1.40 560 78.3
实施样1 40 0.42 1.64 576 78.2
实施样2 40 0.45 1.68 581 82.6
实施样3 40 0.40 1.58 558 78.4
实施样4 40 0.33 1.42 585 77.2
SS300表示氨纶拉伸300％时的张力，DS表示氨纶拉伸至断裂时的最大张力，DE表示氨纶拉伸至断裂时的最大牵伸，耐碱性表示氨纶在10％氢氧化钠浓度下处理后的断裂张力(DS)保持率。
SS300，DS，DE测试方法：在20℃，70％的湿度条件下，使用等速伸长型强力机，将经过充分调湿的50mm长度的氨纶丝以10mm/s的拉伸速度拉断，记录下300％伸长应力SS300、断裂强力DS及断裂伸长率DE。
耐碱测试方法：将氨纶丝用铁框缠绕后放置在10％摩尔浓度的NaOH碱液缸中，碱液缸升温至80℃后恒温保持90分钟，将碱处理后以及未经过碱处理的氨纶丝分别测试DS值，它们的比值就是衡量纤维的耐碱性的值。
从表中可以看出，本发明实施例中的1-4聚氨酯弹性纤维，相比于对比样1中的常规非皮芯结构的纯聚醚聚氨酯弹性纤维，具有更优异的张力，更重要的是，即使实施例中的纤维添加了聚酯二元醇，其耐碱性并未出现明显降低，与对比样1的纯聚醚型纤维的耐碱性基本持平；相比于对比样2中的混合聚醚聚酯聚氨酯弹性纤维，具有更优异的断裂伸长率和耐碱性；相比于对比样3中皮芯结构互换的聚氨酯弹性纤维具有更优异的耐碱性，相比于对比样4或对比样5中皮层或芯层不添加聚醚酯二元醇结构的聚氨酯弹性纤维，具有更优异的强力和断裂伸长率；相比于对比样6芯材含量较大的氨纶具有更优异的拉伸性能和耐碱性；相比于对比样7皮层含量较高的聚氨酯弹性纤维具有更优异的力学性能。此外，在实际后道使用过程中，本发明的实施样纤维产品断丝现象明显少于对比样1-7的产品，而且布面条干也可以达到对比样1纯聚醚聚氨酯弹性纤维的效果，是一种综合性能非常优异的产品。

Claims (8)

1.一种高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维，其特征在于该聚氨酯弹性纤维包括具有聚氨酯脲原液A的皮层和具有聚氨酯脲原液B的芯层结构，聚氨酯脲
原液A与聚氨酯脲原液B的质量比在7:3～4:6之间；
其中聚氨酯脲原液A包括如下质量百分比原料组分：
聚醚二元醇 50～75%
聚醚酯二元醇 10～35%
二异氰酸酯 10～22%
扩链剂 1.5～5%
链终止剂 0.1～1.0%；
聚氨酯脲原液B包括如下质量百分比原料组分：
聚酯二元醇 50～70%
聚醚酯二元醇 15～35%
二异氰酸酯 10～25%
扩链剂 1.5～6.0%
链终止剂 0.1～1.0%；
所述的聚醚二元醇通过环氧化合物开环加成聚合得到平均羟基官能度为2聚醚二元醇，数均分子量为1500~3000；所述的聚醚酯二元醇是以二元酸、小分子二元醇、低分子量聚醚二元醇通过催化缩聚制得；所述的聚醚酯二元醇数均分子量在2000～5000之间；所述的二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯以及其异构体中的一种以上；
所述的聚酯二元醇是以芳香族二元酸和小分子二元醇通过缩聚制得，其数均分子量在1000～4500之间。
2.根据权利要求1所述的高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维，其特征在于，所述的环氧化合物选自环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维，其特征在于，所述的二元酸为丁二酸、己二酸、苯二甲酸或苯酐以及其异构体中的一种以上；小分子二元醇优选为乙二醇、丙二醇、丁二醇、甲基丙二醇、新戊二醇以及其异构体中的一种以上；低分子量聚醚二醇为数均分子量在200～600之间的聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维，其特征在于，所述的芳香族二元酸为苯二甲酸、苯二乙酸、萘二甲酸、联苯二甲酸或其异构体中的一种以上；所述的小分子二元醇为C2-20的二元醇。
5.根据权利要求4所述的高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维，其特征在于，所述的C2-20的二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、戊二醇、二甘醇或其异构体中的一种以上。
6.一种如权利要求1所述的高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于，该制备方法为：
氨酯脲原液A制备：以聚醚二元醇、聚醚酯二元醇、二异氰酸酯反应得到聚氨基甲酸酯预聚体后溶解至极性溶剂中，加入扩链剂、链终止剂，制备得到聚氨酯脲原液A；
聚氨酯脲原液B制备：以聚酯二元醇、聚醚酯二元醇、二异氰酸酯反应得到聚氨基甲酸酯预聚体后溶解至极性溶剂中，加入扩链剂、链终止剂，制备得到聚氨酯脲原液B；
以聚氨酯脲原液A为皮层材料，聚氨酯脲原液B为芯层材料，通过喷丝板组合件，采用干法纺丝技术制备具有皮芯结构的纤维。
7.根据权利要求6所述的高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于，所述极性溶剂为N,N’-二甲基甲酰胺或N,N’-二甲基乙酰胺。
8.根据权利要求6所述的高伸长高强力的聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于，所述的扩链剂为碳原子数为2~30的二元胺，选自乙二胺、丙二胺、戊二胺、甲基戊二胺、甲基丙二胺、苯二甲胺、苯二胺、二氨基环己烷、六亚甲基二胺的一种以上；
所述的链终止剂为碳原子数为2~20的一元胺，选自二乙胺、异丙胺、正丁胺、叔丁胺、2-乙基己胺、二甲基胺、二正丁基胺、二叔丁基胺、二异丁基胺、二异丙基胺、二丙胺、环己胺或乙醇胺中的一种以上。
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