CN114892294B - 一种多功能聚氨酯纤维及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供一种多功能聚氨酯纤维及其制备方法与应用,所述多功能聚氨酯纤维由质量份数97~99份的聚氨酯和1~3份的功能性添加剂组成,所述功能性添加剂由低共熔溶剂、抗菌肽和耐氯剂组成,其中低共熔溶剂由季铵盐和氢键供体组成,能溶解抗菌肽和耐氯剂粒子。该功能性添加剂绿色环保、相容性好、沸点高,能与聚氨酯原液或熔体混合均匀,经干法纺丝或熔融纺丝得到多功能聚氨酯纤维。本发明的多功能聚氨酯纤维具有抗菌性、耐氯性和易染色性,适用性更广,在袜子、泳衣、塑身衣、胸罩、织带、纸尿裤等方面有应用前景。本发明提供的制备方法工艺简单,绿色环保,适应性好,推广成本低,能快速运用于多功能聚氨酯纤维的工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于高分子纤维材料领域,具体涉及一种多功能聚氨酯纤维及其制备方法与应用。
背景技术
聚氨酯纤维(氨纶)是一种高伸长率、低模量和高回弹的合成纤维,以其神奇的弹性将纺织品的舒适、功能与美感融合在一起,已成为支撑纺织工业发展的重要原材料。我国已成为世界最大的氨纶生产国和消费国,氨纶产能占全球总产能的65%以上。目前,我国氨纶市场竞争十分激烈,产品同质化日趋严重,功能化产品主要依赖进口。面对行业需求和市场竞争,开发功能性聚氨酯纤维已是大势所趋。
聚氨酯纤维在应用中普遍存在不耐氯漂、抗菌性和染色性不佳等问题,也成了各大企业不懈努力要攻克的难题。美国专利US 4340527和5626960通过在聚氨酯纤维中分别添加氧化锌,水滑石、碳酸钙镁石或菱镁矿来提高耐氯性,效果不太理想。专利CN201080053984.X通过往聚氨酯溶液中添加无机耐氯剂和有机耐氯剂的混合添加剂获得耐氯氨纶。专利CN111394826A通过往聚氨酯溶液中添加抗菌剂海因酸、胍基乙酸内酰胺、乙酸胍或二甲双胍等获得抗菌氨纶。专利CN110904525A将纳米银和远红外陶瓷粉等添加到聚氨酯熔体中再喷丝得到抗菌氨纶,添加的固体粉末分散性、粒径大小对纺丝有不利影响。专利CN109881292A合成一种功能性支化季铵盐添加到聚氨酯中得到抗菌氨纶,但反应要用到大量的甲酸、甲醛等毒性和挥发性大的有机溶剂。
现有技术往往比较单一地想改善某一方面的性能,而且往往在纺丝液中添加固体性粉末,给纺丝工艺以及获得的纤维的性能带来严重不良影响。如果添加剂具有良好的均一性和多功能性,则对聚氨酯纤维的加工和产品性能有很好的促进作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能聚氨酯纤维及其制备方法,原理是以季铵盐和氢键供体组成的低共熔溶剂将抗菌肽和耐氯剂固体粉末或有机化合物溶解为一体,得到具有优良抗菌性、耐氯性的功能性添加剂,该添加剂与聚氨酯原液或聚氨酯熔体能混合相容,从而不影响纺丝工艺,得到的聚氨酯纤维具有抗菌、耐氯和易染色等多功能性。
本发明提供的一种多功能聚氨酯纤维,由质量份数97~99份的聚氨酯原液或聚氨酯熔体与质量份数1~3份的功能性添加剂混合均匀,再经干法纺丝或熔融纺丝制成;所述功能性添加剂由低共熔溶剂、抗菌肽和耐氯剂组成,其中低共熔溶剂由季铵盐与氢键供体混合共熔形成,所述季铵盐优选氯化胆碱、甜菜碱、十八烷基三甲基溴化铵中的一种,所述氢键供体优选尿素、没食子酸、酒石酸、草酸、月桂酸、肉桂酸、油酸、山梨醇、丙三醇中的一种,所述抗菌肽优选聚赖氨酸,所述耐氯剂为氧化锌、菱镁矿、水滑石、硬脂酸镁、受阻酚类抗氧化剂中的一种或几种。
所述多功能聚氨酯纤维具有抗菌性、耐氯性和易染色性等多功能性。
上述多功能聚氨酯纤维的制备方法,包括如下步骤:
S1.制备功能性添加剂:将季铵盐与氢键供体混合、加热搅拌至完全溶解,得到低共熔溶剂,再依次将抗菌肽和耐氯剂加入低共熔溶剂中,搅拌至溶解混合均匀,所述季铵盐优选氯化胆碱、甜菜碱、十八烷基三甲基溴化铵中的一种,所述氢键供体优选尿素、没食子酸、酒石酸、草酸、月桂酸、肉桂酸、油酸、山梨醇、丙三醇中的一种,所述抗菌肽优选聚赖氨酸,所述耐氯剂为氧化锌、菱镁矿、水滑石、硬脂酸镁、受阻酚类抗氧化剂中的一种或几种;
S2.制备聚氨酯纺丝液:将1~3份S1所得的功能性添加剂加入到97~99份聚氨酯原液或者聚氨酯熔体中,搅拌混合均匀,即得聚氨酯纺丝液;
S3.制备多功能聚氨酯纤维:采用干法纺丝将S2所得的聚氨酯纺丝原液挤出成形,或者采用熔融纺丝将S2所得的聚氨酯纺丝熔体挤出成形,即得多功能聚氨酯纤维。
进一步地,S1中所述季铵盐与氢键供体的摩尔比为1:0.5~3,加热温度为60~90℃。
进一步地,S1中所述抗菌耐氯添加剂中低共熔溶剂、抗菌肽和耐氯剂的质量比为1:0.05~0.5:0.1~0.3。
进一步地,S2中所述搅拌混合时间为2~20min。
另外,本发明还提供了所述多功能聚氨酯纤维在袜子、泳衣、塑身衣、胸罩、织带、纸尿裤中的应用。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明提供的多功能聚氨酯纤维具有抗菌性、耐氯性和易染色性,适用性更广,特别是应用于泳衣、塑身衣、袜子等产品,极好地满足众多产品对这些性能的高要求。
(2)本发明利用低共熔溶剂独特的溶解能力,将通常不溶的无机耐氯剂粉末溶解,能形成均一的液相,从而解决了现有技术添加固体粉末造成的喷丝孔堵塞以及聚氨酯纤维断丝和条干不匀的问题。而且,低共熔溶剂中含有季铵盐具有抗菌性,还引入抗菌肽增强抗菌性。而且,离子的引入也增强了聚氨酯纤维对染料的亲和吸附能力。
(3)本发明提供的制备方法工艺简单,绿色环保,适应性好,推广成本低,能快速运用于多功能聚氨酯纤维的工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明,但并非用于限制本发明。
实施例1
(1)制备功能性添加剂
将7g氯化胆碱和6g尿素混合,在70℃加热搅拌至溶解澄清,得到低共熔溶剂。依次向低共熔溶剂中加入2.6g聚赖氨酸和1.3g氧化锌,搅拌溶解,得到功能性添加剂。
(2)制备聚氨酯纺丝液
将1g功能性添加剂加入到99g聚氨酯原液中,搅拌10min,得到聚氨酯纺丝液。
(3)制备多功能聚氨酯纤维
将所得聚氨酯纺丝液经干法纺丝挤出成形,即得多功能聚氨酯纤维。
实施例2
(1)制备功能性添加剂
将7g氯化胆碱和4.5g草酸混合,在60℃加热搅拌至溶解澄清,得到低共熔溶剂。依次向低共熔溶剂中加入2.3g聚赖氨酸和2.3g氧化锌,搅拌溶解,得到功能性添加剂。
(2)制备聚氨酯纺丝液
将3g功能性添加剂加入到97g聚氨酯熔体中,搅拌2min,得到聚氨酯纺丝液。
(3)制备多功能聚氨酯纤维
将所得聚氨酯纺丝液经熔融纺丝挤出成形,即得多功能聚氨酯纤维。
实施例3
(1)制备功能性添加剂
将11.7g十八烷基三甲基溴化铵和9g月桂酸混合,在60℃加热搅拌至溶解澄清,得到低共熔溶剂。依次向低共熔溶剂中加入1.035g聚赖氨酸、2.07g氧化锌和4.14g受阻酚类抗氧化剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚,搅拌溶解,得到功能性添加剂。
(2)制备聚氨酯纺丝液
将2g功能性添加剂加入到98g聚氨酯原液中,搅拌20min,得到聚氨酯纺丝液。
(3)制备多功能聚氨酯纤维
将所得聚氨酯纺丝液经干法纺丝挤出成形,即得多功能聚氨酯纤维。
实施例4
(1)制备功能性添加剂
将11.7g甜菜碱和17g肉桂酸混合,在80℃加热搅拌至溶解澄清,得到低共熔溶剂。依次向低共熔溶剂中加入2.87g聚赖氨酸和2.87g菱镁矿,搅拌溶解,得到功能性添加剂。
(2)制备聚氨酯纺丝液
将2g功能性添加剂加入到98g聚氨酯熔体中,搅拌2min,得到聚氨酯纺丝液。
(3)制备多功能聚氨酯纤维
将所得聚氨酯纺丝液经熔融纺丝挤出成形,即得多功能聚氨酯纤维。
Claims (6)
1.一种多功能聚氨酯纤维,其特征在于,由质量份数97~99份的聚氨酯原液或聚氨酯熔体和质量份数1~3份的功能性添加剂混合制成;
所述多功能聚氨酯纤维的制备方法为:
S1.制备功能性添加剂:将季铵盐与氢键供体混合、加热搅拌至完全溶解,得到低共熔溶剂,再依次将抗菌肽和耐氯剂加入低共熔溶剂中,搅拌至溶解混合均匀,所述季铵盐为氯化胆碱、甜菜碱、十八烷基三甲基溴化铵中的一种,所述氢键供体为尿素、没食子酸、酒石酸、草酸、月桂酸、肉桂酸、油酸、山梨醇、丙三醇中的一种,所述抗菌肽为聚赖氨酸,所述耐氯剂为氧化锌、菱镁矿、水滑石、硬脂酸镁、受阻酚类抗氧化剂中的一种或几种;所述低共熔溶剂、抗菌肽和耐氯剂的质量比为1:0.05~0.5:0.1~0.3;
S2.制备聚氨酯纺丝液:将1~3份S1所得的功能性添加剂加入到97~99份聚氨酯原液或者聚氨酯熔体中,搅拌混合均匀,即得聚氨酯纺丝液;
S3.制备多功能聚氨酯纤维:采用干法纺丝将S2所得的聚氨酯纺丝原液挤出成形,或者采用熔融纺丝将S2所得的聚氨酯纺丝熔体挤出成形,即得多功能聚氨酯纤维。
2.根据权利要求1所述的一种多功能聚氨酯纤维,其特征在于,所述聚氨酯纤维具有抗菌性、耐氯性和易染色性多功能性。
3.一种多功能聚氨酯纤维的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.制备功能性添加剂:将季铵盐与氢键供体混合、加热搅拌至完全溶解,得到低共熔溶剂,再依次将抗菌肽和耐氯剂加入低共熔溶剂中,搅拌至溶解混合均匀,所述季铵盐为氯化胆碱、甜菜碱、十八烷基三甲基溴化铵中的一种,所述氢键供体为尿素、没食子酸、酒石酸、草酸、月桂酸、肉桂酸、油酸、山梨醇、丙三醇中的一种,所述抗菌肽为聚赖氨酸,所述耐氯剂为氧化锌、菱镁矿、水滑石、硬脂酸镁、受阻酚类抗氧化剂中的一种或几种;所述低共熔溶剂、抗菌肽和耐氯剂的质量比为1:0.05~0.5:0.1~0.3;
S2.制备聚氨酯纺丝液:将1~3份S1所得的功能性添加剂加入到97~99份聚氨酯原液或者聚氨酯熔体中,搅拌混合均匀,即得聚氨酯纺丝液;
S3.制备多功能聚氨酯纤维:采用干法纺丝将S2所得的聚氨酯纺丝原液挤出成形,或者采用熔融纺丝将S2所得的聚氨酯纺丝熔体挤出成形,即得多功能聚氨酯纤维。
4.根据权利要求3所述的一种多功能聚氨酯纤维的制备方法,其特征在于,S1中所述季铵盐与氢键供体的摩尔比为1:0.5~3,加热温度为60~90℃。
5.根据权利要求3所述的一种多功能聚氨酯纤维的制备方法,其特征在于,S2中所述搅拌混合时间为2~20min。
6.根据权利要求1和2任一所述的一种多功能聚氨酯纤维及权利要求3~5中所述的任何一项方法制备得到的一种多功能聚氨酯纤维在袜子、泳衣、塑身衣、胸罩、织带、纸尿裤中的应用。
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