CN114892303A - 一种大分子胺改性多功能氨纶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大分子胺改性多功能氨纶的制备方法，该方法包括如下几个步骤：(1)聚多元醇、二异氰酸酯进行充分预聚反应，并加入溶剂进行充分溶解，得到‑NCO封端的预聚物聚氨酯甲酸酯溶液；(2)采用大分子特性胺扩链，小分子胺封端，对预聚物溶液进行扩链、链终止，生成聚氨酯脲原液；(3)将功能助剂加入聚氨酯脲溶液熟化，借助干法纺丝系统，将聚氨酯脲溶液纺成聚氨酯弹性纤维。本发明是通过对氨纶分子链进行功能化化学改性，使产品在具备酸性染料可上色、吸湿排汗及超高回弹等差异化功能。

Description

一种大分子胺改性多功能氨纶的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料生产领域，特别涉及一种大分子胺改性多功能氨纶的制备方法。
背景技术
氨纶(聚氨基甲酸酯纤维)是当前最富有弹性的一种合成纤维，具有优异的断裂伸长率及断裂强力，是生产高档弹性纺织品不可缺少的特殊纺织纤维，具有很高的应用价值和良好的发展前景。氨纶目前的生产工艺中均采用乙二胺、丙二胺、己二胺或2-甲基戊二胺等小分子胺作为扩链剂进行扩链反应，同时在后道使用过程中均存在酸性染料不上色，透气性差及伸长性能高但模量偏低等问题。介目前氨纶行业的功能改性大部分为通过物理方法添加功能助剂，实现单一性的差异化改性，使其具备酸性染料可上色、吸湿排汗、超高模量等。如针对氨纶纤维染色效果的改善已有一些报道，中国专利961159911.X，200710015248.5，201310681125.0都是基于引入小分子氨基以提供染料酸座，达到提升染色效果的目的。因此开发多功能改性氨纶，可进一步拓宽了氨纶纤维的应用范围，提升产品的附加价值。
本发明制造的大分子胺改性多功能氨纶相比普通氨纶，酸性染料可上色的、吸湿排汗及超高模量等优势。可使产品应用更高端的差异化领域，极大程度上提升产品的附加值。
发明内容
技术问题：本发明的目的是供一种大分子胺改性多功能氨纶的制备方法，通过对高分子链的化学改性，制备具有酸性染料可上色、吸湿排汗、超高模量的聚氨酯纤维，同时不影响其可纺性和力学性能。
技术方案：本发明的大分子胺改性多功能氨纶的制备方法包括如下几个步骤：
步骤1.将低聚物多元醇与过量二异氰酸酯反应制备以-NCO封端的氨基甲酸酯预聚物，NCO基团占NCO封端的氨基甲酸酯预聚物的质量比为2.4％-3.0％，反应温度为45℃-90℃，并加入溶剂充分溶解30-100分钟，使所述预聚物的质量浓度为10％-40％，得到预聚物溶液；
步骤2.将制备的预聚物溶液冷却后，加入2％-10％质量浓度的大分子混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，反应温度为40℃-80℃，反应时间20-120分钟，得到聚氨酯脲溶液；
步骤3.向上述聚氨酯脲溶液中加入抗氧化剂、紫外线吸收剂、防黄变剂、消光剂或润滑舒解剂，充分搅拌混合后，制备出聚氨酯纺丝液；
步骤4.将制备得到的聚氨酯纺丝液，借助干法纺丝系统，对聚氨酯纺丝液进行喷吐、拉伸成丝，并随着溶剂挥发、干燥，即得到大分子胺改性多功能氨纶。
所述的低聚物多元醇为数均分子量1500～3000的聚四氢呋喃醚二醇或数均分子量1500～3000的聚丙二醇亦或是两者的混合物。
所述的二异氰酸酯为4,4-MDI或2,4-MDI，或两者的混合物。
所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF或N,N-二甲基乙酰胺DMAC。
所述的大分子混合胺溶液为扩链剂和链终止剂混合溶液，扩链剂选自聚乙烯亚胺或聚丙烯亚胺；链终止剂为二乙胺、二丙胺、乙醇胺或正己胺或其混合物。
所述的大分子胺为分子量为200-2000聚乙烯亚胺或分子量为200-2000的聚丙烯亚胺中的一种或其混合物。
有益效果：本发明采用大分子胺扩链技术，使在分子链中引入易着色基团，赋予产品酸性染料易上色功能，同时通过大分子交联化作用，赋予产品较高的模量和吸湿排汗的功效，同时具有较好的化学稳定性，保证了原液的可纺性，且不影响纤维的力学性能。
采用本发明制备的大分子胺改性多功能氨纶，解决了氨纶后道染色过程不上色的问题，同时还具备超高模量及吸湿排汗的功能，属于高附加值的功能化氨纶，在市场中具有较高的应用前景。
具体实施方式
下面用实例来详细描述本发明，但这些实例不得理解为任何意义上对本发明的限制。
实施例1：
将20.4Kg聚四氢呋喃醚二醇加入10.8Kg的N,N-二甲基乙酰胺的溶液中，高速搅拌3小时；再加入4.6Kg的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下聚合反应2小时，再加入29.4Kg的N,N-二甲基乙酰胺制备出预聚物溶液。
将预聚体溶液冷却至15℃以下，逐步加入含有0.623Kg的聚乙烯亚胺和0.076Kg的二乙胺的N,N-二甲基乙酰胺溶液(胺的浓度为6％)进行扩链反应和链终止反应；
然后加入抗氧化剂、防黄变剂、紫外线吸收剂和润滑解舒剂得到聚氨酯纺丝原液；
聚氨酯纺丝原液经熟化、过滤和脱泡后，经干法纺丝得到多功能差异化聚氨酯纤维。
实施例2：
实验方法同实施例1，加入含有0.732Kg的聚丙烯亚胺和0.076Kg的二乙胺的N,N-二甲基乙酰胺溶液(胺的浓度为6％)进行扩链反应和链终止反应；
然后加入抗氧化剂、防黄变剂、紫外线吸收剂和润滑解舒剂得到聚氨酯纺丝原液；
聚氨酯纺丝原液经熟化、过滤和脱泡后，经干法纺丝得到多功能差异化聚氨酯纤维。
实施例3：
实验方法同实施例1，加入含有0.323Kg的聚乙烯亚胺，0.420Kg的聚丙烯亚胺，和0.076Kg的二乙胺的N,N-二甲基乙酰胺溶液(胺的浓度为6％)进行扩链反应和链终止反应；
然后加入抗氧化剂、防黄变剂、紫外线吸收剂和润滑解舒剂得到聚氨酯纺丝原液；
聚氨酯纺丝原液经熟化、过滤和脱泡后，经干法纺丝得到多功能差异化聚氨酯纤维。
对比例：
将20.4Kg聚四氢呋喃醚二醇加入到10.8Kg的N,N-二甲基乙酰胺溶液中，高速搅拌3小时；再加入4.6Kg的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下聚合反应2小时。加入29.4Kg的N,N-二甲基乙酰胺制备出预聚物溶液。
将预聚体溶液冷却至15℃以下，逐步加入含有0.432Kg的乙二胺、0.028Kg的丙二胺和0.076Kg的二乙胺的N,N-二甲基乙酰胺溶液(胺的浓度为6％)进行扩链反应和链终止反应；然后加入抗氧化剂、防黄变剂、紫外线吸收剂和润滑解舒剂得到聚氨酯纺丝原液。
聚氨酯纺丝原液经熟化、过滤和脱泡后，经干法纺丝得到聚氨酯弹性纤维。
该对比例为常规氨纶的聚合过程，只加入了小分子扩链剂，未加入上述实施例中的大分子胺扩链，所制备的产品不具备易染色及吸湿排汗功能。

Claims (6)

1.一种大分子胺改性多功能氨纶的制备方法，其特征在于该方法包括如下几个步骤：
步骤1.将低聚物多元醇与过量二异氰酸酯反应制备以-NCO封端的氨基甲酸酯预聚物，NCO基团占NCO封端的氨基甲酸酯预聚物的质量比为2.4％-3.0％，反应温度为45℃-90℃，并加入溶剂充分溶解30-100分钟，使所述预聚物的质量浓度为10％-40％，得到预聚物溶液；
步骤2.将制备的预聚物溶液冷却后，加入2％-10％质量浓度的大分子混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，反应温度为40℃-80℃，反应时间20-120分钟，得到聚氨酯脲溶液；
步骤3.向上述聚氨酯脲溶液中加入抗氧化剂、紫外线吸收剂、防黄变剂、消光剂或润滑舒解剂，充分搅拌混合后，制备出聚氨酯纺丝液；
步骤4.将制备得到的聚氨酯纺丝液，借助干法纺丝系统，对聚氨酯纺丝液进行喷吐、拉伸成丝，并随着溶剂挥发、干燥，即得到大分子胺改性多功能氨纶。
2.根据权利要求1所述的一种大分子胺改性多功能氨纶的制备方法，其特征在于所述的低聚物多元醇为数均分子量1500～3000的聚四氢呋喃醚二醇或数均分子量1500～3000的聚丙二醇亦或是两者的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种大分子胺改性多功能氨纶的制备方法，其特征在于所述的二异氰酸酯为4,4-MDI或2,4-MDI，或两者的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种大分子胺改性多功能氨纶的制备方法，其特征在于所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF或N,N-二甲基乙酰胺DMAC。
5.根据权利要求1所述的一种制备大分子胺改性多功能氨纶的方法，其特征在于所述的大分子混合胺溶液为扩链剂和链终止剂混合溶液，扩链剂选自聚乙烯亚胺或聚丙烯亚胺；链终止剂为二乙胺、二丙胺、乙醇胺或正己胺或其混合物。
6.根据权利要求1所述的一种制备大分子胺改性多功能氨纶的方法，其特征在于所述的大分子胺为分子量为200-2000聚乙烯亚胺或分子量为200-2000的聚丙烯亚胺中的一种或其混合物。
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