CN115142151B - 一种聚酯/氨纶弹性复合纤维及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚酯/氨纶弹性复合纤维及其制备方法和应用，所述聚酯/氨纶弹性复合纤维为皮芯结构，所述皮芯结构包括皮层和芯层，所述皮层的材料包括聚酯，所述芯层的材料包括熔点高于160℃的热塑性聚氨酯A和熔点不高于160℃的热塑性聚氨酯B，且所述热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的熔点差为25～80℃；通过选择两种不同熔点的热塑性聚氨酯进行复配作为芯层的材料，并限定二者的熔点差，有助于提升芯层和皮层的相容性，进而可以使得到的聚酯/氨纶弹性复合纤维具有较高的强度、卷曲弹性和弹性回复率。
Description
技术领域
本发明属于聚氨酯纤维技术领域，具体涉及一种聚酯/氨纶弹性复合纤维及其制备方法和应用。
背景技术
聚氨酯纤维是由聚氨酯嵌段共聚物经过纺丝而制得的纤维，其断裂伸长率高达800％，弹性回复率高于90％，还具有断裂强度高和弹性模量低的优点，由于其有着其它纤维无法比拟的高断裂伸长率，因此被广泛应用在针织服饰、家居用品等领域。
氨纶纤维的纺丝方法主要有干法纺丝、湿法纺丝以及熔融纺丝三种，熔融纺丝具有工艺简单、生产效率高、成本低和无环境污染等优点，成为目前应用最广泛的氨纶纺丝方法。但是，为了保证聚氨酯在熔融加工过程中具有优异的热稳定性，通常会牺牲部分聚氨酯的弹性来换取其热稳定性；因此，采用熔融法纺丝得到的氨纶纤维的弹性回复率一般较差，同时由于氨纶纤维本身的强度和初始模量就较低，且手感和染色性能较差。因此，氨纶纤维通常需要与其它纤维进行混纺，进行混纺不仅增加了纤维的加工成本，同时也无法生产低旦的纱线，限制了氨纶纤维的进一步发展和应用。
复合熔融纺丝技术的出现有效解决了上述问题。复合熔融纺丝技术是将两种或两种以上不同化学组成或不同粘度的纺丝熔体，同时通过一个具有特殊分配系统的喷丝头挤出而制得，在进入喷丝孔之前，两种成分彼此分离，互不混合，在进入喷丝孔的瞬间，两种熔体接触并凝固粘合成一根丝条，从而开成具有两种或两种以上不同组分的复合纤维。目前，对于复合纺丝技术的研究和报道已经有很多。CN108560080A公开了一种超弹性锦纶皮芯纤维及其制备和应用。该纤维是以聚对苯二甲酸丁二醇酯为芯材、以锦纶为皮材的皮芯结构复合纤维；由以下质量百分比的原料组成：PBT 30～70％和PA 30～70％，得到的纤维的力学性能好，弹性高，成本低且服用性好，可广泛应用在纺织领域。CN110644073A公开了一种涤锦并列复合弹性纤维的制备方法，该发明以PET和尼龙6作为并列型两种组分，然后分别经螺杆挤压机熔融挤出，进入双组份复合纺丝组件及特殊设计的皮芯型复合喷丝板，喷出的熔体，经冷却、上油、拉伸定型、卷绕后制得具有吸湿透气性、抗起球、蓬松性、高弹性、面料挺括等优点的涤锦并列复合弹性纤维。CN103469360A公开了一种含氟PBT-PET皮芯复合纤维及其制备方法，包括皮层材料含氟PBT的制备和皮芯复合纤维的制备。含氟PBT是采用四氟对苯二甲酸和1,4-丁二醇作为原料，加入抑制剂，在适当的条件下进行酯化反应和缩聚反应得到的，然后以含氟PBT为皮、PET为芯，采取合适的复合纺丝工艺制备得到皮芯复合纤维；该发明所得的含氟PBT具有良好的热稳定性及可加工性，氟原子的引入，提高了其憎水憎油性能。
但是，关于聚酯/聚氨酯复合纤维的报道却很少，这是因为聚酯和聚氨酯的相容性较差，将二者通过复合熔融纺丝技术制备得到皮芯结构的复合纤维的皮层和芯层的界面结合力偏低，容易产生皮芯剥离现象，进而影响复合纤维的使用；并且为了保证得到的聚酯/氨纶弹性复合纤维具有较好的弹性及弹性回复率，需要提升芯层聚氨酯组分的含量，而芯层含量过高则容易出现皮层破皮现象，同时还会大幅提升了复合纤维的原料成本。
因此，开发一种高强度、弹性性能优异的聚酯/氨纶弹性复合纤维，仍然是目前本领域急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚酯/氨纶弹性复合纤维及其制备方法和应用，所述聚酯/氨纶弹性复合纤维为皮芯结构，皮层的材料包括聚酯，芯层的材料包括两种熔点的热塑性聚氨酯，通过两种不同熔点热塑性聚氨酯的搭配，并限定二者的熔点差，使得到的聚酯/氨纶弹性复合纤维具有较高的强度、卷曲弹性和弹性回复率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，所述聚酯/氨纶弹性复合纤维为皮芯结构，所述皮芯结构包括皮层和芯层；
所述皮层的材料包括聚酯；
所述芯层的材料包括熔点高于160℃的热塑性聚氨酯A和熔点不高于160℃的热塑性聚氨酯B，且所述热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的熔点差为25～80℃，例如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃或75℃等。
其中，所述热塑性聚氨酯A的熔点可以为165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃等。
所述热塑性聚氨酯B的熔点可以为160℃、155℃、150℃、145℃、140℃、135℃、130℃、125℃或120℃等。
首先，本发明提供的聚酯/氨纶弹性复合纤维采用聚酯为皮层，可以使得复合纤维的外层结构紧密，纤维表面的性能体现为聚酯的特性，进而可以赋予复合纤维优异的力学性能、保形性、染色性以及服用性能，同时皮层的聚酯还具有优异的耐水性和耐温性，可以避免芯层聚氨酯被水分、光线等直接作用，大幅度提高了聚氨酯的使用寿命。
其次，本发明芯层所采用的热塑性聚氨酯B(TPU)和热塑性聚氨酯A(TPU)相容性好，限定熔点高于160℃的热塑性聚氨酯A和熔点不高于160℃的热塑性聚氨酯B，且所述热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的熔点差为25～80℃，可以使得在相应的纺丝温度下热塑性聚氨酯B属于高流动性组分，进而在纺丝过程中，当皮层材料开始凝固时，热塑性聚氨酯B还处于熔融状态，可以浮现在芯层的表面，并且通过热运动扩散到聚酯组分的缝隙中，即芯层与皮层的界面连接处，起到过渡相的作用，增加了热塑性聚氨酯A和聚酯的相容性，还有利于应力在皮层和芯层之间传递，进而可以赋予复合纤维更好的卷曲弹性以及弹性回复率。一方面，如果其中热塑性聚氨酯A的熔点和热塑性聚氨酯B的熔点相差过大，则会导致热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的熔体粘度相差较大，则芯层的两种材料之间的流动性差别过大，在纺丝过程中容易出现粘板现象，甚至导致无法正常纺丝；另一方面，如果热塑性聚氨酯A的熔点和热塑性聚氨酯B的熔点相差较小，则会导致热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的熔体粘度相差较小，则热塑性聚氨酯B基本会停留在聚氨酯的内部，使用效率较低，无法起到良好的过渡的作用。
最后，本发明提供的聚酯/氨纶弹性复合纤维在芯层占比较低的情况下可以保证具有较高的弹性性能，进而可以避免因为皮层含量低而导致在纤维牵伸和使用过程中出现的表皮破裂的现象，同时也可降低纤维的制备成本。
优选地，所述皮层和芯层的体积比为1:(0.25～3)，例如1:0.5、1:0.75、1:1、1:1.25、1:1.5、1:1.75、1:2、1:2.25、1:2.5或1:2.75等。
优选地，所述聚酯/氨纶弹性复合纤维的偏心度为0～100％，例如10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％等。
优选地，所述聚酯包括PET、PTT或PBT中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述PET的纺丝温度为280～300℃，例如282℃、284℃、286℃、288℃、290℃、292℃、294℃、296℃或298℃等。
优选地，所述PTT的纺丝温度为255～270℃，例如257℃、259℃、261℃、263℃、265℃、267℃或269℃等。
优选地，所述PBT的纺丝温度为250～275℃，例如257℃、259℃、261℃、263℃、265℃、267℃、269℃、271℃或273℃等。
优选地，所述热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的制备原料均包括异氰酸酯、聚合物多元醇和扩链剂。
优选地，所述异氰酸酯包括1,3-苯二异氰酸酯、1,4-苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二异氰酸酯或3,3'-二甲基-4,4'-二异氰酸酯二苯基甲烷中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述聚合物多元醇包括聚酯多元醇和/或聚醚多元醇。
优选地，所述聚酯多元醇包括聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯或聚己内酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述聚醚多元醇包括聚乙二醇、聚丙二醇或聚四氢呋喃中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述聚合物多元醇的分子量为300～4000，例如500、1000、1500、2000、2500、3000或3500等。
优选地，所述扩链剂包括乙二醇、丙二醇、丁二醇或对苯二酚二羟乙基醚中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的纺丝温度均为190～250℃，例如195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃或245℃等。
优选地，所述芯层材料中热塑性聚氨酯B的质量百分含量为1～10％，例如2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％等。
优选地，所述热塑性聚氨酯A的熔点＞160℃且≤210℃，所述热塑性聚氨酯B的熔点≥120℃且≤160℃。
优选地，所述热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的熔点差为25～50℃。
作为本发明的优选技术方案，限定所述热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的熔点差为25～50℃，在纺丝温度为190～250℃的条件下，热塑性聚氨酯B的熔体粘度要比热塑性聚氨酯A的熔体粘度低，热塑性聚氨酯B会富集在芯层表面，即芯层与皮层的界面处，起到过渡相的作用。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述聚酯/氨纶弹性复合纤维的制备方法，所述制备方法包括：将芯层的材料和皮层的材料同时挤出，经吹风冷却、牵伸、定型和卷绕，得到所述聚酯/氨纶弹性复合纤维。
优选地，所述挤出在复合纺丝组件中进行。
优选地，所述挤出为喷丝板挤出。
优选地，所述吹风冷却前还包括在缓冷装置中缓冷的步骤。
作为本发明的优选技术方案，在吹风冷却前设置缓冷装置的目的是延缓纤维丝的冷却速度，使热塑性聚氨酯B能够通过热运动进入到皮层中，起到增加聚酯组分与聚氨酯组分之间相容性的作用。
优选地，所述缓冷的温度为140～190℃，例如145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃或185℃等。
优选地，所述环冷装置中缓冷段的长度为0.1～1m，例如0.2m、0.3m、0.4m、0.5m、0.6m、0.7m、0.8m或0.9m等。
优选地，所述吹风冷却的风温为15～25℃，例如16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃或24℃等。
优选地，所述吹风冷却的风速为0.2～0.6m/s，例如0.25m/s、0.3m/s、0.35m/s、0.4m/s、0.45m/s、0.5m/s或0.55m/s等。
优选地，所述牵伸为热牵伸。
优选地，所述热牵伸的温度为120～190℃，例如130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃等。
优选地，所述牵伸的拉伸比为1.5～3.5，例如1.7、1.9、2.1、2.3、2.5、2.7、2.9、3.1或3.3等。
优选地，所述定型为热定型。
优选地，所述热定型的温度为110～190℃，例如120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃等。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法包括：将芯层的材料和皮层的材料在复合纺丝组件中经喷丝板挤出，在缓冷段的长度为0.1～1m、缓冷温度为140～190℃下进行缓冷，然后在风温为15～25℃以及风速为0.2～0.6m/s的条件下进行吹风冷却，再在120～190℃以及拉伸比为1.5～3.5的条件下进行热牵伸，最后在110～190℃下进行热定型和卷绕，得到所述聚酯/氨纶弹性复合纤维。
第三方面，本发明提供一种面料，所述面料包括如第一方面所述的聚酯/氨纶弹性复合纤维。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的聚酯/氨纶弹性复合纤维采用聚酯为皮层，可以使得复合纤维的外层结构紧密，纤维表面的性能体现为聚酯的特性，进而可以赋予复合纤维优异的力学性能、保形性、染色性以及服用性能，同时皮层的聚酯还具有优异的耐水性和耐温性，可以避免芯层热塑性聚氨酯被水分、光线等直接作用，大幅度提高了热塑性聚氨酯的使用寿命，解决了现有技术中提供的以弹性材料(例如POE、TPEE等)为皮层制得的复合纤维由于皮层材料耐温性和耐水性较差而导致复合纤维寿命较短的问题。
(2)本发明提供的聚酯/氨纶弹性复合纤维为皮芯结构，所述皮芯结构包括皮层和芯层；所述皮层的材料包括聚酯，所述芯层的材料包括熔点高于160℃的热塑性聚氨酯A和熔点不高于160℃的热塑性聚氨酯B，且所述热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的熔点差为25～80℃；通过选择两种熔点的热塑性聚氨酯进行复配作为芯层的材料，可以使得聚酯/氨纶弹性复合纤维的芯层和皮层具有良好的相容性，进而可以有效避免皮层和芯层两组分剥离的问题，提高了复合纤维的强度、卷曲弹性以及弹性回复率，使得到的聚酯/氨纶弹性复合纤维的断裂强度为1.2～2.8cN/dtex，断裂伸长率为102～158％，弹性回复率为84.6～99.5％；且在保证复合纤维具有较高的强度、弹性回复率的情况下，本发明提供的复合纤维中芯层的占比较低，进而不仅有效降低了制备成本，还可以避免因为皮层中聚酯A组分的含量较低而导致复合纤维在牵伸和使用过程中容易出现表皮破裂的问题。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其为皮芯结构，偏心度为30％，皮层的材料为PTT(杜邦、Sorona L2271)，芯层的材料热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的组合，芯层和皮层的体积比为1:1；
其中，芯层的材料中热塑性聚氨酯A的质量百分含量为95％，熔点为170℃，通过将聚己二酸丁二醇酯(烟台华大化学工业有限公司、T-44)、MDI和乙二醇进行反应得到，其中硬段含量为28.6wt％；
芯层的材料中热塑性聚氨酯B的质量百分含量为5％，熔点为145℃，通过聚己二酸丁二醇酯(烟台华大化学工业有限公司、T-44-600)、MDI和丁二醇进行反应得到，其中硬段含量为18.5wt％；
本实施例提供的聚酯/氨纶弹性复合纤维的制备方法包括：将干燥的芯层材料和皮层材料在复合纺丝组件中通过喷丝板同时挤出，皮层的纺丝温度为265℃，芯层的纺丝温度为215℃，然后在缓冷段长度为0.4m、温度为155℃的缓冷装置中缓冷，再在风温为20℃，风速为0.4m/s的条件下进行吹风冷却，再在温度为145℃、拉伸比为2.8的条件下进行牵伸，最后在148℃下定型和卷绕，得到所述聚酯/氨纶弹性复合纤维。
实施例2
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其为皮芯结构，偏心度为50％，皮层的材料为PET(恒力石化、KH2678C)，芯层的材料包括热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的组合，芯层和皮层的体积比为1:3；
其中，芯层的材料中热塑性聚氨酯A的质量百分含量为92％，熔点为193℃，通过将聚己二酸丁二醇酯(烟台华大化学工业有限公司、T-44)、MDI和丙二醇进行反应得到，其中硬段含量为40.1wt％；
芯层的材料中热塑性聚氨酯B的质量百分含量为8％，熔点为151℃，通过聚己二酸丁二醇酯(烟台华大化学工业有限公司、T-44-600)、MDI和丁二醇进行反应得到，其中硬段含量为20.1wt％；
本实施例提供的聚酯/氨纶弹性复合纤维的制备方法包括：将干燥的芯层材料和皮层材料在复合纺丝组件中通过喷丝板同时挤出，皮层的纺丝温度为295℃，芯层的纺丝温度为228℃，然后在缓冷段长度为1m、温度为140℃的缓冷装置中缓冷，再在风温为15℃，风速为0.2m/s的条件下进行吹风冷却，再在温度为160℃、拉伸比为1.5的条件下进行牵伸，最后在165℃下定型和卷绕，得到所述聚酯/氨纶弹性复合纤维。
实施例3
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其为皮芯结构，偏心度为50％，皮层的材料为PBT(恒力石化、KH2100)，芯层的材料包括热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的组合，芯层和皮层的体积比为1:0.5；
其中，芯层材料中热塑性聚氨酯A的质量百分含量为98％，熔点为208℃，通过将聚己二酸丁二醇酯(烟台华大化学工业有限公司、T-44)、MDI和对苯二酚二羟乙基醚进行反应得到，其中硬段含量为42.8wt％；
芯层材料中热塑性聚氨酯B的质量百分含量为2％，熔点为158℃，通过聚己二酸丁二醇酯(烟台华大化学工业有限公司、T-44-600)、MDI和丙二醇进行反应得到，其中硬段含量为21.3wt％；
本实施例提供的聚酯/氨纶弹性复合纤维的制备方法包括：将干燥的芯层材料和皮层材料在复合纺丝组件中通过喷丝板同时挤出，皮层的纺丝温度为265℃，芯层的纺丝温度为245℃，然后在缓冷段长度为0.1m、温度为190℃的缓冷装置中缓冷，再在风温为25℃，风速为0.6m/s的条件下进行吹风冷却，再在温度为170℃、拉伸比为3.5的条件下进行牵伸，最后在166℃下定型和卷绕，得到所述聚酯/氨纶弹性复合纤维。
实施例4
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其与实施例1的区别仅在于，芯层材料中热塑性聚氨酯A的质量百分含量为90％，热塑性聚氨酯B的质量百分含量为10％，其他结构、参数和步骤均与实施例1相同。
实施例5
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其与实施例1的区别仅在于，芯层材料中热塑性聚氨酯A的质量百分含量为85％，热塑性聚氨酯B的质量百分含量为15％，其他结构、参数和步骤均与实施例1相同。
实施例6
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其与实施例1的区别仅在于，制备方法中没有进行缓冷的步骤，挤出结束后直接进行吹风冷却，其他结构、参数和步骤均与实施例1相同。
实施例7
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其与实施例1的区别仅在于，制备方法中缓冷步骤中缓冷装置的缓冷段长度为2m，其他结构、参数和步骤均与实施例1相同。
对比例1
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其与实施例的区别仅在于，芯层的材料为100％的热塑性聚氨酯A，不添加热塑性聚氨酯B，其他结构、参数和步骤均与实施例1相同。
对比例2
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其与实施例的区别仅在于，芯层的材料为100％的热塑性聚氨酯B，不添加热塑性聚氨酯A，其他结构、参数和步骤均与实施例1相同。
对比例3
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其与实施例的区别仅在于，芯层的材料中热塑性聚氨酯A的熔点为230℃，热塑性聚氨酯B的熔点为210℃，其他结构、参数和步骤均与实施例1相同。
对比例4
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其与实施例1的区别仅在于，热塑性聚氨酯A的熔点为165℃，热塑性聚氨酯B的熔点为150℃，其他结构、参数和步骤均与实施例1相同。
对比例5
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其与实施例的区别仅在于，芯层的材料中热塑性聚氨酯A的熔点为150℃，热塑性聚氨酯B的熔点为120℃，其他结构、参数和步骤均与实施例1相同。
对比例6
一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其与实施例1的区别仅在于，热塑性聚氨酯A的熔点为210℃，热塑性聚氨酯B的熔点为110℃，其他结构、参数和步骤均与实施例1相同。
性能测试：
(1)断裂强度、断裂伸长率：测试方法参考《GB/T 14344-2008化学纤维长丝拉伸性能试验方法》；
(2)弹性回复率：相关测试方法参考《FZ/T70006-2021针织物拉伸弹性回复率试验方法》、《ASTM D3107弹性机织物拉伸及弹性回复测试标准方法》和《FZ/T50007-2012氨纶丝弹性试验方法》。
按照上述测试方法对实施例1～7和对比例1～6提供的聚酯/氨纶弹性复合纤维进行测试，测试结果如表1所示：
表1
| 断裂强度/cN/dtex | 断裂伸长率/％ | 弹性回复率/％ | |
| 实施例1 | 2.7 | 128 | 97.5 |
| 实施例2 | 3.1 | 158 | 99.1 |
| 实施例3 | 2.8 | 145 | 99.5 |
| 实施例4 | 2.4 | 125 | 97.9 |
| 实施例5 | 2.0 | 119 | 97.4 |
| 实施例6 | 2.6 | 121 | 84.6 |
| 实施例7 | 1.2 | 102 | 90.5 |
| 对比例1 | 2.8 | 130 | 70.5 |
| 对比例2 | 1.8 | 114 | 65.8 |
| 对比例3 | 2.8 | 126 | 81.5 |
| 对比例4 | 2.6 | 121 | 76.8 |
| 对比例5 | 1.1 | 48.1 | 78.1 |
| 对比例6 | 1.1 | 61.5 | 75.4 |
根据表1数据库可以看出：实施例1～7提供的聚酯/氨纶弹性复合纤维的断裂强度为1.2～2.8cN/dtex，断裂伸长率为102～158％，弹性回复率为84.6～99.5％。
首先，比较实施例1和对比例3～6可以发现，在芯层的热塑性聚氨酯的选择上，需要遵循在加工过程中各组分流动性差异不能过大且不能过小的原则，如果流动性差异过大(对比例5和6)，则会导致丝条成形困难，影响纤维的力学性能，使得聚酯/氨纶弹性复合纤维的断裂强度大幅度降，也会影响纤维的良品率；如果流动性差异过小(对比例3和4)，则无法起到纺丝过程中微相分离的作用，低熔点的热塑性聚氨酯无法富集在聚氨酯组分表面，无法起到提高聚酯组分与聚氨酯组分结合力的作用，从而影响弹性回复率。
其次，比较实施例1和对比例1～2可以发现，通过两种不同熔点的热塑性聚氨酯搭配，可以保证复合纤维具有优异力学强度的同时，还提高了复合纤维的弹性回复率，如果仅采用其中一种热塑性聚氨酯作为芯层材料会导致最终得到的聚酯/氨纶弹性复合纤维的弹性回复率大幅度降低。
再比较实施例1和实施例4～5可以发现，芯层材料中热塑性聚氨酯B含量的增加可以提高聚酯组分与聚氨酯组分的结合力，进而提升复合纤维的弹性回复率，但存在一个极值，过量的热塑性聚氨酯B会对丝条的稳定性造成影响，进而导致复合纤维的力学性能降低。
最后，从实施例1和实施例6～7的数据比较可以发现，制备方法中缓冷步骤对于最终得到的复合纤维的力学性能提升也有影响，缺乏缓冷步骤(实施例6)，热塑性聚氨酯B无法充分嵌入到聚酯组分中，降低了聚氨酯组分与聚酯组分的相互作用力，会导致最终得到的聚酯/氨纶弹性复合纤维的弹性回复率有所降低；而缓冷装置的缓冷段长度过长(实施例7)，聚氨酯组分会一直处于熔融状态，容易在纺丝应力下出现断流，从而影响复合纤维的力学性能。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种聚酯/氨纶弹性复合纤维及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (20)
1.一种聚酯/氨纶弹性复合纤维，其特征在于，所述聚酯/氨纶弹性复合纤维为皮芯结构，所述皮芯结构包括皮层和芯层；
所述皮层的材料包括聚酯；
所述聚酯包括PET、PTT或PBT中的任意一种或至少两种的组合；
所述芯层的材料包括熔点＞160℃且≤210℃的热塑性聚氨酯A和熔点≥120℃且≤160℃的热塑性聚氨酯B，且所述热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的熔点差为25~80℃；
所述热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的制备原料均包括异氰酸酯、聚合物多元醇和扩链剂；
所述异氰酸酯包括1,3-苯二异氰酸酯、1,4-苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二异氰酸酯或3,3'-二甲基-4,4'-二异氰酸酯二苯基甲烷中的任意一种或至少两种的组合；
所述聚合物多元醇包括聚酯多元醇和/或聚醚多元醇，所述聚合物多元醇的分子量为300~4000；
所述聚酯多元醇包括聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯或聚己内酯中的任意一种或至少两种的组合；
所述聚醚多元醇包括聚乙二醇、聚丙二醇或聚四氢呋喃中的任意一种或至少两种的组合；
所述扩链剂包括乙二醇、丙二醇、丁二醇或对苯二酚二羟乙基醚中的任意一种或至少两种的组合；
所述聚酯/氨纶弹性复合纤维的制备方法包括：将芯层的材料和皮层的材料同时挤出，经吹风冷却、牵伸、定型和卷绕，得到所述聚酯/氨纶弹性复合纤维；
所述吹风冷却前还包括在缓冷装置中进行缓冷的步骤；
所述缓冷的温度为140~190℃；
所述缓冷装置中缓冷段的长度为0.1~1 m。
2.根据权利要求1所述的聚酯/氨纶弹性复合纤维，其特征在于，所述皮层和芯层的体积比为1:(0.25~3)。
3.根据权利要求1所述的聚酯/氨纶弹性复合纤维，其特征在于，所述聚酯/氨纶弹性复合纤维的偏心度为0~100%。
4.根据权利要求1所述的聚酯/氨纶弹性复合纤维，其特征在于，所述PET的纺丝温度为280~300℃。
5.根据权利要求1所述的聚酯/氨纶弹性复合纤维，其特征在于，所述PTT的纺丝温度为255~270℃。
6.根据权利要求1所述的聚酯/氨纶弹性复合纤维，其特征在于，所述PBT的纺丝温度为250~275℃。
7.根据权利要求1所述的聚酯/氨纶弹性复合纤维，其特征在于，所述热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的纺丝温度均为190~250℃。
8.根据权利要求1所述的聚酯/氨纶弹性复合纤维，其特征在于，所述芯层的材料中热塑性聚氨酯B的质量百分含量为1~10%。
9.根据权利要求1所述的聚酯/氨纶弹性复合纤维，其特征在于，所述热塑性聚氨酯A和热塑性聚氨酯B的熔点差为25~50℃。
10.一种如权利要求1~9任一项所述聚酯/氨纶弹性复合纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将芯层的材料和皮层的材料同时挤出，经吹风冷却、牵伸、定型和卷绕，得到所述聚酯/氨纶弹性复合纤维；
所述吹风冷却前还包括在缓冷装置中进行缓冷的步骤；
所述缓冷的温度为140~190℃；
所述缓冷装置中缓冷段的长度为0.1~1 m。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述挤出在复合纺丝组件中进行。
12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述挤出为喷丝板挤出。
13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述吹风冷却的风温为15~25℃。
14.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述吹风冷却的风速为0.2~0.6 m/s。
15.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述牵伸为热牵伸。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述热牵伸的温度为120~190℃。
17.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述牵伸的拉伸比为1.5~3.5。
18.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述定型为热定型。
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述热定型的温度为110~190℃。
20.一种面料，其特征在于，所述面料包括如权利要求1~9任一项所述的聚酯/氨纶弹性复合纤维。
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