CN117051500B - 一种光交联弹性聚酰胺面料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光交联弹性聚酰胺面料及其制备方法与应用。涉及弹性面料技术领域。上述聚酰胺纤维，包括A组分与B组分；上述A组分包括以下结构式的原料：上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：其中，R1包括H、CF3、CH3中的至少一种；其中，x为2‑12；其中，y为6‑12；其中，m：n＝5‑9：1‑5。在光照作用之后，上述聚酰胺纤维中的A组分形成交联聚合物、B组分仍然为非交联聚合物，从而使得A、B组分膨胀系数出现差异，从而使纤维卷曲，提高纤维的染色性、弹性持久性、弹性回复率等性能。
Description
技术领域
本发明涉及弹性面料技术领域，尤其是涉及一种光交联弹性聚酰胺面料及其制备方法与应用。
背景技术
弹性面料在运动户外、智能穿戴等领域备受关注，并得到广泛应用。弹性面料的性能主要通过引入弹性纤维实现，最早市场化的弹性纤维，其弹性伸长率较高(400～800％)，并具有较好的回弹率(可达95％)。但是，氨纶纤维存在弹性持久性较低，且不易染色，所制备弹性面料染整加工困难的问题。
并列复合纤维是一类新型弹性纤维，其异质非对称结构两组分的膨胀系数存在差异，从而使得纤维具有卷曲结构与弹性。并列复合纤维的可染色性、弹性持久性均优于氨纶纤维。通常，并列复合纤维可通过多种途径实现弹性，包括：异质双组分复合、不对称截面设计、喷丝板结构设计等。上述并列复合纤维的卷曲呈现通常严重依赖热处理。虽然在纤维的拉伸过程中，因两组份内部结构差异，如两组分聚合物分子链取向程度和结晶结构不同，可使得纤维中两组份收缩性能不同，形成一定卷曲结构，但是未经热处理的双组分纤维通常卷曲结构不明显。通过有效地热处理，复合纤维的潜在卷曲势能方能得到释放，获得曲率大的卷曲纤维。热处理工艺包括干热处理、湿热处理、张力作用下的紧张热处理、无张力状态下的松弛处理等。但是，热处理必然会导致额外的能耗。
基于此，亟需开发一种新型的面料，以解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：
提供一种聚酰胺纤维。
本发明所要解决的第二个技术问题是：
提供一种所述聚酰胺纤维的制备方法。
本发明所要解决的第三个技术问题是：
本发明还提出一种弹性面料，包括所述的聚酰胺纤维。
为了解决所述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种聚酰胺纤维，所述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
所述A组分包括以下结构式的原料：
所述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，所述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，R1包括H、CF3、CH3中的至少一种；
其中，x为2-12；
其中，y为6-12；
其中，m：n＝5-9：1-5。
根据本发明的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
在本发明的聚酰胺纤维中，A组分包括的结构式具有双键结构，在纺丝过程中，B组分中的光引发剂扩散至A组分中，因此在光照时，A组分将发生光交联反应；B组分中的聚酰胺树脂的结构式不含光交联结构，故其不会发生光交联反应。这使得在光照作用之后，A组分形成交联聚合物、B组分仍然为非交联聚合物，从而使得A、B组分膨胀系数出现差异，这种膨胀系数的差异，会导致本发明的聚酰胺纤维中存在内应力，从而使纤维卷曲，呈现出卷曲的结构，从而提高纤维的染色性、弹性持久性、弹性回复率等性能。
其中，对于染色性的提高，由于纤维的卷曲结构增加了纤维的表面积，使得染料分子更容易进入纤维内部，提高了染料的渗透性和吸附性。因此，卷曲的聚酰胺纤维在染色过程中可以更好地吸收染料，使得染色效果更为均匀和饱满。
其中，对于弹性持久性的提高，卷曲结构使得聚酰胺纤维具有较高的表面积与体积比，增加了纤维与外界环境接触的面积，从而更容易受到外力的作用。当外力施加在卷曲的纤维上时，纤维可以通过展开和伸长来分散和吸收外力，有效地减少了外力对纤维的破坏，提高了纤维的弹性持久性。
其中，对于弹性回复率的提高，卷曲的聚酰胺纤维在受到拉伸或变形后能够自发地回复到原始状态。这是因为卷曲结构使得纤维内部存在较大的内应力，当外力解除时，这些内应力会驱使纤维恢复到原来的卷曲状态。因此，卷曲的聚酰胺纤维具有较好的弹性回复率，能够更快速地恢复到原始形态。
根据本发明的一种实施方式，本发明聚酰胺纤维中A组分的结构式包含了光交联结构，该光交联结构可以是双键结构，也可以是异丙基三异氰尿酸酯结构，也可以是光敏单体结构。当其含有双键结构时，通过光引发剂的激发作用，可以使得双键发生聚合反应，形成交联网络。当其含有异丙基三异氰尿酸酯结构时，该结构在光引发剂的激发下可以发生光聚合反应，形成交联结构。当其含有光敏单体结构时，当光引发剂激发时，光敏单体会发生聚合反应，并与聚酰胺树脂中的分子发生交联反应。
根据本发明的一种实施方式，所述A组分与所述B组分的质量比为3-7：3-7。
根据本发明的一种实施方式，所述x为2、4、5、6、8、10、12中的一种。
根据本发明的一种实施方式，所述y为6、8、10、12中的一种。
根据本发明的一种实施方式，所述A组分的制备原料包括：
二元酸；
二元胺。
根据本发明的一种实施方式，所述A组分的制备过程包括以下步骤：
A1与/>反应，生成可光交联的二酸，其结构式如下：
A2混合可光交联的二酸、二元酸和二元胺，经固相缩聚反应以得到目标产物。其中，反应温度为240～250℃，反应时间为8-12h。
根据本发明的一种实施方式，所述光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、2异丙基硫杂蒽酮、4-二甲氨基-苯甲酸乙酯中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，所述B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为1-3：100-300。
根据本发明的一种实施方式，二元酸包括丁二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、癸二酸、十二烷二酸、十四烷二酸中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，二元胺包括己二胺、辛二胺、癸二胺、十二烷二胺中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，二元酸的摩尔比之和与二元胺的摩尔比之和为1:0.99～0.99:1。
为了解决所述第二个技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种制备所述聚酰胺纤维的方法，包括以下步骤：
将A组分的原料与B组分的原料分别挤出，经光交联和并列复合纺丝处理，得到所述聚酰胺纤维。
根据本发明的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
传统的并列纤维，为使得其达到卷曲结构，需要进行热处理，在热处理过程中，由于并列纤维的分子链取向、结晶程度并不相同，因而造成列纤维组分膨胀系数存在差异，从而形成卷曲结构。本发明为解释热处理产生的高能耗问题，摒弃了热处理，通过将A组分与B组分分别挤出，经光交联，调控两组分膨胀系数差异，从而形成卷曲结构，并实现卷曲形态的可控调节。
根据本发明的一种实施方式，所述光交联的光波长为350-400nm，光交联的时间为1-5min。通过交联剂含量、光交联时间的设计，可实现对A、B组分膨胀系数差异的调控，从而实现卷曲形态的调节。
本发明的另一个方面，还提供一种弹性面料，包括如上述第1方面实施例所述的聚酰胺纤维。由于该应用采用了上述聚酰胺纤维的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于实施例所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中的词语“优选地”、“更优选地”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为5：5。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为1：100。
上述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
实施例2
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为7：3。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为3：100。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
实施例3
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为4：6。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为2：100。
上述光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮(2、4异构体混合物)(ITX)。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
实施例4
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为5：5。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为1：100。
上述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
实施例5
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为5：5。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为1：100。
上述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
实施例6
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为5：5。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为1：100。
上述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
实施例7
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为5：5。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为1：100。
上述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
实施例8
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为5：5。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为1：100。
上述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
实施例9
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为5：5。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为1：100。
上述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
实施例10
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为5：5。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为1：100。
上述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
实施例11
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为5：5。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为1：100。
上述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
实施例12
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为9：5。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为1：100。
上述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
实施例13
一种聚酰胺纤维，上述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
上述A组分包括以下结构式的原料：
上述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，上述聚酰胺树脂具有以下结构式：
其中，A组分与上述B组分的质量比为5：1。
其中，B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为2：150。
上述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷。
制备上述聚酰胺纤维，包括以下步骤：
取A组分原料；
混合B组分中光引发剂和聚酰胺树脂，得到B组分原料；
将A、B两组分干燥后，采用并列复合纺丝方法将A、B组分挤出，得到并列复合纤维。随后，采用针织横机织造得到纬平结构针织复合面料。将该针织面料置于360nm波长的光交联箱中处理3min，得到聚酰胺纤维。
性能测试：
对实施例1-3制备得到的聚酰胺纤维进行以下性能测试：
针织物弹性回复率测试，该测试参考FZ/T 70006-2004《针织物拉伸弹性回复率试验方法》；
急弹性总褶皱回复角测试，该测试参考GB/T 3819—1997《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》；
经测试，实施例1制备得到的聚酰胺纤维，面料弹性回复率为30-40％，所得面料具有微弹特性，可用于医用防护纺织品领域。
经测试，实施例2制备得到的聚酰胺纤维，由于A、B组分化学结构存在较大差异，且A组分中光交联基团含量较高，其面料弹性回复率为80-90％，所得针织面料具有优异的回弹性，可应用于运动面料领域。
经测试，实施例3制备得到的聚酰胺纤维，由于A、B组分化学结构存在较大差异，且A组分中光交联基团含量较高，面料弹性回复率为90％，急弹性总褶皱回复角为260°。
实施例4～13的结果与实施例1类似，为避免冗余，未逐一示出。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种聚酰胺纤维，其特征在于：所述聚酰胺纤维包括A组分与B组分；
所述A组分包括以下结构式的原料：
；
所述B组分包括光引发剂和聚酰胺树脂，所述聚酰胺树脂具有以下结构式：
；
其中，R1包括H、CF3、CH3中的至少一种；
其中，x为2-12；
其中，y为6-12；
其中，m：n=5-9：1-5；
制备所述聚酰胺纤维，包括以下步骤：将A组分的原料与B组分的原料分别挤出，经光交联和并列复合纺丝处理，得到所述聚酰胺纤维。
2.根据权利要求1所述的一种聚酰胺纤维，其特征在于：所述A组分与所述B组分的质量比为3-7：3-7。
3.根据权利要求1所述的一种聚酰胺纤维，其特征在于：所述x为2、4、5、6、8、10、12中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种聚酰胺纤维，其特征在于：所述y为6、8、10、12中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种聚酰胺纤维，其特征在于：所述A组分的制备原料包括：
；
；
二元酸；
二元胺。
6.根据权利要求1所述的一种聚酰胺纤维，其特征在于：所述光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、2异丙基硫杂蒽酮、4-二甲氨基-苯甲酸乙酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种聚酰胺纤维，其特征在于：所述B组分中光引发剂占B组分中聚酰胺树脂的质量比为1-3：100-300。
8.根据权利要求1所述的一种聚酰胺纤维，其特征在于：所述光交联的光波长为350-400 nm，光交联的时间为1-5 min。
9.一种弹性面料，其特征在于：包括如权利要求1至7任一项所述的聚酰胺纤维。
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