CN1654720A

CN1654720A - 高透明度有光氨纶丝及其制备方法

Info

Publication number: CN1654720A
Application number: CN 200510023545
Authority: CN
Inventors: 杨从登; 席青; 吴庆治; 费长书; 梁红军
Original assignee: Zhejiang Huafeng Spandex Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Huafeng Spandex Co Ltd
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2005-08-17

Abstract

本发明公开了一种高透明度有光氨纶丝及其制备方法，该有光氨纶丝包括聚醚二元醇、二异氰酸酯、正丁醇、混合二胺、防变黄剂、润滑解舒剂、紫外线吸收剂、防氧化剂以及单胺类、酸性物质、二甲基酰胺类组份；其制备方法是通过聚合反应而逐步得到单分子预聚物、高分子聚合物、原液，再经纺丝、后处理工序而得到高透明度有光氨纶丝(卷)。该高透明度有光氨纶丝具有高弹性、高透光度、优良的染色性能和抗老化等特点，其外观良好、性能稳定，能满足各种高级织物和高档服装面料要求，而且其制备方法工艺流程简捷、生产过程稳定、易于控制，对改善我国的纺织品结构、提高纺织品档次起到了积极而重要的作用。

Description

高透明度有光氨纶丝及其制备方法

一、技术领域

本发明涉及一种化学纤维，特别是涉及一种氨纶丝及其制备方法。

二、背景技术

氨纶是1937年德国拜耳公司第一次合成出的聚氨酯类聚合物，早期氨纶产品的性能与锦纶相近，1959年美国杜邦公司首先实现了干法纺氨纶丝的工业化生产。随着氨纶包覆纱和包芯纱技术的开发，氨纶的应用范围迅速扩大。特别是在近十几年氨纶丝在高档服装面料方面的应用，对氨纶的需求量大幅度增加，目前世界上已有十几个国家或地区实现了氨纶的工业化生产。我国氨纶丝的开发较晚，到80年代末、90年代初烟台、连云港先后从日本引进技术和设备进行生产。受生产技术和产品品质的制约，一般用于生产消光氨纶丝。而消光氨纶丝由于在弹性、染色、抗老化等理化性能上存在一定的局限性，已经远远不能满足各种高级织物和高档服装面料的要求。

现有的消光氨纶丝的配方及制造工艺中，因部分添加剂自身的性质，对产品的抗老化及染色等性能具有一定的限制，并且生产的氨纶丝缺乏透明度；反应控制剂的添加量和链增长剂的添加速度严重影响了氨纶丝的均匀度和透明度。上述工艺的不完善和生产过程控制的不严密，导致了消光丝的理化性能存在着相当的缺陷。

三、发明内容

本发明的目的在于克服上述的不足，而提供一种能提高氨纶丝弹性、染色、抗老化等理化性能的高透明度有光氨纶丝及其制备方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种高透明度有光氨纶丝，该有光氨纶丝包括聚醚二元醇、二异氰酸酯、正丁醇、混合二胺、防变黄剂、润滑解舒剂、紫外线吸收剂、防氧化剂以及单胺类、酸性物质、二甲基酰胺类组份；其中聚醚二元醇和二异氰酸酯的摩尔比为1∶(1.75-2.00)，聚醚二元醇和正丁醇的重量比为100∶(0.1-0.4)而组成预聚体PP1；预聚体PP1和混合二胺的重量比为100∶(1.5-3.5)以及适量的单胺类、酸性物质、二甲基酰胺类而组成聚合物PP2；聚合物PP2和相对于PP1重量的1.5-2.5％防变黄剂、0.1-0.2％润滑解舒剂、0.5-1.5％紫外线吸收剂和0.5-2.0％防氧化剂而组成原液PP3。

一种高透明度有光氨纶丝的制备方法，包括聚合、纺丝、后处理工序，其中聚合工序为：(1)在第一反应釜中将聚醚二元醇和二异氰酸酯按摩尔比1∶(1.75-2.00)混合，同时加入相对于聚醚二元醇重量0.1-0.4％的反应控制剂正丁醇，在搅拌机搅拌条件下，在罐外用30-50℃和60-80℃两种温度的水对第一反应釜进行轮换加热0.5-1.5小时以控制水温，约1-3个小时得到单分子预聚物PP1；然后用相对于PP1重量25-35％的溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)对PP1进行溶解，经搅拌均匀后用氮气对第一反应釜加压，以移送PP1溶液至第二反应釜；PP1溶液移送结束后，再向第一反应釜加入上述溶解溶剂量2倍的溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)，启动搅拌机清洗第一反应釜，清洗完毕后，也移送至第二反应釜；(2)在PP1溶液移送之前，先在第二反应釜中加入上述溶解溶剂量1/2倍的浸渍用溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)；然后将PP1溶液以及清洗、浸渍用溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)在第二反应釜中用搅拌机搅拌混合，并在罐外使用-10℃、浓度为50％的乙二醇水溶液进行冷却；冷却是从接受PP1溶液开始进行的，在2.5小时以内，使第二反应釜的罐内温度降至11℃以下；接着在第二反应釜中添加相对于PP1重量1.5-3.5％的扩链剂混合二胺，进行链增长反应；混合二胺的添加方式分为三个阶段，其添加量分别为84-87％、12-15％、1-4％，以控制链增长速度，而且反应温度应低于50℃，反应时间应不大于100分钟，并最终控制该聚合物粘度要高于3000Poise以上而链增长反应结束；添加扩链剂混合二胺使聚合物粘度达到目标值后，用末端终止剂单胺类物质进行终止反应，通过补加溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)调整聚合物的浓度在30-35％之间；然后待末端终止剂单胺类物质添加结束后，再加入酸性物质，以中和剩余的自由末端终止剂单胺类物质；酸性物质添加完毕后，得到反应产物——分子量分布均匀的高分子聚合物PP2，然后再将PP2向混合槽移送；(3)在混合槽内的PP2中添加相对于PP1重量的辅助添加剂1.5-2.5％防变黄剂、0.1-0.2％润滑解舒剂、0.5-1.5％紫外线吸收剂和0.5-2.0％防氧化剂，搅拌1-2小时，经搅拌混合后得到高透明度有光氨纶丝原液PP3；最后向熟化槽移送PP3，熟化时间为16-32小时；纺丝工序为：将熟化槽中的PP3通过过滤器过滤、脱泡器脱泡；在过滤器和脱泡器之间的配管上设有夹套，夹套内用30℃的热水保持循环，使PP3保持温度；通过脱泡器移送PP3到纺丝槽中储存，再通过纺丝槽泵将PP3向纺丝机移送；在纺丝机中，由纺丝齿轮泵输送PP3，并在原液管道内通过45℃热水的调节，经过滤器过滤，将PP3从喷丝板喷出，然后经过甬道出来高透明度有光氨纶丝；将该高透明度有光氨纶丝用空气喷嘴假捻进行抱合，复合成单根长丝，卷绕成高透明度有光氨纶丝卷；后处理工序：将卷绕所得的70D(Denner)以上的高透明度有光氨纶丝卷进行湿热定型处理，然后分级包装。

采用本发明后，由于改变了原氨纶丝的原料配方、聚合工艺和添加剂配方及纺丝工艺，使产出的高透明度有光氨纶丝具有高弹性、高透光度、优良的染色性能和抗老化等特点，其外观良好、性能稳定，且该制备方法工艺流程简捷、生产过程稳定、易于控制。该发明填补了国内空白，能满足各种高级织物和高档服装面料要求，对改善我国的纺织品结构、提高纺织品档次起到了积极而重要的作用。

四、具体实施方式

下面结合实施方式对本发明作进一步的详细描述。

根据聚合物结晶理论，只有非晶或无规聚合物才可能是透明的，而结晶共聚物，由于存在晶区和非晶区，光线对这两相的折射率总是不一样，因此结晶聚合物往往是不透明的。对于聚氨酯弹性纤维，由较长连续相的软段和聚集态的硬段组成，由于硬段容易形成结晶，必然影响聚氨酯弹性纤维的光学透明性，解决这个关键问题，需要从分子结构入手，在保证力学性能满足要求的基础上尽可能使硬段不能形成结晶或最大限度控制形成结晶。而普通氨纶丝是具有嵌段结构的长链线型高分子化合物制成的纤维。由于软链段在通常情况下不结晶，在室温下处于高弹态，可产生很大的伸长并具有优异的回弹性。硬链段虽分子量小，链节短，但由于链段中含有多种极性基因，分子间的氢键和结晶起着大分子链之间的物理交联作用，一方面可为软链段的大幅度伸长回弹提供必要的条件，另一方面可赋予纤维一定的强度。正是这种软硬链镶嵌共存的体系导致高弹性和强度的统一，所以氨纶丝具有优良的弹性性能。本发明高透明度有光氨纶丝是在采用氨纶丝生产传统机理的基础上，采用氨基甲酸酯含量大于85％、软链段和硬链段组成更加均匀的嵌段共聚分子结构，通过改变聚合工艺条件和添加剂的品种、改变纺丝工艺条件制造而成，除了保持消光氨纶丝的一般优点外，还具有高弹性、高透光度、优良的染色性能和抗老化等的特点。

本发明高透明度有光氨纶丝，包括聚醚二元醇、二异氰酸酯、正丁醇、混合二胺、防变黄剂、润滑解舒剂、紫外线吸收剂、防氧化剂以及单胺类、酸性物质、二甲基酰胺类组份；其中聚醚二元醇和二异氰酸酯按摩尔比(即分子数比)为1∶(1.75-2.00)，聚醚二元醇和正丁醇的重量比为100∶(0.1-0.4)而组成预聚体PP1；预聚体PP1和混合二胺的重量比为100∶(1.5-3.5)以及适量的单胺类、酸性物质、二甲基酰胺类而组成聚合物PP2；聚合物PP2和相对于PP1重量的1.5-2.5％防变黄剂、0.1-0.2％润滑解舒剂、0.5-1.5％紫外线吸收剂和0.5-2.0％防氧化剂而组成原液PP3。

所述的二甲基酰胺类可以为二甲基甲酰胺(DMF)；也可以为二甲基乙酰胺(DMAC)。

上述的高透明度有光氨纶丝的制备方法，包括聚合、纺丝、后处理工序：

(一)聚合

1、预聚合(在第一反应釜中进行)

在第一反应釜中将聚醚二元醇和二异氰酸酯按摩尔比(即分子数比)1∶(1.75-2.00)的比例混合，同时加入相对于聚醚二元醇重量0.1-0.4％的反应控制剂正丁醇，在搅拌机搅拌条件下，在罐外用30-50℃和60-80℃两种温度的水对第一反应釜进行轮换加热0.5-1.5小时以控制水温，约1-3个小时得到单分子预聚物PP1。然后用相对于PP1重量25-35％的溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)对PP1进行溶解(即控制PP1的浓度在65～75％之间)，经搅拌均匀后用氮气对第一反应釜加压，以移送PP1溶液至第二反应釜。PP1溶液移送结束后，再向第一反应釜加入上述溶解溶剂量2倍的溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)，启动搅拌机清洗第一反应釜，清洗完毕后，也移送至第二反应釜。至此，预聚合结束。

2、第二聚合(在第二反应釜中进行)

在PP1溶液移送之前，先在第二反应釜中加入上述溶解溶剂量1/2倍的浸渍用溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)。然后将PP1溶液以及清洗、浸渍用溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)在第二反应釜中用搅拌机搅拌混合，并在罐外使用-10℃、浓度为50％的乙二醇水溶液进行冷却。冷却是从接受PP1溶液开始进行的，在2.5小时以内，使第二反应釜的罐内温度降至11℃以下。

接着在第二反应釜中添加相对于PP1重量1.5-3.5％的扩链剂混合二胺，进行链增长反应。混合二胺的添加方式分为A、B、C三个阶段，其添加量分别为84-87％(A阶段)、12-15％(B阶段)、1-4％(C阶段)，以控制链增长速度，而且反应温度应低于50℃，反应时间应不大于100分钟，并最终控制该聚合物粘度要高于3000Poise以上而链增长反应结束。

添加扩链剂混合二胺使聚合物粘度达到目标值后，用末端终止剂单胺类物质进行终止反应，通过补加溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)调整聚合物的浓度在30-35％之间。然后待末端终止剂单胺类物质添加结束后，再加入酸性物质，以中和剩余的自由末端终止剂单胺类物质；酸性物质添加完毕后，得到反应产物——分子量分布均匀的高分子聚合物PP2。然后再将PP2向混合槽移送。至此，第二聚合结束。

3、在混合槽内的PP2中添加相对于PP1重量的1.5-2.5％防变黄剂、0.1-0.2％润滑解舒剂、0.5-1.5％紫外线吸收剂和0.5-2.0％防氧化剂等各类辅助添加剂，搅拌1-2小时，经搅拌混合后得到高透明度有光氨纶丝原液PP3。最后向熟化槽移送PP3，熟化时间为16-32小时。至此，聚合结束。

上述聚合的反应式为：

其中：m＝30-60，n＝1-3；

R₁：-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-；

R₂：

R₃：烷烃类。

(二)纺丝

将熟化槽中的PP3通过过滤器的过滤除去在聚合中产生的凝胶粒子和原料中混入的杂质，然后由脱泡器进行连续脱泡。在过滤器和脱泡器之间的配管上设有夹套，夹套内用30℃的热水保持循环，使PP3保持温度。通过脱泡器移送PP3到纺丝槽中储存，再通过纺丝槽泵将PP3向纺丝机移送。在纺丝机中，由纺丝齿轮泵输送PP3，并在原液管道内通过45℃热水的调节，经过滤器过滤，将PP3从喷丝板喷出。然后经过甬道出来高透明度有光氨纶丝。

将该高透明度有光氨纶丝用空气喷嘴假捻进行抱合，复合成单根长丝，卷绕成高透明度有光氨纶丝卷。根据单根长丝数量多少，通过假捻器得到15D-840D(Denner)等不同旦数的高透明度有光氨纶丝卷。

(三)后处理

将卷绕所得的70D(Denner)以上的高透明度有光氨纶丝卷进行湿热定型处理，然后分级包装。

Claims

1、一种高透明度有光氨纶丝，其特征在于：该有光氨纶丝包括聚醚二元醇、二异氰酸酯、正丁醇、混合二胺、防变黄剂、润滑解舒剂、紫外线吸收剂、防氧化剂以及单胺类、酸性物质、二甲基酰胺类组份；其中聚醚二元醇和二异氰酸酯的摩尔比为1∶(1.75-2.00)，聚醚二元醇和正丁醇的重量比为100∶(0.1-0.4)而组成预聚体PP1；预聚体PP1和混合二胺的重量比为100∶(1.5-3.5)以及适量的单胺类、酸性物质、二甲基酰胺类而组成聚合物PP2；聚合物PP2和相对于PP1重量的1.5-2.5％防变黄剂、0.1-0.2％润滑解舒剂、0.5-1.5％紫外线吸收剂和0.5-2.0％防氧化剂而组成原液PP3。

2、如权利要求1所述的高透明度有光氨纶丝，其特征在于：所述的二甲基酰胺类为二甲基甲酰胺(DMF)。

3、如权利要求1所述的高透明度有光氨纶丝，其特征在于：所述的二甲基酰胺类为二甲基乙酰胺(DMAC)。

4、如权利要求1至3中所述的任何一种高透明度有光氨纶丝的制备方法，包括聚合、纺丝、后处理工序，其特征在于：所述的聚合工序为：(1)在第一反应釜中将聚醚二元醇和二异氰酸酯按摩尔比1∶(1.75-2.00)混合，同时加入相对于聚醚二元醇重量0.1-0.4％的反应控制剂正丁醇，在搅拌机搅拌条件下，在罐外用30-50℃和60-80℃两种温度的水对第一反应釜进行轮换加热0.5-1.5小时以控制水温，约1-3个小时得到单分子预聚物PP1；然后用相对于PP1重量25-35％的溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)对PP1进行溶解，经搅拌均匀后用氮气对第一反应釜加压，以移送PP1溶液至第二反应釜；PP1溶液移送结束后，再向第一反应釜加入上述溶解溶剂量2倍的溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)，启动搅拌机清洗第一反应釜，清洗完毕后，也移送至第二反应釜；(2)在PP1溶液移送之前，先在第二反应釜中加入上述溶解溶剂量1/2倍的浸渍用溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)；然后将PP1溶液以及清洗、浸渍用溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)在第二反应釜中用搅拌机搅拌混合，并在罐外使用-10℃、浓度为50％的乙二醇水溶液进行冷却；冷却是从接受PP1溶液开始进行的，在2.5小时以内，使第二反应釜的罐内温度降至11℃以下；接着在第二反应釜中添加相对于PP1重量1.5-3.5％的扩链剂混合二胺，进行链增长反应；混合二胺的添加方式分为三个阶段，其添加量分别为84-87％、12-15％、1-4％，以控制链增长速度，而且反应温度应低于50℃，反应时间应不大于100分钟，并最终控制该聚合物粘度要高于3000Poise以上而链增长反应结束；添加扩链剂混合二胺使聚合物粘度达到目标值后，用末端终止剂单胺类物质进行终止反应，通过补加溶剂二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)调整聚合物的浓度在30-35％之间；然后待末端终止剂单胺类物质添加结束后，再加入酸性物质，以中和剩余的自由末端终止剂单胺类物质；酸性物质添加完毕后，得到反应产物——分子量分布均匀的高分子聚合物PP2，然后再将PP2向混合槽移送；(3)在混合槽内的PP2中添加相对于PP1重量的辅助添加剂1.5-2.5％防变黄剂、0.1-0.2％润滑解舒剂、0.5-1.5％紫外线吸收剂和0.5-2.0％防氧化剂，搅拌1-2小时，经搅拌混合后得到高透明度有光氨纶丝原液PP3；最后向熟化槽移送PP3，熟化时间为16-32小时；所述的纺丝工序为：将熟化槽中的PP3通过过滤器过滤、脱泡器脱泡；在过滤器和脱泡器之间的配管上设有夹套，夹套内用30℃的热水保持循环，使PP3保持温度；通过脱泡器移送PP3到纺丝槽中储存，再通过纺丝槽泵将PP3向纺丝机移送；在纺丝机中，由纺丝齿轮泵输送PP3，并在原液管道内通过45℃热水的调节，经过滤器过滤，将PP3从喷丝板喷出，然后经过甬道出来高透明度有光氨纶丝；将该高透明度有光氨纶丝用空气喷嘴假捻进行抱合，复合成单根长丝，卷绕成高透明度有光氨纶丝卷；所述的后处理工序：将卷绕所得的70D(Denner)以上的高透明度有光氨纶丝卷进行湿热定型处理，然后分级包装。