本發明屬于高分子復合材料領域,具體涉及一種高牽伸氨綸纖維及其制備方法。
背景技術:
1、氨綸纖維具有高度彈性,其軟段與硬鏈段連接在一起而增強其特性,主要用于內衣、運動服裝等面料上面。由于氨綸纖維市場需求的增大以及人們對舒適性的高要求,一些生產廠家通過提高紡絲速度來降低生產成本,但這會是氨綸的性能降低,還有一些生產廠家通過下道織布過程中提高氨綸的送紗量,降低氨綸的牽伸,以提高面料的柔軟性,但是會導致使用成本上升。
2、針對上述問題,例如中國專利cn101736435a公開了一種軟氨綸的生產方法,通過使用分子量大于3000并且帶有側基的聚合多元醇來制備伸長更高、應力更低的氨綸纖維,但其斷裂強力明顯下降,這樣會導致氨綸纖維在后道應用中發生斷絲的現象。此研究涉及了高牽伸氨綸的制備方法,但仍存在一定的不足。
3、因此,現有技術亟需一種能夠生產高牽伸氨綸纖維的技術,以便更好的工業化生產。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種高牽伸氨綸纖維及其制備方法,以解決現有問題,既滿足氨綸纖維的使用成本,又滿足其高牽伸的要求。
2、為解決上述技術問題,本發明具體提供下述技術方案:
3、一種高牽伸氨綸纖維的制備方法,包括:
4、由聚四氫呋喃醚二醇和二苯甲烷-4,4'二異氰酸酯反應制成預聚物,然后與非質子極性溶劑混合形成預聚物溶液;
5、接著將擴鏈劑和鏈終止劑加入預聚物溶液中反應得到聚氨酯脲溶液,然后加入添加劑進行熟化,并通過干法紡絲得到氨綸纖維;擴鏈劑為乙二胺、1,2-丙二胺、n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸鈉和1,2-環己二胺,鏈終止劑為二乙胺;n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸鈉分子中不僅含有可與異氰酸酯基團反應的伯氨基和仲氨基,氨基與異氰酸酯基團反應生成脲,還有強親水性基團磺酸根,1,2-環己二胺也可以與聚合物反應,調整聚合物的分子量,同時具有低粘度,可以改善紡絲液的流動性,改善紡絲過程中的粘度,使聚氨酯脲溶液更加均勻穩定,從而提高紡絲效果和氨綸纖維的性能。
6、優選地,聚四氫呋喃醚二醇和二苯甲烷-4,4'-二異氰酸酯以質量比為1:0.2-0.3的比例混合。
7、優選地,非質子極性溶劑為二甲基乙酰胺,聚四氫呋喃醚二醇的量與二甲基乙酰胺加入預聚物中的量的質量比為1:1.5-1.8;添加劑包括防黃劑和抗氧化劑,聚氨酯脲溶液的質量與添加劑的質量比為1:0.005-0.03;。
8、優選地,聚四氫呋喃醚二醇的量與乙二胺加入預聚物溶液中的量的質量比為1:0.01-0.03,聚四氫呋喃醚二醇的量與1,2-丙二胺加入預聚物溶液中的量的質量比為1:0.0002-0.001。
9、優選地,聚四氫呋喃醚二醇的量與n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸鈉加入預聚物中的量的質量比為1:0.01-0.02,聚四氫呋喃醚二醇的量與1,2-環己二胺加入預聚物中的量的質量比為1:0.0005-0.002.
10、優選地,聚四氫呋喃醚二醇的量與二乙胺加入預聚物溶液中的量的質量比為1:0.003-0.006。
11、優選地,預聚物反應中反應溫度為60-90?℃,反應時間為1-2.5?h,擴鏈反應前預聚物冷卻溫度為5-25?℃,氨綸紡絲原液熟化溫度為55-85?℃,熟化時間為15-30?h。
12、優選地,本發明公開了一種高牽伸氨綸纖維,包括上述方法制備得到的高牽伸氨綸纖維。
13、優選地,本發明公開了一種服裝,包括上述的高牽伸氨綸纖維。
14、一種高牽伸氨綸纖維的制備方法,包括如下步驟:
15、s1:將聚四氫呋喃醚二醇和二苯甲烷-4,4'二異氰酸酯在60-90?℃混合反應1-2.5h得到預聚物。然后向預聚物中加入二甲基乙酰胺非質子極性溶劑,使預聚物完全溶解,獲得預聚物溶液。
16、s2:待s1得到的預聚物溶液冷卻至5-25?℃后,加入乙二胺、1,2-丙二胺、n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸鈉、1,2-環己二胺和二乙胺進行擴鏈反應和鏈終止反應,得到聚氨酯脲溶液。接著將添加劑加入得到的聚氨酯脲溶液中,混合獲得氨綸紡絲原液。然后將氨綸紡絲原液在55-85?℃熟化15-30?h。
17、s3:將s2得到的氨綸紡絲原液采用干法紡絲技術制備得到氨綸纖維。
18、優選地,在上述技術方案中,s1中聚四氫呋喃醚二醇和二苯甲烷-4,4'-二異氰酸酯以質量比為1:0.2-0.3的比例混合,聚四氫呋喃醚二醇的量與二甲基乙酰胺加入預聚物中的量的質量比為1:1.5-1.8。
19、優選地,在上述技術方案中,s1中聚四氫呋喃醚二醇的量與乙二胺加入預聚物溶液中的量的質量比為1:0.01-0.03,聚四氫呋喃醚二醇的量與1,2-丙二胺加入預聚物溶液中的量的質量比為1:0.0002-0.001。
20、優選地,在上述技術方案中,聚四氫呋喃醚二醇的量與n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸鈉加入預聚物中的量的質量比為1:0.01-0.02,聚四氫呋喃醚二醇的量與1,2-環己二胺加入預聚物中的量的質量比為1:0.0005-0.002,聚四氫呋喃醚二醇的量與二乙胺加入預聚物溶液中的量的質量比為1:0.003-0.006。
21、優選地,在上述技術方案中,s2中添加劑包括防黃劑和抗氧化劑,聚氨酯脲溶液的質量與添加劑的質量比為1:0.005-0.03。
22、優選地,在本發明一優選實施方式中,高牽伸氨綸纖維的制備為:首先將聚四氫呋喃醚二醇和二苯甲烷-4,4'二異氰酸酯在60-90?℃混合反應1-2.5?h得到預聚物。然后向預聚物中加入二甲基乙酰胺非質子極性溶劑,使預聚物完全溶解,獲得預聚物溶液。待預聚物溶液冷卻至5-25?℃后,加入乙二胺、1,2-丙二胺、n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸鈉、1,2-環己二胺和二乙胺進行擴鏈反應和鏈終止反應,得到聚氨酯脲溶液。接著將添加劑加入得到的聚氨酯脲溶液中,混合獲得氨綸紡絲原液。然后將氨綸紡絲原液在55-85?℃熟化15-30h。將氨綸紡絲原液采用干法紡絲技術制備得到氨綸纖維。
23、優選地,聚四氫呋喃醚二醇和二苯甲烷-4,4'-二異氰酸酯以質量比為1:0.2-0.3的比例混合,聚四氫呋喃醚二醇的量與二甲基乙酰胺加入預聚物中的量的質量比為1:1.5-1.8。聚四氫呋喃醚二醇的量與乙二胺加入預聚物溶液中的量的質量比為1:0.01-0.03,聚四氫呋喃醚二醇的量與1,2-丙二胺加入預聚物溶液中的量的質量比為1:0.0002-0.001,聚四氫呋喃醚二醇的量與n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸鈉加入預聚物中的量的質量比為1:0.01-0.02,聚四氫呋喃醚二醇的量與1,2-環己二胺加入預聚物中的量的質量比為1:0.0005-0.002,聚四氫呋喃醚二醇的量與二乙胺加入預聚物溶液中的量的質量比為1:0.003-0.006。添加劑包括防黃劑hn-150和抗氧化劑ao-80,聚氨酯脲溶液的質量與添加劑的質量比為1:0.005-0.03,防黃劑hn-150加入聚氨酯脲溶液的量與抗氧化劑ao-80加入聚氨酯脲溶液的量的質量比為1:0.5-2。
24、更優選地,本發明在制備高牽伸氨綸纖維時,在使用乙二胺、1,2-丙二胺、二乙胺、n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸鈉和1,2-環己二胺的基礎上,還可以加入3-乙氧基-1,2-丙二醇,3-乙氧基-1,2-丙二醇可以與異氰酸酯基團反應,增強了交聯結構,同時3-乙氧基-1,2-丙二醇可能影響了分子鏈,從而提高了紡絲原液的的可紡性,氨綸纖維性能進一步提高。
25、優選地,聚四氫呋喃醚二醇的量與3-乙氧基-1,2-丙二醇的量的質量比為1:0.1-0.6。
26、優選地,在本發明一優選實施方式中,高牽伸氨綸纖維的制備為:首先將聚四氫呋喃醚二醇、二苯甲烷-4,4'二異氰酸酯和3-乙氧基-1,2-丙二醇在60-90?℃混合反應1-2.5h得到預聚物。然后向預聚物中加入二甲基乙酰胺非質子極性溶劑,使預聚物完全溶解,獲得預聚物溶液。待預聚物溶液冷卻至5-25?℃后,加入乙二胺、1,2-丙二胺、n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸鈉、1,2-環己二胺和二乙胺進行擴鏈反應和鏈終止反應,得到聚氨酯脲溶液。接著將添加劑加入得到的聚氨酯脲溶液中,混合獲得氨綸紡絲原液。然后將氨綸紡絲原液在55-85?℃熟化15-30?h。將氨綸紡絲原液采用干法紡絲技術制備得到氨綸纖維。
27、優選地,聚四氫呋喃醚二醇和二苯甲烷-4,4'-二異氰酸酯以質量比為1:0.2-0.3的比例混合,聚四氫呋喃醚二醇的量與3-乙氧基-1,2-丙二醇的量的質量比為1:0.1-0.6。聚四氫呋喃醚二醇的量與二甲基乙酰胺加入預聚物中的量的質量比為1:1.5-1.8。聚四氫呋喃醚二醇的量與乙二胺加入預聚物溶液中的量的質量比為1:0.01-0.03,聚四氫呋喃醚二醇的量與1,2-丙二胺加入預聚物溶液中的量的質量比為1:0.0002-0.001,聚四氫呋喃醚二醇的量與n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸鈉加入預聚物中的量的質量比為1:0.01-0.02,聚四氫呋喃醚二醇的量與1,2-環己二胺加入預聚物中的量的質量比為1:0.0005-0.002,聚四氫呋喃醚二醇的量與二乙胺加入預聚物溶液中的量的質量比為1:0.003-0.006。添加劑包括防黃劑hn-150和抗氧化劑ao-80,聚氨酯脲溶液的質量與添加劑的質量比為1:0.005-0.03,防黃劑hn-150加入聚氨酯脲溶液的量與抗氧化劑ao-80加入聚氨酯脲溶液的量的質量比為1:0.5-2。
28、優選地,本發明還提供了一種高牽伸氨綸纖維,由上述制備方法制備得到。
29、本發明與現有技術相比較具有如下有益效果:
30、本發明通過預聚反應,預聚物溶解,擴鏈反應和鏈終止反應得到氨綸紡絲原液,并采用干法紡絲法獲得氨綸纖維。乙二胺、1,2-丙二胺、n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸鈉、1,2-環己二胺和二乙胺進行擴鏈反應和鏈終止反應提高了氨綸纖維性能,在此基礎上又加入3-乙氧基-1,2-丙二醇參與反應,獲得了具有良好斷裂性能和回彈性能的氨綸纖維。