具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法。1)將組分a與低聚多元醇混合，攪拌均勻，形成穩定的混合物；所述組分a由非離子表面活性劑和有機溶劑組成；2)在上述混合物中加入二異氰酸酯，進行充分反應，得到異氰酸根封端的預聚物溶液；3)采用混合胺溶液對預聚物進行擴鏈反應，生成聚氨酯原液；4)向聚氨酯原液中添加組分b，攪拌熟化后得到紡絲原液；所述組分b由非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑和有機溶劑組成；5)將紡絲原液進行干法紡絲制得所述的聚氨酯彈性纖維。本發明制備的聚氨酯彈性纖維具有高的斷裂強度和斷裂伸長率，因此本發明的方法可滿足高速度紡絲工藝的要求，并能顯著提高生產效率。
【專利說明】具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備技術，還涉及一種提高聚氨酯彈性纖維彈性性能的方法，屬于聚氨酯彈性纖維【技術領域】。更具體地，本發明涉及通過加入表面活性劑制得具有優異彈性性能的聚氨酯彈性纖維，可滿足高速度紡絲工藝的要求。
【背景技術】
[0002]聚氨酯彈性纖維具有優異的拉升強度、高的斷裂伸長和彈性回復率，廣泛應用于針織和機織等彈性織物中。隨著社會的發展和市場競爭的加劇，人們也在追求更高的生產效率和產能，并可降低成本。為了滿足上述要求，一方面可以適當縮短聚合時間；另一方面可以提高紡絲速度，而紡絲速度的提高勢必引起聚氨酯彈性纖維彈性性能的下降。因此開發出能提高聚氨酯彈性纖維斷裂強度和斷裂伸長的技術對高速紡絲就顯得尤為必要。
[0003]聚氨酯硬段的的苯環、脲基和氨基甲酸酯極性強、內聚能高，易形成分子間或分子內的物理交聯，使聚氨酯原液體系的粘度升高，并會產生部分凝膠，不利于后期的成型加工。高的生產效率一般需要高的濃度，因此其對生產技術的要求更高，在較高的濃度下，原液的穩定性也會變差，內聚能超過了極限值，當提高了紡絲速度，原液經過噴絲板的時間又縮短，原液體系的內聚能來不及有效釋放，從而在噴絲板出口處使絲條發生內聚力切斷，形成斷絲，降低了可紡性。同時，紡絲速度的提高會使得聚氨酯絲條的結晶性、取向度增加，導致纖維的彈性功能受損，影響產品質量。
[0004]表面活性劑是一類具有兩親分子結構的物質，能改善溶液體系的界面狀態和理化性質，由于表面活性劑的均化和助溶作用，使聚氨酯原液微觀結構的均勻性提高，消除原液的不穩定性，適當降低內聚能。同時，表面活性劑在聚氨酯原液中的使用可使原液在噴絲板壁的粘連漫流，以及在噴絲板出口處的擠出脹大現象均有所改善，提高了原液的可紡性能。但是，當單一使用某種或某類表面活性劑時，其用量較大，會導致表面活性劑與原液相容性變差，損害可紡性和纖維力學性能。即使是用量較少，在一般的工藝條件下，單一表面活性劑的使用對纖維彈性性能的改善效果也并不明顯。
【發明內容】
[0005]技術問題:為了解決【背景技術】中存在的問題，本發明的目的是提供一種具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法，首先通過原位添加表面活性劑，然后在原液中再添加表面活性劑的復配體系來提供一種具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法。根據本發明的工藝方法制得的聚氨酯彈性纖維具有高的斷裂強度和斷裂伸長率，適合高速度紡絲工藝的要求，且能縮短聚合反應的時間，明顯提高生產效率。
[0006]技術方案:本發明提供了一種具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法，其包括以下步驟:
[0007]I)將組分a加入到低聚物多元醇中，通過強力機械攪拌進行充分混合，形成穩定的混合物體系；
[0008]2)在上述體系中加入二異氰酸酯，在25~55°C的條件下反應60~120min，得到具有異氰酸根封端的預聚物溶液；
[0009]3)將得到的預聚物溶液冷卻至3~25°C后，加入混合胺溶液進行擴鏈反應，生成聚氨酯原液；
[0010]4)向上述聚氨酯原液中添加組分b、抗氧劑、紫外線吸收劑、防黃劑、潤滑劑、染色助劑充分攪拌混合，熟化后得到紡絲原液；
[0011]5)將上述紡絲原液進行干法紡絲，即得到聚氨酯彈性纖維；
[0012]其中:組分a由具有通式I結構的非離子表面活性劑和有機溶劑組成，且式中札、R2> R3為碳數為I~16的直鏈、支鏈或環狀烷基；
[0013]
【權利要求】
1.一種具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 1)將組分a加入到低聚物多元醇中，通過強力機械攪拌進行充分混合，形成穩定的混合物體系； 2)在上述體系中加入二異氰酸酯，在25~55°C的條件下反應60~120min，得到具有異氰酸根封端的預聚物溶液； 3)將得到的預聚物溶液冷卻至3~25°C后，加入混合胺溶液進行擴鏈反應，生成聚氨酯原液； 4)向上述聚氨酯原液中添加組分b、抗氧劑、紫外線吸收劑、防黃劑、潤滑劑、染色助劑充分攪拌混合，熟化后得到紡絲原液； 5)將上述紡絲原液進行干法紡絲，即得到聚氨酯彈性纖維； 其中:組分a由具有通式I結構的非離子表面活性劑和有機溶劑組成，且式中R1、R2、R3為碳數為I~16的直鏈、支鏈或環狀烷基；
2.根據權利要求1所述的具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征在于所述的組分a中非離子表面活性劑在聚氨酯彈性纖維中的質量百分比為0.005%~0.02%;組分b中非離子表面活性劑與陰離子表面活性劑的質量比為1:1~4: 1，二者總量在聚氨酯彈性纖維中的質量百分比為0.03%~1.5%。
3.根據權利要求1所述的具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征在于:所述的低聚物多元醇為分子量為1000~3000的聚四亞甲基醚二醇或聚丙二醇，亦或是兩者的混合物。
4.根據權利要求1所述的具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征在于:所述的二異氰酸酯為4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯或2，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯，亦或是兩者的混合物，且二異氰酸酯與低聚物多元醇的摩爾比為1: 1.6~1: 2.2。
5.根據權利要求1所述的具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征在于:所述的混合胺溶液由擴鏈劑、鏈終止劑和有機溶劑組成，其中擴鏈劑與鏈終止劑的摩爾比為2: I~25: I，擴鏈劑為無支鏈擴鏈劑乙二胺、1,3-丙二胺或1,4-丁二胺中的一種或幾種，鏈終止劑為選自二乙胺、乙醇胺或二異丙胺或二丁胺中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征在于:所述的擴鏈劑為無支鏈擴鏈劑與帶支鏈擴鏈劑的混合物，其中無支鏈擴鏈劑占擴鏈劑總摩爾量的80%~99%，帶支鏈擴鏈劑占擴鏈劑總摩爾量的1%~20%，帶支鏈擴鏈劑為1，2-丙二胺或2-甲基戊二胺或N-乙基乙二胺中的一種或幾種。
7.根據權利要求1所述的具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征在于:所述的聚氨酯彈性纖維的紡絲原液的固含量為30wt%~ 45wt%。
8.根據權利 要求1所述的具有高生產效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征在于:所述的有機溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺或N，N- 二甲基乙酰胺。
【文檔編號】C08G18/66GK103993379SQ201410223739
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月22日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】費長書, 陳厚翔, 梁紅軍, 許圖遠, 邵曉林, 毛植森, 席青 申請人:浙江華峰氨綸股份有限公司