專利名稱：一種適合低溫定形的聚氨酯彈性纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合低溫定形的聚氨酯彈性纖維的制備方法，具體的是提供一種在定形溫度170°C以下具有較高熱定形效率的聚氨酯彈性纖維的制備方法，屬于一種高分子材料制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚氨酯彈性纖維具有回彈性高、斷裂強(qiáng)度大、斷裂伸長率高等特點(diǎn)，而廣泛用于多種領(lǐng)域中。隨著其用途的不斷擴(kuò)大，客戶對彈性纖維的要求也越來越高。通常情況下，聚氨酯彈性纖維在后處理過程中會(huì)在高溫下(190°C左右)進(jìn)行熱定形，而高溫會(huì)導(dǎo)致熱敏性纖維發(fā)生熱降解，如尼龍、羊毛、聚丙烯、人造絲、棉紗等。當(dāng)羊毛、棉紗、尼龍混合織物需要在較低溫度下進(jìn)行熱定形，而織物不能達(dá)到適當(dāng)和有效地?zé)岫ㄐ巍榱朔乐垢邷亟到獾陌l(fā)生和織物沒有有效的定形而使織物的舒適度變差，目前很多研究機(jī)構(gòu)都在研究如何在較低的溫度下對聚氨酯彈性纖維進(jìn)行熱定形。目前已有較多的相關(guān)報(bào)道，美國專利5539037公開在低濃度堿金屬羧酸鹽和硫氰酸鹽來增加其熱定形效率，但在后續(xù)加工中該鹽容易分解而降低其效果。美國專利6403682B1公開使用一種包含季胺的添加劑來提高熱定形，但該方法的定形溫度偏高，無法滿足含羊毛的彈性纖維的定形溫度。美國專利5000899和5948875公開使用2-甲基-1，5-戊二胺作為擴(kuò)鏈劑增加聚氨酯彈性纖維的熱定形效率。專利CN1273510C公布使用鄰位取代二異氰酸酯和較大分子二胺的擴(kuò)鏈劑，提高熱定形效率。專利00816584.X公開使用共聚亞烷基醚中含加入部分四亞甲基醚或1，2-亞丙基醚來提高熱定形效率。日本專利JP08-020625、JP08-176268和美國專利3631138、5879799都公開了使用不同量的2，4’ -MDI,提高熱定形效率。但這些專利的定形效率較好的溫度都在170°C左右或以上，無法滿足一些需要更低溫度定形的熱敏性纖維的要求，并且沒有公開使用擴(kuò)鏈劑N-甲基乙二胺、N-乙基乙二胺、N-異丙基-1,3-丙二胺。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提供一種適合低溫定形的聚氨酯彈性纖維的制備方法。技術(shù)方案:本發(fā)明的一種適合低溫定形的聚氨酯彈性纖維的制備方法包括以下步驟:a).聚四亞甲基醚二醇PTMG與4，4-二苯基甲烷MDI在溶劑N，N-二甲基乙酰胺DMAC中反應(yīng)，制備預(yù)聚體溶液；b).在預(yù)聚體溶液冷卻至8 15°C后，向預(yù)聚體溶液中加入擴(kuò)鏈劑和反應(yīng)控制劑的DMAC溶液進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，得到高分子量的聚合物溶液；

c).向得到的高分子量聚合物溶液中加入防變黃劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、潤滑疏解劑，充分混合均勻，制備聚氨酯紡絲原液；d).將所制備聚氨酯紡絲原液通過干法紡絲得到聚氨酯彈性纖維。所述的MDI與PTMG的摩爾比為1.8:1 2.2:1。所述的擴(kuò)鏈劑包括兩部分，第一部分包括N-甲基乙二胺、N-乙基乙二胺、N-異丙基-1，3-丙二胺的一種或多種，該含量為擴(kuò)鏈劑總摩爾數(shù)的20% 80% ;所述的擴(kuò)鏈劑的第二部分包括乙二胺、1，2-丙二胺、1，3-丙二胺、己二胺或2-甲基戊二胺中的一種或多種。所述反應(yīng)控制劑包括二乙胺和單乙醇胺的一種或兩種的混合物，其添加量為聚四亞甲基醚二醇PTMG的0.2wt% 0.8wt%。有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的聚氨酯彈性纖維與熱敏性纖維交織，可以在比170°C更低的溫度下進(jìn)行熱定形，而且具有優(yōu)異的熱定形效率，拓寬氨綸應(yīng)用領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用至少含有20摩爾％ 80摩爾％的N-甲基乙二胺、N-乙基乙二胺、N-異丙基-1，3-丙二胺一種或多種的擴(kuò)鏈劑來制備適合在定形溫度170°C以下，并且具有較高定形效率的聚氨酯彈性纖維。本發(fā)明提供的方法如下:I聚四亞甲基醚二醇(PTMG)與4，4_ 二苯基甲烷(MDI)在溶劑N，N- 二甲基甲酰胺(DMAC)中反應(yīng)，制備預(yù)聚體溶液；所述的反應(yīng)溫度38 50°C ;所述的反應(yīng)時(shí)間60 180min ；所述的MDI與PTMG的摩爾比為1.8:1 2.2:1。2在預(yù)聚體溶液冷卻至8 15°C后，加入擴(kuò)鏈劑和反應(yīng)控制劑的DMAC溶液進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，得到高分子量的聚合物溶液；所述的擴(kuò)鏈劑包括N-甲基乙二胺、N-乙基乙二胺、N-異丙基-1，3-丙二胺的一種或多種，其含量為擴(kuò)鏈劑的20摩爾％ 80摩爾％。所述的擴(kuò)鏈劑還包括乙二胺、1，2-丙二胺、1，3-丙二胺、己二胺或2-甲基戊二胺中的一種或多種；所述的胺類反應(yīng)控制劑二乙胺和單乙醇胺的一種或兩種，其添加量為PTMG的
0.2wt% 0.8wt%0所述的擴(kuò)鏈劑和胺類反應(yīng)控制劑的DMAC溶液，其濃度為3 9wt%。3向得到的高分子量聚合物溶液中加入防變黃劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、潤滑疏解劑，充分混合均勻，制備聚氨酯紡絲原液；所述的防變黃劑為雙(N，N-二甲基酰肼氨基，4-苯基)甲燒，生產(chǎn)商:臺(tái)灣雙鍵，其用量為聚合物量的0.2wt% 1.5wt%。所述的抗氧化劑為三聚異氰酸，生產(chǎn)商:臺(tái)灣氰特，其用量為聚合物量的
0.5wt% 1.5wt%0所述的抗紫外線吸收劑為2- (2’ -羥基-3’，5’ - 二叔戊基)-苯并三唑，生產(chǎn)商:臺(tái)灣雙鍵，其用量為聚合物量的0.lwt% 1.0wt%。所述的潤滑疏解劑為硬脂酸鎂，生產(chǎn)商:日本油脂，其用量為聚合物量的0.lwt% 1.0wt%o所述的聚氨酯紡絲原液粘度為3000-10000piOSe。所述的聚氨酯紡絲原液濃度為28 40%4將所制備聚氨酯紡絲原液通過干法紡絲得到聚氨酯彈性纖維。所述的干紡紡絲甬道溫度為245 260°C ；所述干紡紡絲速度為500 1000m/min,優(yōu)選600 800m/min。下面用實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明其生產(chǎn)過程，但這些實(shí)施例不得理解為任何意義上的對本發(fā)明的限制。實(shí)施例1:
在裝有攪拌器的反應(yīng)釜中加入9.0kg數(shù)均分子量為1810的PTMG與5.5kgDMAC混合，加入2.486kg的MDI，反應(yīng)聚合135min后，然后加入12.8kgDMAC調(diào)解預(yù)聚物濃度。然后加入含有84.8g (0.962mol)的N-乙基乙二胺、231g (3.850mol)的乙二胺和23.4g的二乙胺的DMAC溶液進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，最后加入0.7重量％防變黃劑、1.0重量％抗氧化劑、0.35重量％紫外線吸收劑、0.3重量％潤滑疏解劑得到紡絲原液，其原液濃度為35%，經(jīng)熟化、脫泡、過濾后通過干法紡絲形成氨綸絲。干法紡絲紡成20D (Denier)的聚氨酯彈性纖維。然后檢測其熱定形效率。熱定形效率檢測方式:將聚氨酯彈性纖維牽伸100% (從150mm到300mm)后，在150°C下干熱定形I分鐘，然后將纖維冷卻至室溫，測量其纖維長度，并根據(jù)下列公式計(jì)算其熱定形效率:熱定形效率(％)={(熱定形后的長度-初始長度)/ (牽伸后的長度-初始長度)}*100%
實(shí)施例2根據(jù)實(shí)施例1所述的同樣方法制備聚氨酯彈性纖維，不同之處在于加入有212.1g(2.406mol)的N-乙基乙二胺、144.4g (2.406mol)的乙二胺和23.4g的二乙胺的DMAC溶液進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)。實(shí)施例3根據(jù)實(shí)施例1所述的同樣方法制備聚氨酯彈性纖維，不同之處在于加入有339.4g(3.850mol)的N-乙基乙二胺、57.7g (0.962mol)的乙二胺和23.4g的二乙胺的DMAC溶液進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)。實(shí)施例4根據(jù)實(shí)施例1所述的同樣方法制備聚氨酯彈性纖維，不同之處在于加入有212.1g(2.406mol)的 N-乙基乙二胺、72.2g (1.203mol)的乙二胺、89g (1.203mol) 1、2_ 丙二胺和23.4g的二乙胺的DMAC溶液進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)。實(shí)施例5至8和對比例I至3根據(jù)實(shí)施例1所述的同樣方法制備聚氨酯彈性纖維，不同之處在于如表I所示的MD I/PTMG摩爾比和擴(kuò)鏈劑的摩爾百分比(mol%)和種類發(fā)生了變化。表1:
權(quán)利要求
1.一種適合低溫定形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 a).聚四亞甲基醚二醇PTMG與4，4-二苯基甲烷MDI在溶劑N，N- 二甲基乙酰胺DMAC中反應(yīng)，制備預(yù)聚體溶液； b).在預(yù)聚體溶液冷卻至8 15°C后，向預(yù)聚體溶液中加入擴(kuò)鏈劑和反應(yīng)控制劑的DMAC溶液進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，得到高分子量的聚合物溶液； c).向得到的高分子量聚合物溶液中加入防變黃劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、潤滑疏解劑，充分混合均勻，制備聚氨酯紡絲原液； d).將所制備聚氨酯紡絲原液通過干法紡絲得到聚氨酯彈性纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種適合低溫定形的聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征在于所述的MDI與PTMG的摩爾比為I. 8:1 2. 2:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種適合低溫定形的聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征在于所述的擴(kuò)鏈劑包括兩部分，第一部分包括N-甲基乙二胺、N-乙基乙二胺、N-異丙基-1，3-丙二胺的一種或多種，該含量為擴(kuò)鏈劑總摩爾數(shù)的20% 80% ;所述的擴(kuò)鏈劑的第二部分包括乙二胺、1，2-丙二胺、1，3-丙二胺、己二胺或2-甲基戊二胺中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種適合低溫定形的聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征在于所述反應(yīng)控制劑包括二乙胺和單乙醇胺的一種或兩種的混合物，其添加量為聚四亞甲基醚二醇 PTMG 的 O. 2wt% O. 8wt%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適合低溫定形的聚氨酯彈性纖維的制備方法，采用含量為為擴(kuò)鏈劑的20摩爾%～80摩爾%的N-甲基乙二胺、N-乙基乙二胺、N-異丙基-1，3-丙二胺的一種或多種，其中所述的擴(kuò)鏈劑還包括乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、己二胺或2-甲基戊二胺中的一種或多種。該方法制備的聚氨酯彈性纖維在定形溫度170℃以下具有優(yōu)異的熱定形效率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的聚氨酯彈性纖維與熱敏性纖維交織，可以在比170℃更低的溫度下進(jìn)行熱定形，而且具有優(yōu)異的熱定形效率，拓寬氨綸應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)D01D5/04GK103255500SQ20131021195
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月30日
發(fā)明者李建通, 梁紅軍, 邵曉林, 馮益虎, 許圖遠(yuǎn), 吳國華 申請人:浙江華峰氨綸股份有限公司