一种具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法技术

技术编号:17794820 阅读:45 留言:0更新日期:2018-04-25 18:15
本发明专利技术公开了一种具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法。通过调节皮、芯层纺丝液助剂的种类与含量,使助剂在皮层富集,达到增强纤维环境耐受性,改变纤维表面性质,降低助剂使用成本的目的。皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备的关键在于:1),制备聚氨基甲酸酯‑聚脲的N,N‑二甲基乙酰胺溶液,熟化后得到芯层纺丝液,借助喷丝板进行喷丝拉伸、经第一甬道内高温干燥,制备芯层聚氨酯弹性纤维;2),取部分上述聚氨基甲酸酯‑聚脲溶液,加入增强纤维环境耐受性、或改变纤维表面性质助剂,制备皮层纺丝液,将皮层纺丝液通过特殊结构涂覆装置涂覆于芯层纤维表面,经第二甬道高温干燥,再经上油、卷绕成型得到皮芯结构聚氨酯弹性纤维。

Preparation method of polyurethane elastic fiber with skin core structure

The invention discloses a preparation method of polyurethane elastic fiber with skin core structure. By adjusting the types and contents of the additives in the leather and core spinning liquid, the additives can be enriched in the cortex to enhance the tolerance of the fiber environment, change the properties of the fiber surface, and reduce the cost of the use of the auxiliaries. The key of the preparation of the polyurethane elastic fiber is as follows: 1) the preparation of N, N, methyl acetamide solution of polycarbamate polyurea, the core layer spinning solution after curing, and the preparation of the core layer polyamine elastic fiber by the spinneret and the high temperature drying in the first channel; 2), taking part of the polyamino group. Formic acid ester polyurea solution was added to enhance the tolerance of fiber environment, or to change the properties of fiber surface properties. The cortex spinning solution was prepared. The cortical spinning solution was coated on the surface of the core fiber through a special structure coating device. The second channel was dried at high temperature and then the skin core structure polyurethane elastic fiber was obtained by oil and winding.

【技术实现步骤摘要】
一种具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法
本专利技术属于聚氨酯弹性纤维的制备方法,特别涉及一种具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法。
技术介绍
聚氨酯弹性纤维,简称氨纶,是一类弹性合成纤维,具有断裂伸长率高、弹性回复率高、耐腐蚀、抗老化、耐热、抗疲劳等优异性能,广泛应用于纺织行业。随着消费者对织物舒适性要求不断提高,常规聚氨酯弹性纤维已不能满足市场要求,开发差别化聚氨酯弹性纤维已是大势所趋。通过皮芯结构,可促进差别化聚氨酯弹性纤维的发展。皮芯结构聚氨酯弹性纤维由皮层和芯层两种组分构成,截面一般为芯层构成内圆、皮层构成外环的同心圆,也存在偏心圆、异形、均匀的截面形状。皮层和芯层的差别主要在材料组成和成分配比上。就材料组成而言,芯层材料一般为常规聚氨酯-脲,皮层材料包括热塑性聚氨酯、聚酯、芳纶、聚丙烯等,这一组合可使聚氨酯弹性纤维同时具有皮层和芯层两种材料的性能。授权专利US1345944公开了一种发泡聚丙烯-聚氨酯弹性纤维皮芯复合纤维的制备方法,通过将聚氨酯弹性纤维表面涂覆聚丙烯溶液并降压使聚丙烯发泡,可在聚氨酯弹性纤维表面包覆微孔发泡聚丙烯,有效提高聚氨酯弹性纤维回弹力与耐降解性能。授权专利WO2010/045637专利公开了一种热塑性聚氨酯-聚氨酯弹性纤维皮芯复合纤维的制备方法,将低熔点热塑性聚氨酯与聚氨基甲酸酯-聚脲溶液经皮芯喷丝板组件挤出进行干法纺丝,所获复合纤维皮层为低熔点热塑性聚氨酯,由于其热熔性,热处理后会与其它混纺纤维融合,从而解决因聚氨酯弹性纤维断裂形成的抽丝问题。专利CN201611046719公开了一种芳纶-聚氨酯弹性纤维皮芯复合纤维的制备方法,芳纶溶液与聚氨基甲酸酯-聚脲溶液经皮芯喷丝板组件挤出进行干法纺丝,所获复合纤维皮层为芳纶,有效提高聚氨酯弹性纤维耐高温、耐化学腐蚀、耐磨损性能。就成分配比而言,皮层与芯层的主要成分不变,都为聚氨酯-脲,差别在于助剂的种类与含量。部分助剂在皮层富集能够更好发挥作用,如增强聚氨酯弹性纤维环境耐受性的抗氧助剂、抗紫外助剂、耐氯助剂,如改变聚氨酯弹性纤维表面性质的亲水助剂、退绕助剂、消光助剂。采用皮芯结构,可以将助剂以较高浓度在皮层富集,芯层不含或只含少量助剂,从而提高助剂使用效率,降低助剂使用成本,减少助剂对聚氨酯弹性纤维力学性能的影响。授权专利WO2011/149734公开了一种提高聚氨酯弹性纤维退绕性能、同时不影响聚氨酯弹性纤维力学性能的方法,纤维采用皮芯结构,在皮层添加较高含量作为退绕助剂的无机粒子以达到退绕目的,由于芯层不含无机粒子,降低了成本,保证了聚氨酯弹性纤维的力学性能。一般来说,皮芯结构聚氨酯弹性纤维的生产过程包括制备皮芯两种纺丝液,再将纺丝液经计量泵以一定流量通过皮芯喷丝板挤出进行干法纺丝。皮芯喷丝板的典型结构在授权专利US5256050有描述。其中芯层纺丝液由顶部孔道进入喷丝口,皮层纺丝液由侧面孔道进入喷丝口,两股纺丝液在喷丝口混合,形成内部为芯层纺丝液、外圈为皮层纺丝液的柱状流体,流出喷丝口进入甬道。获取结构完整的皮芯结构聚氨酯弹性纤维,对纺丝液具有较高要求:1),流变性能类似,即在一定的流速下,两种纺丝液的表观粘度相差不大。否则极易造成两种纺丝液的径向混合,以至于低粘度纺丝液被高粘度纺丝液隔断成非连续区域,影响皮芯结构的完整性;2),溶剂相同,即同为N,N-二甲基乙酰胺,若使用两种溶剂,当皮层溶剂挥发速率高于芯层时,将造成皮层凝固导致芯层溶剂无法挥发这一问题,另一方面,现有干法纺丝系统难以对双组份溶剂进行回收利用;3),可纺性相同,因两种纺丝液经过同一高温甬道,若任一纺丝液可纺性不足,将带来挂丝、并丝、断丝等问题,破坏皮芯结构完整性。就纺丝组件而言,分配板与皮芯喷丝板精度要求高,设备成本远高于普通组件,且在组装、拆洗、维护过程中易损坏。可见,通过皮芯喷丝板生产皮芯结构聚氨酯弹性纤维对纺丝液性能、设备精度要求极高,产品稳定性难以保证。除了常见的皮芯喷丝板,授权专利US3507741采用涂覆法生产皮芯结构聚氨酯弹性纤维,核心部件为涂覆喷丝板。其中芯层为聚氨酯弹性纤维,由顶部孔道进入喷丝口,皮层纺丝液由侧面孔道进入喷丝口,纺丝液在喷丝口对聚氨酯弹性纤维进行涂覆,形成内部为聚氨酯弹性纤维、外圈为皮层纺丝液的柱状流体,流出喷丝口进入甬道。相较于皮芯喷丝板,涂覆喷丝板最大优点在于用聚氨酯弹性纤维取代了芯层纺丝液,避免了皮、芯纺丝液需在流变性能、溶剂、可纺性上具有一致性这一要求。然而,如何将聚氨酯弹性纤维穿过涂覆喷丝板应加以考虑。若纤维已成卷,可将单丝放入顶部孔道,从涂覆喷丝板出口,通过吸枪吸出单丝;但为了方便成卷聚氨酯弹性纤维丝退绕,通常单丝表面涂覆油剂,油剂的存在会导致皮层与芯层之间结合力不强。若将刚出甬道单丝直接穿过涂覆喷丝板,由于单丝未经油辊上油,可避免油剂问题,但甬道出丝速度极快,达700~900m/min,需在极短时间内找到单丝端口并穿过喷丝板,否则致使单丝大量积累;考虑到通过甬道单丝数量至少为24~36根,短时间内将全部单丝穿过对应喷丝板不具备操作可行性。同样采用涂覆法生产皮芯结构聚氨酯弹性纤维,专利CN201710128364使用涂覆辊进行涂覆,避免了单丝穿过喷丝板这一操作。出纺丝甬道单丝经牵引进入涂覆系统,涂覆系统主要包括载液槽与两个涂覆辊,通过涂覆辊转动,皮层纺丝液均匀负载于涂覆辊表面形成液膜,利用纤维与涂覆辊之间的接触作用,使纤维表面被均匀地涂覆。再使用热固化装置对纤维进行干燥固化处理。固化后的纤维经上油、牵伸、卷绕,制得皮芯结构聚氨酯弹性纤维。但是,利用涂覆辊对纤维进行涂覆有如下缺点:1),皮层纺丝液粘度不能过高,否则难以在涂覆辊表面形成均匀厚度液膜,进而导致纤维表面无法被均匀涂覆;2),纤维表面部分与涂覆辊表面接触,部分与液膜接触,导致纺丝液在纤维径向分布不均,影响产品径向分布均一性;3),热固化装置对溶剂的挥发能力有限,热固化装置包括热风干燥系统,使用温度为80~100℃,热辊干燥系统,热辊表面温度为60~80℃,在纤维高速通过或皮层溶剂难以挥发情况下,供热能力不足。总而言之,通过皮芯结构可以降低聚氨酯弹性纤维生产成本,赋予聚氨酯弹性纤维特殊性能,有助于聚氨酯弹性纤维的差别化发展。皮芯结构聚氨酯弹性纤维主要借助皮芯喷丝板、涂覆喷丝板、涂覆辊生产。但皮芯喷丝板对原料、设备要求高,产品稳定性难以保证;涂覆喷丝板面临如何将聚氨酯弹性纤维穿过喷丝板这一问题,操作难度极大;涂覆辊要求纺丝液粘度在适宜范围内,同时不能保证产品均一性。
技术实现思路
技术问题:本专利技术的目的是提供一种具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法。解决制备皮芯结构聚氨酯弹性纤维时对原料、设备要求高,产品均一性差等问题。该法制备皮芯结构聚氨酯弹性纤维具有生产效率高、产品均一、纤维截面形状可调等特点,是一种可用于产业化生产的方法。技术方案:本专利技术涉及一种具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法,1),制备过程采用二异氰酸酯、聚醚二元醇、二胺、单胺为原料,经预聚与扩链制备聚氨基甲酸酯-聚脲的N,N-二甲基乙酰胺溶液,经过熟化得到芯层纺丝液,然后借助喷丝板对芯层纺丝液进行喷丝拉伸、经第一甬道内高温干燥,制备芯层聚氨酯弹性纤维丝;2),取部分聚氨基甲酸酯-聚脲本文档来自技高网
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一种具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法

【技术保护点】
一种具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:1) 在第一反应器中,同时加入二异氰酸酯、聚醚多元醇,置于70 ~ 80

【技术特征摘要】
1.一种具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:1)在第一反应器中,同时加入二异氰酸酯、聚醚多元醇,置于70~80oC温度条件下,充分进行预聚反应,得到以-NCO封端预聚物;所述-NCO封端预聚物,-NCO含量为1.8wt%~3.5wt%;2)在高速溶解机中,采用N,N-二甲基乙酰胺作为溶剂,对所述的以-NCO封端预聚物进行充分溶解,得到-NCO封端预聚物N,N-二甲基乙酰胺溶液;所述预聚物含量为35wt%~45wt%;3)在第二反应器中,采用混合胺N,N-二甲基乙酰胺溶液,其中混合胺包括作为扩链剂的二胺与作为链终止剂的单胺,对所述-NCO封端预聚物N,N-二甲基乙酰胺溶液进行扩链,得到聚氨基甲酸酯-聚脲溶液,经过熟化,得到芯层纺丝液;4)将所述芯层纺丝液通过计量泵送入干法纺丝系统,借助喷丝板对芯层纺丝液进行喷丝拉伸,经第一甬道内高温干燥,制备芯层聚氨酯弹性纤维;5)在聚氨基甲酸酯-聚脲溶液中加入增强纤维环境耐受性助剂、选择性加入改变纤维表面性质助剂,进行充分搅拌、分散、熟化,得到皮层纺丝液;所述增强纤维环境耐受性助剂包括抗氧剂、紫外吸收剂、耐氯助剂,所述改变纤维表面性质助剂包括润滑剂、消光剂、亲水助剂;6)通过涂覆装置将皮层纺丝液涂覆于芯层聚氨酯弹性纤维表面;7)聚氨酯弹性纤维经第二甬道高温干燥,制备皮芯结构聚氨酯弹性纤维,最后经上油、卷绕成型得到皮芯结构丝卷。2.根据权利要求1所述的具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法,其特征在于:所述二异氰酸酯是4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯,4,4’-环己烷二亚甲基二异氰酸酯、2,4’-环己烷二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种组合。3.根据权利要求1所述的具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法,其特征在于:所述聚醚多元醇是聚四亚甲基醚二醇,分子量为1500~3000。4.根据权利要求1所述的具有皮芯结构聚氨酯弹性纤维的制备方法,其特征在于:所述作为扩链剂的二胺为乙二胺、1,2-丙二胺、2-甲基-1,5-戊二胺中的一种或几种;所述作为链终止剂中的单胺为二甲胺、二乙胺、二丙胺、乙醇胺或二乙醇胺的一种或几种;所述二胺与单胺的氨基摩尔比为10:1~...

【专利技术属性】
技术研发人员:孔懿阳杨晓印温作杨邵晓林池晓智赵婧
申请(专利权)人:浙江华峰氨纶股份有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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