一种复合弹性纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合弹性纤维及其制备方法，方法为：将熔体粘度比为1～1.5:1的硬段结晶温度高的热塑性弹性体与硬段结晶温度低的热塑性弹性体按20:80～80:20的组分重量比复合纺丝制得复合弹性纤维。复合弹性纤维的断裂伸长率为200～1000％，弹性回复率≥95％，宏观自卷曲的卷曲率为30～500％，卷曲半径≤2mm，纤维的卷曲数为25～150个/25mm，在拉伸应力≤0.05cN/dtex时，纤维的伸长率为10～500％，本征熵弹形变的形变范围为20～200％。本发明专利技术制备工艺简单，成本低廉，制得的复合弹性纤维具有卷曲率高、弹性回复率高、断裂伸长率大和模量低等优点，有着广阔的应用前景。

A composite elastic fiber and its preparation method

The invention relates to a composite elastic fiber and a preparation method thereof. The method is as follows: the melt viscosity ratio is 1 ~ 1.5:1 crystalline high temperature thermoplastic elastomer and crystalline low temperature thermoplastic elastomer by 20:80 ~ 80:20 component weight ratio to prepare the composite elastic composite spinning fiber. Elongation of composite elastic fiber is 200 ~ 1000%, the elastic recovery rate greater than 95%, the macro from the curl curl rate is 30 ~ 500%, the crimp radius is less than or equal to 2mm, the number of crimp fiber is 25~150 /25mm, the tensile stress is less than 0.05cN/dtex, the fiber elongation is 10 ~ 500%, the intrinsic entropy elastic deformation the deformation is 20 ~ 200%. The invention has simple preparation process and low cost, and the prepared composite elastic fiber has the advantages of high crimping rate, high elastic recovery rate, large elongation at break and low modulus, and has wide application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种复合弹性纤维及其制备方法
本专利技术属于复合纤维领域，具体涉及一种复合弹性纤维及其制备方法。
技术介绍
弹力面料以其独特的舒适性和灵活性深受广大消费者的喜爱，其应用领域已逐渐从传统的织袜、内衣和运动服饰等领域拓展到休闲装、高弹力时装和汽车装饰等领域。然而，传统的弹性纤维面料在性能方面还存在一定的缺陷，为了克服传统的弹性纤维氨纶在耐高温、耐碱和耐氯等性能方面的缺点，同时解决传统的弹力氨纶存在的长丝不易染色、弹力过剩、制造复杂和面料尺寸不稳定等诸多问题，以T400为代表的双组分复合弹性纤维应运而生，这类纤维利用两种聚合物之间的粘弹性的差异从而使其复合纤维产生了一种平滑的螺旋状卷曲结构。目前，相关专利文献对于双组分复合弹性纤维的制备技术进行了深入的研究。专利CN101126180A采用热收缩性不同的聚合物如高收缩聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)中的任意两种聚合物进行并列复合；专利CN103882538通过采用具有不同特性粘度的同类聚合物，如PET等制得了具有三维立体卷曲结构的复合弹性纤维。但是，上述方法所制备的纤维的弹性完全取决于所形成的其三维自卷曲结构，同时由于双组分间聚合物的化学结构和组成相似，纤维在加工成型过程中的热收缩应力有限，导致纤维存在卷曲度低和卷曲弹性回复率不高等问题，同时，由于所选聚合物的模量高，导致纤维及其制品手感发硬。专利CN104831417A利用聚酯弹性体与PET进行复合纺丝，制备聚酯弹性体/PET复合弹性纤维。此外，文献(聚醚酯/聚丙烯纤维的制备及其卷曲、收缩性能研究[J].合成纤维,2008,37(3):14-16；)和文献(COPEET/HSPET并列复合纤维结晶和热收缩性能的研究[J].合成纤维工业,2015,38(1):24-28.)研究了利用弹性体聚醚酯与聚丙烯或高收缩聚酯制备的并列复合纤维的结构性能，尽管与一般复合弹性纤维相比，弹性体组分的存在，在一定程度上降低了纤维的模量，改善了纤维手感，但是这一类利用弹性体与非弹性体并列复合纺丝过程中，由于非弹性体组分的弹性性能差，造成纺丝成形过程中的拉伸倍数有限，不利于增加组分间热收缩的应力差异，致使制备的纤维的卷曲度不高，同时，由于非弹性体组分的存在，纤维的弹性性能同样只能依赖于三维宏观卷曲结构，而非聚合物基体本身。因此，开发一种弹性好、弹性回复率高和模量低的复合弹性纤维尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中存在的复合弹性纤维弹性差、弹性回复率低以及模量高的缺陷，提供了一种具有高弹性、高弹性回复率和低模量的手感柔软的复合弹性纤维及其制备方法。本专利技术首先将具有不同硬段质量分数的热塑性弹性体进行复合纺丝，然后通过纤维的形态调控，构筑了兼具宏观自卷曲弹性形变和本征熵弹形变的复合弹性纤维，从而使得最终制备的复合纤维具有优异的弹性和柔软的手感。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种复合弹性纤维，同时具有宏观自卷曲弹性和本征熵弹性，断裂伸长率为200～1000％，弹性回复率≥95％，宏观自卷曲的卷曲率为30～500％，卷曲半径≤2mm，纤维的卷曲数为25～150个/25mm，在拉伸应力≤0.05cN/dtex时，纤维的伸长率为10～500％，本征熵弹形变的形变范围为20～200％。作为优选的技术方案：如上所述的一种复合弹性纤维，所述复合弹性纤维的纤度为1～100dtex，断裂强度为0.5～2.5cN/dtex，弹性模量≤0.05cN/dtex。如上所述的一种复合弹性纤维，所述复合弹性纤维为长丝或短纤维，所述复合弹性纤维应用于机织物、针织物、无纺布或者与其他纤维混纺或交织。如上所述的一种复合弹性纤维，所述复合弹性纤维为并列型双组分复合纤维，其中，一个组分为硬段结晶温度高的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯，另一个组分为硬段结晶温度低的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯；硬段结晶温度为80～160℃，双组分的硬段结晶温度相差10～50℃，硬段质量分数为20～80％，双组分的硬段质量分数相差0～60％。本专利技术的复合弹性纤维也可以为偏皮芯型的双组分复合纤维，其中，一个组分为硬段结晶温度高的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯，另一个组分为硬段结晶温度低的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯。本专利技术还提供了一种制备如上所述的复合弹性纤维的方法，将硬段结晶温度高的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯与硬段结晶温度低的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯经复合纺丝制得复合弹性纤维，使得纤维兼具本征熵弹性以及宏观自卷曲弹性；硬段结晶温度为80～160℃，双组分的硬段结晶温度相差10～50℃，硬段质量分数为20～80％，双组分的硬段质量分数相差0～60％；复合纺丝过程中，硬段结晶温度高的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯与硬段结晶温度低的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯的熔体粘度比为1～1.5:1，可以保证纤维具有良好的可纺性，同时，双组分并列复合纤维形成“哑铃型”截面，有利于提高纤维的宏观自卷曲度，改善纤维弹性，组分重量比为20:80～80:20，这是由于组分间超分子结构的不同，通过组分重量比可以调控组分间的热收缩应力差异，进而调控纤维的卷曲形态(包括卷曲曲率、卷曲半径和螺距等)，可以使得纤维的宏观自卷曲的卷曲率在30～500％之间可调节，本征熵弹形变的形变范围在20～200％之间可调节，弹性回复率≥95％。作为优选的技术方案：如上所述的方法，所述复合纺丝的工艺过程如下：熔体→喷丝孔挤出→冷却→热拉伸→热定型→超喂卷绕；所述熔体的温度为150～250℃；所述冷却的方式为硬段结晶温度低的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯组分面对吹风方向，硬段结晶温度高的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯组分背对吹风方向，吹风温度为10～20℃；由于弹性体内只有硬段可以结晶，软段不结晶，通过侧吹风的方式能够使得硬段结晶温度低的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯更快速地冷却结晶，在硬段结晶温度低的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯组分中形成高结晶和低取向的结构，在硬段结晶温度高的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯组分中形成高取向和低结晶的结构，增加两组分间的热收缩性能差异，提高纤维的宏观自卷曲率；所述热拉伸时，采用空气、水或者水蒸气为加热介质，拉伸倍率为1.5～4，拉伸温度为50～100℃，接近于硬段结晶温度低的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯的结晶温度；硬段结晶温度低的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯在此阶段可以形成完善的结晶结构，而硬段结晶温度高的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯在此阶段仅仅形成少量或者不形成结晶，分子链处于高取向状态，处于潜在的热收缩状态；所述热定型的温度为80～155℃，接近于硬段结晶温度高的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯的结晶温度；在此阶段，硬段结晶温度高的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯开始结晶，同时分子链开始解取向，纤维形成卷曲结构；所述超喂卷绕的超喂率为10～60％。如上所述的方法，所述热塑性聚醚酯是由聚酯硬段和聚醚软段构成的线型嵌段共聚物，聚酯硬段为结晶性芳香族聚酯，聚醚软段为脂肪族聚醚；所述热塑性聚醚酯的熔点范围为160℃～230℃，数均分子量为3×104～3×105；所述热塑性聚氨酯是由低聚物多元醇软段和二异氰酸酯-扩链剂硬段构成的线型嵌段共聚物；所述热塑性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合弹性纤维，其特征是：复合弹性纤维同时具有宏观自卷曲弹性和本征熵弹性，断裂伸长率为200～1000％，弹性回复率≥95％，宏观自卷曲的卷曲率为30～500％，卷曲半径≤2mm，纤维的卷曲数为25～150个/25mm，在拉伸应力≤0.05cN/dtex时，纤维的伸长率为10～500％，本征熵弹形变的形变范围为20～200％。

【技术特征摘要】
1.一种复合弹性纤维，其特征是：复合弹性纤维同时具有宏观自卷曲弹性和本征熵弹性，断裂伸长率为200～1000％，弹性回复率≥95％，宏观自卷曲的卷曲率为30～500％，卷曲半径≤2mm，纤维的卷曲数为25～150个/25mm，在拉伸应力≤0.05cN/dtex时，纤维的伸长率为10～500％，本征熵弹形变的形变范围为20～200％。2.根据权利要求1所述的一种复合弹性纤维，其特征在于，所述复合弹性纤维的纤度为1～100dtex，断裂强度为0.5～2.5cN/dtex，弹性模量≤0.05cN/dtex。3.根据权利要求1所述的一种复合弹性纤维，其特征在于，所述复合弹性纤维为长丝或短纤维，所述复合弹性纤维应用于机织物、针织物、无纺布或者与其他纤维混纺或交织。4.根据权利要求1所述的一种复合弹性纤维，其特征在于，所述复合弹性纤维为并列型双组分复合纤维，其中，一个组分为硬段结晶温度高的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯，另一个组分为硬段结晶温度低的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯；硬段结晶温度为80～160℃，双组分的硬段结晶温度相差10～50℃，硬段质量分数为20～80％，双组分的硬段质量分数相差0～60％。5.制备如权利要求1～4任一项所述的复合弹性纤维的方法，其特征是：将硬段结晶温度高的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯与硬段结晶温度低的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯经复合纺丝制得复合弹性纤维；硬段结晶温度为80～160℃，双组分的硬段结晶温度相差10～50℃，硬段质量分数为20～80％，双组分的硬段质量分数相差0～60％；复合纺丝过程中，硬段结晶温度高的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯与硬段结晶温度低的热塑性聚醚酯或热塑性聚氨酯的熔体粘度比为1～1.5:1，组分重量比为20...

【专利技术属性】
技术研发人员：于金超，张玉梅，陈康，刘森林，南建举，
申请(专利权)人：上海益弹新材料有限公司，东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31