本发明专利技术涉及一种形状记忆纤维及其制备方法，该形状记忆纤维是由形状记忆聚氨酯制成，所述聚氨酯由形成可逆相的组分（Ａ）与形成固定相的组分（Ｂ）制备得到。所述形状记忆纤维的制备方法包括步骤（１）：用组分（Ａ）和（Ｂ）制备聚氨酯，和步骤（２）：将步骤（１）制得的聚氨酯采用湿法纺丝制备方法而制得形状记忆纤维。本发明专利技术提供的形状记忆纤维本发明专利技术的形状记忆纤维具有以下特点：纤度高于３００ｄｔｅｘ、断裂强度１～１．５ＣＮ／ｄｔｅｘ、断裂伸长１００％～４００％，其形变固定率≥９０％，形变回复率≥９０％；其可逆相的形变回复温度范围为－１０℃≤Ｔ↓［ｓ］≤６０℃，固定相的相转变温度高于１００℃；形变回复率达到亦达到９０％以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，尤其涉及由形状记忆聚氨酯所制得的形状记忆纤维以及该纤维的制备方法。
技术介绍
形状记忆材料目前处于起步研究阶段，国内外发表了少量基础研究和综述文章，提出在纺织、生物医学材料、包装材料、工业密封材料等领域的各种用途。在纺织领域主要用途包括(1)用作织物的功能性涂层和功能性整理以获得防水、透气性织物，如运动服，军用作战服，登山服，帐篷等。(2)利用聚氨酯的形状记忆功能，调整好合适的记忆触发温度用于服装衬布(袖口，领口等)，使其具有良好的抗皱和耐磨等性能，当其在使用过程中产生的皱痕可以通过升高温度使其恢复原来的形状。(3)利用聚氨酯的形状记忆功能，可以作矫形、保形用品如涂层绷带、乳罩、腹带等。但是，由于目前还没有形状记忆纤维纺织加工具有形状记忆功能的织物，故其应用主要是通过在织物/非纺织物上层压聚氨酯膜或涂饰聚氨酯涂层来赋予织物以形状记忆特征。如日本专利(公开号252353/1986)公开了由形状记忆树脂、形状记忆粘合剂和无纺布通过层压制备形状记忆织物的方法。美国专利(US5,5098,776/1992；US5,128,197/1992))亦公开了一种形状记忆织物的制备方法，这种织物是由天然纤维/合成纤维和一层具有形状记忆的聚合物粉末组成，二者之间通过粘接剂粘接，聚合物粉末和粘合剂也可先用合适的溶剂溶解，然后通过锟压至织物的纤维之间或表面形成一层薄而平滑的薄膜，这种织物具有合适的形状记忆触发温度，用于服装衬布(袖口，领口等)、包带，具有良好的抗皱和耐磨等性能，在使用过程中产生的皱痕可以通过升高温度使其恢复原来的形状。另据日本三菱重工业公司报导其形状记忆聚氨酯涂层织物“Azekura”不仅可以防水透气，而且其透湿气性可以通过体温加以控制，达到调节体温的作用。从目前研究的情况看，形状记忆织物仅通过后整理的办法，其工艺复杂，也很难解决形状记忆织物界面粘接不良、形状记忆温度不够精确、形变恢复力弱等缺陷。解决这些问题的最好方法是纤维本身具有形状记忆特性。从目前查阅到的文献资料还发现，研究的形状记忆聚氨酯用作片材和涂饰剂研究较多，而该材料最有希望的、最重要的应用主要在生物医学、纺织服饰、玩具、包装、国防军工等领域。如领带、腹带、服饰衬里、乳罩等，牙科矫形器、骨科矫形器、绷带，运动服、军用作战服、登山服、帐篷，人造头发等，这些材料大都以纤维或织物的形式使用。而目前除镍-钛合金纤维有研究报导外，其它形状记忆纤维，包括形状记忆聚氨酯纤维均未见国内外有研究报导。由于传统的氨纶不具有形状记忆特性，而目前的形状记忆聚氨酯不具有良好的纺丝性。为了克服现有技术的缺点，本专利技术人在进行了深入的研究和大量的试验基础上开发了一种嵌段结构的形状记忆聚氨酯，并通过本领域共知的湿法纺丝工艺制备出了形状记忆纤维。该该形状记忆纤维的获得从根本上克服因层压等后整理办法带来的工艺复杂，界面粘接不良，形状记忆温度不够精确和形变恢复力弱等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种形状记忆纤维，该形状记忆纤维由形状记忆聚氨酯制备得到，所述聚氨酯可以由形成可逆相的组分(A)与形成固定相的组分(B)制备得，其中组分(A)和(B)为(A)催化剂 0.01-0.20重量份聚醚或聚酯二元醇 30-100重量份芳香族或脂肪族二异氰酸酯 5-30重量份溶剂 0-500重量份(B)芳香族二异氰酸酯 5-100重量份交联剂三羟基多元醇 0.10-2.00重量份扩链剂短链脂肪族二元醇 2-30重量份含羧基的短链脂肪族二元醇 0-10重量份溶剂 0-200重量份本专利技术的另一目的在于提供一种上述形状记忆纤维的制备方法，其包括下列步骤(1)由上述组分(A)与组分(B)制备形状记忆聚氨酯；(2)将步骤(1)中得到的聚氨酯通过湿法纺丝方法制备出形状记忆纤维。上述制备方法具体为(1)由组分(A)与组分(B)制备形状记忆聚氨酯(1)a，使包括0.01-0.20重量份催化剂、30-100重量份聚醚或聚酯二元醇、5-30重量份芳香族或脂肪族二异氰酸酯、0-500重量份溶剂的可逆相组分在反应器中反应，得到含可逆相结构的聚氨酯预聚物；(1)b，加入包括5-70重量份芳香族二异氰酸酯、2-30重量份扩链剂短链脂肪族二元醇、0-10重量份含羧基的短链脂肪族二元醇和0.10-2.00重量份交联剂三羟基多元醇，继续反应，加入0-200重量份溶剂调整粘度和浓度，获得包含可逆相和固定相的具有形状记忆特性的聚氨酯。(2)将步骤(1)中得到的聚氨酯通过湿法纺丝方法制备出形状记忆纤维。通过上述方法制备的形状记忆聚氨酯为一种由固定相(也称硬段相)和可逆相(也称软段相)组成的嵌段聚氨酯，其中固定相有很好的耐热性，可逆相具有-10℃～60℃形变回复温度(Ts)，固定相有高于100℃的玻璃化转变温度(Tgh)或结晶熔融温度(Tmh)，当环境温度高于Ts时，可逆相在外力作用下产生高弹形变，而此时由于固定相的相态转变温度较高，仍处于玻璃态或结晶态，起着支撑的作用，在形变回复过程中提供所需的弹性恢复力。当环境温度再降至Ts以下时，由于处于玻璃态的可逆相的强力比此时固定相的弹性恢复力要高，形变在外力卸载后仍被“冻结”而固定下来；当环境温度上升到Ts以上时，可逆相处于柔性状态，抵制固定相弹性恢复力的因素被消除，聚合物由于固定相的弹性回复而回复到初始状态。因此该嵌段结构的聚氨酯及由其制得的纤维具有良好的形状记忆特性。本专利技术的形状记忆纤维，除具备一般纤维的优良特性如弹性、强度、延伸性和力学性能外，还具有良好的形状记忆特性，既可单织也可和其它天然或合成纤维混织制备多种具有形状记忆功能的纺织品，在生物医学、新颖纺织服饰、玩具、包装、国防军工等领域具有广阔的应用前景，呈现显著的社会和经济效益。本专利技术提供的形状记忆纤维所使用的聚氨酯的可逆相和固定相之间的比例可以在较宽的范围内变化，没有特定的限制。但是为了更好地实现本专利技术的目的，以固体含量为基准计，优选固定相的质量百分含量是20％-80％，可逆相的质量百分含量是80％-20％；更优选固定相的质量百分含量是20％-50％，可逆相的质量百分含量是80％-50％。在本专利技术的另一种优选的实施方式中，嵌段形状记忆聚氨酯中-NCO与-OH的克分子数比为1.0～1.5。优选地，本专利技术所用的水基嵌段形状记忆聚氨酯为无色至淡黄色粘稠状液体，其质量百分比浓度为15％-25％，且具有明显的两相结构，优选其中形变回复温度(Ts)在-10～60℃之间，固定相的玻璃化转变温度(Tgh)高于100℃。薄膜的形变固定率和形变回复率均在90％以上。本专利技术形状记忆聚氨酯的可逆相合成中所用的催化剂可以是能够促进可逆相组分的异氰酸酯基与醇羟基之间的反应的任何物质，优选有机锡、有机锗、有机锌化合物或多元叔胺，特别优选月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或三亚乙基二胺、或其组合。聚醚或聚酯二元醇优选为结晶熔点温度范围在10-60℃的二醇，如聚己二酸乙二醇酯二醇(PHEP)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PHB)、聚己内酯二醇(PCL)、聚乙二醇(PEG)和/或聚四氢呋喃二醇(PTMG)中的至少一种，特别优选数均相对分子质量为1000～4000的聚己二酸乙二醇酯二醇(PHEP)、数均相对分子质量为1000～6000的聚己本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形状记忆纤维，其特征在于，所述形状记忆纤维是由形状记忆聚氨酯制备得，该聚氨酯又由形成可逆相的组分（Ａ）与形成固定相的组分（Ｂ）制备得，组分（Ａ）与（Ｂ）为： （Ａ）： 催化剂 ０．０１－０．２０重量份； 聚醚或聚酯二元醇 ３０－１００重量份； 芳香族或脂肪族二异氰酸酯 ５－３０重量份； 溶剂 ０－５００重量份； （Ｂ）： 芳香族二异氰酸酯 ５－１００重量份； 交联剂三羟基多元醇 ０．１－２．０重量份； 扩链剂短链脂肪族二元醇 ２－３０重量份； 含羧基的短链脂肪族二元醇 ０－１０重量份； 溶剂 ０－２００重量份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡金莲，范浩军，叶光斗，刘岩，杨国荣，
申请(专利权)人：香港理工大学，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]
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