含有季铵添加剂的弹力纤维制造技术

本发明专利技术提供了一种具有改善的热定形效率的弹力纤维，它是通过将某些季胺添加剂掺入纺丝溶液中而获得的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有季胺添加剂的弹力纤维，更具体地，涉及其中季胺基团被引入聚氨酯低聚物中或成为非低聚物结构的一部分的添加剂。
技术介绍
弹力纤维和含弹力纤维的织物和衣服一般都是热定形的，以便提供具有良好尺寸稳定性的纤维或织物以及使最终的衣服定形。在工业操作中使用的典型的热定形温度，对于包含弹力纤维和6，6-尼龙的织物来说为195℃，而当织物包含6-尼龙时为190℃，当织物包含棉花时为180℃。对包含棉和弹力纤维的织物进行热定形是人们所希望的，但是，如果弹力纤维仅在用于含尼龙织物的热定形温度下具有足够的热定形效率的话，弹力纤维将不能够在含棉织物中进行合适的热定形，当暴露至所要求的高温中时，所述织物将被损坏。业已使用多种方法来改善弹力纤维的热定形效率，并由此降低了弹力纤维的热定形温度。例如，US 5,539,037披露了在弹力纤维中使用低浓度碱金属羧酸盐和硫氰酸盐，以便增加其热定形效率。然而，上述的盐在织物处理期间容易溶解，并因此降低了其有效性。US 5,948,875和5,981,686披露了，分别使用高比例的2-甲基-1，5-戊二胺和1，3-二氨基戊烷增链剂，来增加弹力纤维的热定形效率，但使聚合物进行上述改变时将有害地影响纤维性能，并损失了添加剂可能的制造适应性。根据US 3,294,752，季胺基团可化学地引入到用于制备弹力纤维的链段聚氨酯链上，但没有披露上述引入对热定形效率的影响，并且所述弹力纤维可能与如此改性的其它聚合物链遭受相同的损害，即纤维的特性发生改变，以及不灵活的制备和弹力纤维生产线。在弹力纤维中使用季胺添加剂是未知的。因此仍然需要改善弹力纤维热定形效率的方便的、耐久的和灵活的手段。专利技术概要本专利技术涉及含有约3-100毫当量/千克弹力纤维的季胺官能度的弹力纤维，其中季胺是选自如下的添加剂(a)包含至少一种二异氰酸酯和至少一种季胺的反应产物的低聚物，所述二异氰酸酯选自1-异氰酸基-4-苯、1-异氰酸基-2-苯、4-甲基-1，3-亚苯基二异氰酸酯、5-异氰酸基-1-(异氰酸基甲基)-1，3，3-三甲基-环己烷、1，6-二异氰酸基己烷和二(4-异氰酸基环己基)甲烷；所述季胺选自N，N-二烷基-N，N-二烷醇基氯化铵和N，N-二烷基-N，N-二烷醇基烷基硫酸铵，其中，所述烷醇基含有2-4个碳原子；(b)具有下式的季胺 其中，A、D和E至少之一为具有10-22个碳原子的烷基或烯基、上述基团的混合、或包含-O-C＝O或-HN-C＝O部分的上述基团；B是具有至多三个碳原子的烷基；D选自A、具有1-9个碳原子的直链或支链烷基和烯基、苯基、苄基、和-(CH2CH2O)yH基团，式中y为1-10；并且Y是氯离子或者是烷基硫酸根离子；和 (c)具有下式的季胺 其中，A′是具有约9-21个碳原子的烷基或烯基；B是具有至多三个碳原子的烷基；D选自A、具有1-9个碳原子的直链或支链的烷基和烯基、苯基、苄基、和-(CH2CH2O)yH基团，式中y为1-10；并且Y是氯离子或者是烷基硫酸根离子。专利技术详述在本专利技术中，“弹力纤维”指的是一种人造纤维，其中形成纤维的物质是含有至少85重量％的链段聚氨酯的长链合成弹性体；“BDMSA”指的是N-苄基-N，N-二甲基-N-硬脂酰基氯化铵；“脂肪酸”指的是天然存在于脂肪和脂油中的、通常含有偶数碳原子的、任何饱和或不饱和的一元羧酸。业已发现，在弹力纤维中，某些季胺添加剂将惊人地增加弹力纤维的热定形效率。优选，热定形效率之差的标称值(定义见后)至少为0.1。通常，通过首先将聚醚、聚酯、或聚碳酸酯二醇与二异氰酸酯混合，以形成异氰酸酯-封端的聚合二醇(也称为“封端二醇”)和未反应二异氰酸酯的混合物来制备弹力纤维。有用聚醚多元醇的例子包括聚(四亚甲基醚)二醇和聚(四亚甲基-共聚-2-甲基四亚甲基醚)二醇。有用聚酯二醇的例子包括由低分子量二醇(例如2，2-二甲基丙二醇、乙二醇、丁二醇及其混合物)与二羧酸如己二酸和十二烷二酸缩聚制得的那些聚酯二醇。有用的聚碳酸酯包括聚(戊烷-1，5-碳酸酯)二醇和聚(己烷-1，6-碳酸酯)二醇。最广泛使用的二异氰酸酯是1-异氰酸基-4-苯，但其它的二异氰酸酯(如1-异氰酸基-2-苯、5-异氰酸基-1-(异氰酸基甲基)-1，3，3-三甲基环己烷、4，4′-亚甲基-二(环己基异氰酸酯)、和4-甲基-1，3-亚苯基二异氰酸酯)也可使用，这些二异氰酸酯可单独或以混合物形式使用。当希望弹力纤维包含聚氨酯中的聚氨酯脲亚类时，将封端的二醇溶解于合适的溶剂中并与二胺进行链增长而形成聚合物溶液。合适的溶剂包括二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺。有用的二胺增链剂包括乙二胺、2-甲基-1，5-戊二胺、1，2-丙二胺、1，3-戊二胺、1，4-环己二胺、1，3-环己二胺、1，3-丙二胺及其混合物。聚氨酯的分子量可通过使用单官能团链终止剂(如二乙胺)来控制。然后，可将所述溶液从喷丝头干纺入提供有热空气的柱中，从而除去溶剂并形成弹力纤维，然后将所得弹力纤维绕成一束。在本专利技术的一实施方案中，弹力纤维添加剂为至少一种二异氰酸酯和至少一种季胺反应所产生的聚氨酯低聚物，所述二异氰酸酯选自1-异氰酸基-4-苯、1-异氰酸基-2-苯、4-甲基-1，3-亚苯基二异氰酸酯、5-异氰酸基-1-(异氰酸基甲基)-1，3，3-三甲基-环己烷、1，6-二异氰酸基己烷和双(4-异氰酸基环己基)甲烷)；所述季胺选自N，N-二烷基-N，N-二烷醇基氯化铵和N，N-烷基-N，N-二烷醇基烷基硫酸铵，其中，烷醇部分中包含2-4个碳原子。这些低聚物还可包括有非-季胺，例如，N-烷基-N，N-二乙醇胺，如N-叔丁基-N，N-二乙醇胺和N-甲基-N，N-二乙醇胺。考虑到前体胺的可得性，优选包含基于N-叔丁基-N-甲基二乙醇铵离子和N，N-二甲基二乙醇铵离子的低聚物添加剂的弹力纤维。由于烷基硫酸盐抗衡离子在改善热定形效率方面更为有效，因此它们是优选的。在另一实施方案中，弹力纤维添加剂是由通式I表示的非-聚合季胺 其中，A、D和E至少之一是具有约10-22个碳原子的烷基或烯基、上述基团的混合、或包括-O-C＝O或-NH-C＝O部分的上述基团；B为至多三个碳原子的烷基；并且Y为氯离子或烷基硫酸根离子，例如甲基硫酸根离子或乙基硫酸根离子。在优选的实施方案中，″A″是(CH3)a(CH)b-(CH2)c-(CH＝CH)d-(CH2)e-Xf-(CH)g-(CH2)h-(NCH2CH2)i-其中a为1或2，当a为1时b为0，而当a为2时b为1，c为5-18，d和f独立地为0或1，前提条件是，当f＝1时，如果在链中X杂原子比羰基更接近季氮原子，那么g+h≥2；如果杂原子更远的话，那么g+h≥1，e为0-10，g和i为0或1，h为0-3，a+b+c+2d+e+g+h约为10-22，且″X″选自酯和酰胺；“B”是至多三个碳原子的烷基；“D”选自“A”、含有1-9个碳原子的直链和支链的烷基和烯基、苯基、苄基、和-(CH2CH2O)yH基团，式中y为1-10； ″E″选自″B″、-(CH2CH2O)yH(式中y为1-10)和2-羟丙基，和“Y”为烷基硫酸根离子，例如甲基硫酸根离子或乙基硫酸根离子。由于带有上本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含约３－１００毫克当量／千克弹力纤维的季胺官能度的弹力纤维，其中所述季胺是选自如下的添加剂：　　　　（ａ）包含至少一种二异氰酸酯和至少一种季胺的反应产物的低聚物，其中所述二异氰酸酯选自：１－异氰酸基－４－［（４－异氰酸基苯基）甲基］苯、１－异氰酸基－２－［（４－异氰酸基苯基）甲基］苯、４－甲基－１，３－亚苯基二异氰酸酯、５－异氰酸基－１－（异氰酸基甲基）－１，３，３－三甲基－环己烷、１，６－二异氰酸基己烷和双（４－异氰酸基环己基）甲烷；所述季胺选自：Ｎ，Ｎ－二烷基－Ｎ，Ｎ－二烷醇基氯化铵和Ｎ，Ｎ－二烷基－Ｎ，Ｎ－二烷醇基烷基硫酸铵，其中，所述烷醇基包含２－４个碳原子；　　　　（ｂ）具有如下结构的季胺　　　　＊＊＊　　　　其中，Ａ和Ｅ中至少之一为具有１０－２２个碳原子的烷基或烯基、上述基团的混合、或包含－Ｏ－Ｃ＝Ｏ或－ＨＮ－Ｃ＝Ｏ部分的上述基团；Ｂ是具有至多三个碳原子的烷基；Ｄ选自Ａ、具有１－９个碳原子的直链或支链烷基和烯基、苯基、苄基和－（ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ）↓［ｙ］Ｈ基团，式中ｙ为１－１０；并且Ｙ是氯离子或者是烷基硫酸根离子；和　　　　（ｃ）具有下式的季胺　　　　＊＊＊　　　　其中，Ａ′是具有约９－２１碳原子的烷基或烯基；Ｂ是具有至多三个碳原子的烷基；Ｄ选自Ａ、具有１－９个碳原子的直链或支链的烷基和烯基、苯基、苄基、和－（ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ）↓［ｙ］Ｈ基团，式中ｙ为１－１０；Ｙ是氯离子或者是烷基硫酸根离子。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯威廉古德里奇，小查尔斯F帕尔默，戈登威廉塞林，
申请(专利权)人：杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]