弹性聚氨酯纤维的制备方法及由此制得的弹性聚氨酯纤维技术

一种制备弹性聚氨酯纤维的方法，包括以下步骤：　　　　将选自数均分子量为５０，０００－５００，０００的聚苯乙烯聚合物或聚苯乙烯共聚物之一的组分与数均分子量为１５，０００－１００，０００的聚氨酯混合，制得聚合物混合物；及　　　　将该聚合物混合物纺丝。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备弹性聚氨酯纤维的方法，及由此方法制得的弹性聚氨酯纤维。更具体地，本专利技术涉及一种制备弹性聚氨酯的方法，该方法包括，将数均分子量为50,000-500,000的聚苯乙烯聚合物或共聚物与数均分子量为15,000-100,000的聚氨酯混合，然后进行纺丝；及由此方法制得的弹性聚氨酯纤维。
技术介绍
一般地，聚氨酯由下述方法获得首先将作为具有高分子量的二元醇的多元醇与过量的二异氰酸盐聚合，形成以异氰酸盐封端的多元醇预聚物，然后将其溶于适当的溶剂，再加入二胺或二醇基的增链剂，以进行第二次聚合。聚氨酯纤维的制备方法包括干法纺丝，湿法纺丝，化学纺丝或熔融纺丝。在干法纺丝中，聚氨酯被制成熔体，溶解于溶剂中，得到聚氨酯溶液，然后进行干纺。此外，在湿法纺丝中，聚氨酯直接合成于溶剂中。随着聚氨酯的形成，其溶解在溶剂中形成溶液，然后将该溶液进行干纺。此外，化学纺丝是通过喷嘴，将异氰酸盐封端的预聚物溶液挤出至胺基增链剂溶液中，以进行链延长。另外，熔融纺丝法是通过喷嘴挤出熔融的聚氨酯，并冷却所挤出的聚氨酯。如此制备的聚氨酯纤维可以根据所需的最终用途与其它纤维，例如聚丙烯腈纤维，羊毛，棉花，蚕丝等混合。常用的弹力纤维就是这样，其为一种人造纤维，其中成纤物质是长链的合成弹性体，该弹性体中包含至少85％重量的嵌段聚氨酯。聚氨酯由于其独特的性质如高弹性，而被广泛应用。随着应用领域的扩大，除了传统的性质之外，还要求聚氨酯纤维具有新的性质。到现在，已经开发了耐热性和弹性进一步增强的聚氨酯，而且近年来，对具有优异热定形性的聚氨酯的需求正在逐步增加。因此，已经对改进聚氨酯纤维热定形性进行了渗入的研究。在这一点上，日本专利公开Sho.63-53287和63-53288公开了一种利用特殊的添加剂如二异氰酸盐二聚物或粉末二氧化硅提高弹性聚氨酯纤维热定形性的方法。但是，上述方法的缺点在于，添加剂不能一致地分散在聚氨酯溶液中。而且，很难选择适当的混合条件，聚合过程自然而然地变得复杂了。另外，日本专利公开Sho.43-639公开了一种制备聚氨酯的方法，包括将聚合物二醇及摩尔数为聚合物二醇1～3倍的低分子量二醇的混合物与二异氰酸盐化合物反应，制得氢氧化物封端的预聚物和异氰酸盐封端的预聚物，然后使它们一起反应，制得聚氨酯聚合物。但是，如此制得的聚氨酯只能用于熔融纺丝法。此外，韩国专利待审公开2001-5854公开了一种制备弹性聚氨酯纤维的方法，其特征在于，将两种预聚物，每个均具有异氰酸盐封端和氢氧化物封端且具有相似粘度，一起反应，得到液体聚氨酯聚合物，然后通过喷嘴将其连续挤出。按照这种方法，由于两种预聚物具有相似的粘度，因此可以在第二次聚合时彼此均匀地混合，进而提高混合效果和纺丝稳定性。然而，上述方法相对于传统的弹性聚氨酯纤维制备工艺是更为复杂的工艺。同样，由于需要通过控制工艺条件才能获得混合效果和纺丝稳定性，所以上述方法并不实用。另外，日本专利待审公开Hei.7-316922公开了一种能够提高弹性聚氨酯纤维热定形性的相对简单的方法，其中当采用传统方法制备聚氨酯纤维时，部分聚氨酯组分被热塑性聚氨酯所代替，原因是采用二醇作为第二次聚合的增链剂。通过上述方法制得的弹性聚氨酯纤维在热定形性方面有所提高，但是在拉伸方面却下降了，且模量显著增加。此外，还公开了一种用数均分子量低于5,000的低分子量苯乙烯-马来酸酐共聚物代替部分通过传统方法制备的聚氨酯的方法。然而，由于需要提高热定形性并保持纤维的基本性质，所以上述方法并不可取。韩国专利待审公开2001-16788公开了一种提高聚氨酯纤维热定形性的方法，其是在干纺之后再加一步热处理。但是，此方法的缺点在于，除了传统的纺丝设备之外还需要其它的设备。另外，由于纤维过度受热，由此提高了热定形性，但其它基本性质如拉伸和模量却下降。
技术实现思路
为了避免上述相关技术中遇到的问题，本专利技术人经过深入细致地研究，实现了一种制备具有优异热定形性的弹性聚氨酯纤维的经济性方法，本专利技术人发现，将预定量的具有特定分子量的聚苯乙烯聚合物或聚苯乙烯共聚物与传统的聚氨酯溶液混合然后纺丝，由此可以制得热固性得到很大提高的弹性聚氨酯纤维，同时无须改变传统的工艺条件和设备，又能保持传统弹性聚氨酯纤维的优异基本性质不变，即200％的模量没有显著的改变且伸长率没有显著的降低。因此，一方面，本专利技术提供一种不需要额外设备或改变工艺条件，即可制备热定形性显著提高同时又保持常规弹性聚氨酯纤维优良性能的弹性聚氨酯纤维的方法。另一方面，本专利技术提供一种由上述方法制得的热定形性显著提高的弹性聚氨酯纤维。根据本专利技术的实施方案，提供一种制备弹性聚氨酯纤维的方法，包括将数均分子量为50,000-500,000的聚苯乙烯聚合物或聚苯乙烯共聚物与数均分子量为15,000-100,000的聚氨酯混合，制得混合聚合物，然后对其进行纺丝。根据本专利技术的另一实施方案，提供一种由上述方法制得的，具有优异的热定形性同时又保持常规弹性聚氨酯纤维基本性质的弹性聚氨酯纤维。具体实施例方式在下文，将会详细描述弹性聚氨酯纤维的制备过程和由此制得的弹性聚氨酯纤维。根据本专利技术，将数均分子量为50,000-500,000的聚苯乙烯聚合物或聚苯乙烯共聚物与数均分子量为15,000-100,000的聚氨酯混合，然后纺丝。在本专利技术中，当聚苯乙烯聚合物或聚苯乙烯共聚物的数均分子量低于50,000时，热定形性就不能提高。相反，如果聚苯乙烯聚合物或聚苯乙烯共聚物的数均分子量大于500,000，则纺丝稳定性将会降低，且弹性聚氨酯纤维的基本性质将会亚中退化。用于本专利技术的聚苯乙烯聚合物包括聚苯乙烯，对烷基聚苯乙烯如对甲基聚苯乙烯，对芳基聚苯乙烯等。此外，聚苯乙烯共聚物的实例包括苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)，苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等。此外，优选聚苯乙烯聚合物或聚苯乙烯共聚物与聚氨酯的重量混合比为1∶99到30∶70，更优选该混合比为1∶99到25∶75(w/w)。如果聚苯乙烯聚合物或共聚物的用量小于1重量份，那么最终的弹性聚氨酯纤维的热定形性不良。另一方面，如果聚苯乙烯聚合物或共聚物的用量大于30重量份，则纺丝的稳定性变差，且弹性聚氨酯纤维的基本性质会严重地降低。在本专利技术中，对纺丝工艺内有具体的限制，除化学纺丝外，可以采用干法纺丝，湿法纺丝或熔融纺丝。利用本专利技术的方法制得的弹性聚氨酯纤维具有显著提高的热定形性，同时保持传统聚氨酯的基本性质，例如拉伸和200％的模量。已经对本专利技术进行了一般性描述，可以参照下文中提高的实施例和对比例，更进一步地理解本专利技术，除非特别规定，所述实施例和对比例仅用于说明，而不是用于限定本专利技术。对本专利技术的弹性聚氨酯纤维的热定形性和模量进行如下测量。(1)热定形性将根据本专利技术制得的弹性聚氨酯纤维拉伸100％，在暴露于空气的状态下。于160℃热处理1分钟，然后冷却至室温。其后，测量纤维(热处理后)的长度，并根据下列方程式计算热定形性热定形率(％)＝{(热处理后的纤维长度-拉伸前的初始纤维长度/(拉伸后的纤维长度-拉伸前的初始纤维长度)}×100(2)模量将所制备的纤维切成5cm长，并以500mm/分钟的速度拉伸2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李泰雨，徐升源，张升铉，
申请(专利权)人：株式会社晓星，
类型：发明
国别省市：