一种低摩擦系数聚氨酯弹性纤维及其制备方法技术

本发明专利技术是一种低摩擦系数聚氨酯弹性纤维及其制备方法，该聚氨酯弹性纤维以聚氨酯脲原液A为芯材，聚氨酯脲原液B为皮材通过干法纺丝制得，制备方法为：以PTMEG、MDI为主原料，二胺作为扩链剂，DMAC为溶剂，并加入抗氧剂、抗紫外剂、防黄剂的助剂制备聚氨酯脲原液A；以PTMEG、双端羟基聚二甲基硅氧烷、MDI为主原料，二胺作为扩链剂，DMAC为溶剂，并加入硅酮粉、抗氧剂、抗紫外剂、防黄剂的助剂制备聚氨酯脲原液B；以原液A为芯材，原液B为皮材，通过喷丝板组合件，采用干法纺丝技术制备具有皮芯结构的纤维；纤维通过高温甬道挥发其中的DMAc，再经过上油罗拉涂覆油剂，即可制得具有低摩擦系数的聚氨酯弹性纤维。

【技术实现步骤摘要】
一种低摩擦系数聚氨酯弹性纤维及其制备方法
本专利技术涉及一种低摩擦系数聚氨酯弹性纤维及其制备方法，属于聚氨酯弹性纤维制备的

技术介绍
聚氨酯弹性纤维是一种具有高弹性回复率、高断裂伸长率的特种化学纤维，广泛的应用在纺织服装品中。聚氨酯弹性纤维在后道应用时主要通过圆机、包纱机、一体机等与其它纤维混织，织造过程中纤维需要在高速退绕的状态下与金属、陶瓷、塑料等材料接触，会产生一定的摩擦力而出现断丝现象，影响下游客户的织造效率。因此，开发一种具有低摩擦系数的聚氨酯弹性纤维，可以有效解决纤维后道应用时的摩擦断丝问题。目前，关于低摩擦系数聚氨酯弹性纤维制备方面的专利及文献报道较少，针对聚氨酯弹性纤维断丝的改善的专利则有一些报道，专利CN100338300C通过在油剂添加二价硬脂酸盐作为防粘助剂来改善纤维的退绕性，该方法对比不添加硬脂酸镁的油剂确实可以起到一定的润滑作用，降低纤维底部发粘断丝的几率，但是对其摩擦系数改善很小，因此，摩擦断丝的改善效果并不明显。专利CN201911225804通过在聚氨酯原液中添加高分子耐磨剂来降低断丝率，该法虽然也可以一定程度的降低断丝率，但是通过耐磨剂的作用，对聚氨酯弹性纤维本身的一个摩擦系数并没有降低，而且该法加入的高分子耐磨剂不易在聚氨酯原液中分散，容易团聚，影响纤维的均一性。本专利技术针对上述问题，开发了一种生产低摩擦系数聚氨酯弹性纤维的新技术，纤维为皮芯结构，结合在皮层以及在它所涂覆的油剂中添加一定量的润滑降磨助剂，赋予纤维表层极低的摩擦系数，可极大的降低聚氨酯弹性纤维在后道使用时的断丝率，而且不会影响聚氨酯原液的稳定性及纤维的性能。
技术实现思路
技术问题：本专利技术拟解决的技术问题是设计一种低摩擦系数的聚氨酯弹性纤维及其制备方法。该制备方法的实施过程稳定，制备的纤维具有极低的摩擦系数，与金属、陶瓷、塑料等材料接触时摩擦力显著降低，可极大的降低聚氨酯弹性纤维的摩擦断丝率。本专利技术制备工艺技术先进，设备常规，可以产业化实施。技术方案：本专利技术的一种低摩擦系数聚氨酯弹性纤维以聚氨酯脲原液A为芯材，聚氨酯脲原液B为皮材通过干法纺丝制得，所述的原液A与原液B的质量比在9:1～7:3之间；其中聚氨酯脲原液A包括如下质量百分比组分：聚四亚甲基醚二醇PTMEG75～85％4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI10～22％扩链剂1.5～5％；聚氨酯脲原液B包括如下质量百分比组分：其中，所述的聚氨酯脲原液A还包括链终止剂和/或作为助剂的抗氧剂、抗紫外剂、防黄剂；基于聚氨酯脲原液A总质量的质量组分为：所述的聚氨酯脲原液B还包括链终止剂和/或作为助剂的抗氧剂、抗紫外剂、防黄剂，基于聚氨酯脲原液B总质量的质量组分为：所述的双端羟基聚二甲基硅氧烷的分子量在2000～3500之间。所述的硅酮粉中硅氧烷与二氧化硅的质量比在2:1～4:3之间，硅酮粉的初始粒径＜20um。本专利技术的低摩擦系数聚氨酯弹性纤维的制备方法包括以下步骤：以PTMEG、MDI为主原料，二元胺作为扩链剂，一元胺作为链终止剂，DMAC为溶剂，并加入抗氧剂、抗紫外剂、防黄剂的助剂制备聚氨酯脲原液A；以PTMEG、双端羟基聚二甲基硅氧烷、MDI为主原料，二元胺作为扩链剂，一元胺作为链终止剂，DMAC为溶剂，并加入硅酮粉、抗氧剂、抗紫外剂、防黄剂的助剂制备聚氨酯脲原液B；以原液A为芯材，原液B为皮材，通过喷丝板组合件，采用干法纺丝技术制备具有皮芯结构的纤维；纤维通过高温甬道挥发其中的DMAc，再经过上油罗拉涂覆油剂，即可制得具有低摩擦系数的聚氨酯弹性纤维。其中，所述的聚氨酯弹性纤维通过上油罗拉涂覆的油剂涂覆量占聚氨酯弹性纤维质量百分比的3.0％～5.0％之间。所述的聚氨酯弹性纤维通过上油罗拉涂覆的油剂的质量百分比配方为：所述的改性硅油为苯甲基硅油或长链烷基改性硅油，粘度在350～3000cst之间；苯甲基硅油具有如下结构式：其中m≥3，n≥3长链烷基改性硅油具有如下结构式：其中m≥3，n≥3，x≥7。所述的二元胺为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺及其异构体中的一种及以上；一元胺为二乙胺、二丙胺、环己胺、乙醇胺中的一种及以上。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点为：(1)本专利技术通过在皮层聚氨酯链段中引入低表面张力的聚二甲基硅氧烷结构，同时加入可明显降低摩擦系数的润滑剂硅酮粉，可降低聚氨酯弹性纤维摩擦系数；(2)利用独特的纺丝工艺，制备具有皮芯结构的聚氨酯弹性纤维，聚二甲基硅氧烷以及硅酮粉都添加在纤维的皮层中，可最大限度的发挥它们润滑降磨的作用，而且不影响聚氨酯弹性纤维的整体性能。(3)在纤维表面涂覆的特定的油剂进一步降低聚氨酯弹性纤维摩擦系数。通过结合(1)和(3)的双重协同作用，该法制备的纤维具有极低的摩擦系数，与金属、陶瓷、塑料等介质接触时摩擦力低，可极大的降低聚氨酯弹性纤维后道使用时的断丝率。具体实施方式本专利技术涉及这样的一种低摩擦系数聚氨酯弹性纤维及其制备方法：借助于在聚氨酯弹性纤维表层中引入低表面张力的双端羟基聚二甲基硅氧烷以及润滑剂硅酮粉，结合在纺丝油剂中加入高效润滑剂改性硅油和硅酮粉，从而使纤维表层具有极低的摩擦系数，与金属、陶瓷等材料接触时摩擦力低，极大的降低了聚氨酯弹性纤维的断丝率。下面实施例用来详细描述本专利技术及其生产过程，但这些实施例不得理解为任何意义上的对本专利技术的限制。此外应理解，在阅读了本专利技术讲述的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。油剂的制备：将48％重量份的二甲基硅油(25℃时的运动粘度为10mPa.s)，30％重量份的白油(40℃时的运动粘度为10mPa.s)，15％重量份的长链烷基改性硅油，5％重量份司盘80,2％重量份的硅酮粉依次加入到高速机械搅拌分散装置中，于70℃的温度下以200r/min的转速搅拌2h得到淡黄色透明的自制油剂A。将40％重量份的二甲基硅油(25℃时的运动粘度为10mPa.s)，35％重量份的白油(40℃时的运动粘度为10mPa.s)，18％重量份的苯甲基硅油，5％重量份司盘-80,2％重量份的硅酮粉依次加入到高速机械搅拌分散装置中，于70℃的温度下以200r/min的转速搅拌2h得到淡黄色透明的自制油剂B。油剂C为中纺海天购买的RZ-3209F油剂，该油剂主要成分为二甲基硅油、白油、硬脂酸镁以及一定量的表面活性剂混合物。不含自制油剂中添加的长链烷基改性硅油、苯甲基硅油以及硅酮粉。实施例1将195kg溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)加入到反应釜(RA1)，开启搅拌，再向RA1中加入288kg聚四氢呋喃醚二醇和70.5kg二苯基甲烷二异氰酸酯，在45℃下反应2h得预聚体PPS，将PP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低摩擦系数聚氨酯弹性纤维，其特征在于该聚氨酯弹性纤维以聚氨酯脲原液A为芯材，聚氨酯脲原液B为皮材通过干法纺丝制得，所述的原液A与原液B的质量比在9:1～7:3之间；/n其中聚氨酯脲原液A包括如下质量百分比组分：/n聚四亚甲基醚二醇PTMEG 75～85％/n4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI 10～22％/n扩链剂 1.5～5％；/n聚氨酯脲原液B包括如下质量百分比组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种低摩擦系数聚氨酯弹性纤维，其特征在于该聚氨酯弹性纤维以聚氨酯脲原液A为芯材，聚氨酯脲原液B为皮材通过干法纺丝制得，所述的原液A与原液B的质量比在9:1～7:3之间；
其中聚氨酯脲原液A包括如下质量百分比组分：
聚四亚甲基醚二醇PTMEG75～85％
4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI10～22％
扩链剂1.5～5％；
聚氨酯脲原液B包括如下质量百分比组分：





2.根据权利要求1所述的低摩擦系数聚氨酯弹性纤维，其特征在于，所述的聚氨酯脲原液A还包括链终止剂和/或作为助剂的抗氧剂、抗紫外剂、防黄剂；
基于聚氨酯脲原液A总质量的质量组分为：





3.根据权利要求1所述的低摩擦系数聚氨酯弹性纤维，其特征在于，所述的聚氨酯脲原液B还包括链终止剂和/或作为助剂的抗氧剂、抗紫外剂、防黄剂，
基于聚氨酯脲原液B总质量的质量组分为：








4.根据权利要求3所述的低摩擦系数聚氨酯弹性纤维，其特征在于，所述的双端羟基聚二甲基硅氧烷的分子量在2000～3500之间。


5.根据权利要求3所述的低摩擦系数聚氨酯弹性纤维，其特征在于，所述的硅酮粉中硅氧烷与二氧化硅的质量比在2:1～4:3之间，硅酮粉的初始粒径＜20um。


6.一种如权利要求1所述的低摩擦系数聚氨酯弹性纤维的制备方法，其特征在于，所述的低摩擦系数聚氨酯弹性纤维的制备方法包括以下步骤：
以PTMEG、MDI为主原料，二...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志伟，刘亚辉，陈铃，杨晓印，许图远，王靖，袁昆山，谢作形，
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