一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法，其制備方法為：聚氨酯聚合物原液與自由基引發(fā)劑（特別是高溫分解烷基過氧化物類引發(fā)劑）共混制成紡絲原液，紡絲原液中自由基引發(fā)劑在高溫干法紡絲時(shí)，分解釋放出自由基，引發(fā)聚氨酯聚合物形成分子間具有微交聯(lián)的聚氨酯彈性纖維。采用此方法制備的聚氨酯彈性纖維具有高強(qiáng)度、高模量及耐高溫特性，這些性能對(duì)防止聚氨酯彈性纖維高速退繞時(shí)斷絲、高溫染色時(shí)絲內(nèi)斷等很有幫助，纖維特適合作為高溫染色織物原材料及耐穿耐磨軍用衣物用彈性纖維使用。
【專利說明】一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚氨酯彈性纖維是一種具有高斷裂伸長、高彈性回復(fù)率等優(yōu)異性能的合成纖維，被廣泛應(yīng)用于針織服飾、家居用品等領(lǐng)域。聚氨酯彈性纖維在進(jìn)行后道織造時(shí)，若絲拉伸強(qiáng)度低、拉伸模量小，高速退繞時(shí)，易發(fā)生斷絲等故障而影響織造效率；后道高溫染色時(shí)，若絲力學(xué)性能與耐高溫性能差，絲在織物中易發(fā)生染色內(nèi)斷現(xiàn)象；后續(xù)使用時(shí)，特別是在其作為高彈牛仔褲等服用彈性纖維絲時(shí)，更是需要纖維具備優(yōu)異的經(jīng)向拉伸強(qiáng)度及模量，才能使衣物具有良好的耐穿耐磨性?？梢?，聚氨酯彈性纖維需具備優(yōu)異的力學(xué)性能及耐高溫性能才能保障其進(jìn)行高速退繞織造、高溫染色、耐穿等使用要求。
[0003]傳統(tǒng)的聚氨酯彈性纖維力學(xué)性能及耐熱性能改性方法主要集中在聚合前期分子內(nèi)結(jié)構(gòu)改性及聚合后期分子間交聯(lián)改性。聚合前期分子內(nèi)結(jié)構(gòu)改性主要是通過分子鏈段的設(shè)計(jì)進(jìn)行原位聚合調(diào)節(jié)聚氨酯分子中軟硬段組分的種類及含量等進(jìn)行化學(xué)改性，也可以通過在分子中引入多官能團(tuán)醇類及胺類等手段進(jìn)行微交聯(lián)改性；聚合后期分子間交聯(lián)改性主要是通過在聚氨酯聚合物中添加交聯(lián)劑等助劑進(jìn)行加工改性，包括異氰酸酯基和亞氨基反應(yīng)交聯(lián)、異氰酸酯基或羥基封端聚氨酯預(yù)聚體交聯(lián)、烷氧基硅烷封端聚氨酯預(yù)聚體水解交聯(lián)、乙烯基封端聚氨酯預(yù)聚體交聯(lián)、帶有功能性側(cè)基聚氨酯預(yù)聚體交聯(lián)、硫磺交聯(lián)、甲醛交聯(lián)等。
[0004]自由基引發(fā)劑是指在自由基反應(yīng)中能夠產(chǎn)生自由基的試劑，常用的有金屬過氧化物類自由基引發(fā)劑、鹵素類自由基引發(fā)劑、有機(jī)過氧化物類自由基引發(fā)劑、偶氮類自由基引發(fā)劑等。其中用途最為廣泛的為有機(jī)過氧化物類自由基引發(fā)劑，這類化合物是含有過氧鍵0-0的化合物，過氧鍵是一種很特殊的化學(xué)官能團(tuán)，其受熱后均裂，產(chǎn)生自由基，這種自由基具有很高的反應(yīng)活性，能引發(fā)聚合物進(jìn)行交聯(lián)。自由基引發(fā)劑除了作為自由基供體引發(fā)烯類單體聚合以外，還被廣泛應(yīng)用于塑料及橡膠的硫化與交聯(lián)以提升塑料及橡膠制品的模量及耐熱耐候性，如二枯基過氧化物作為交聯(lián)劑被廣泛地用于電線、電纜外殼和絕緣層用PE的交聯(lián)，過氧化二異丙苯作為交聯(lián)劑用于EPDM/PP熱塑性彈性體的交聯(lián)改性等。
[0005]理論上，自由基引發(fā)劑能引發(fā)聚氨酯聚合物進(jìn)行交聯(lián)，其主要的交聯(lián)機(jī)理為(以過氧化二異丙苯DCP為例):
[0006]I)引發(fā)劑熱解為自由基:
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征是該方法是通過聚氨酯聚合物原液與自由基引發(fā)劑共混制成聚氨酯紡絲原液，聚氨酯紡絲原液中自由基引發(fā)劑在高溫干法紡絲時(shí)，分解釋放出自由基，引發(fā)聚氨酯聚合物形成最終具有微交聯(lián)的聚氨酯彈性纖維，其中: 聚氨酯紡絲原液是由聚醚二醇或聚酯二醇與二異氰酸酯經(jīng)縮合加聚形成預(yù)聚體，預(yù)聚體由二元胺、鏈終止劑共同擴(kuò)鏈形成聚氨酯聚合物，再將聚氨酯聚合物與自由基引發(fā)劑及其它添加劑共混而制得；上述聚氨酯紡絲原液采用干法紡絲技術(shù)紡制成最終纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征是所述聚醚二醇為聚四氫呋喃二醇、聚氧化烯烴二醇或共聚醚二醇，聚醚二醇具有1000-5000的分子量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征是所述二異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯MD1、甲苯二異氰酸酯TD1、萘二異氰酸酯ND1、六亞甲基二異氰酸酯HD1、多亞甲基多苯基多異氰酸酯PAPI或4，4，一二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯 HMDI。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征是所述預(yù)聚體中，二異氰酸酯異氰酸酯基團(tuán)與聚醚二醇羥基基團(tuán)摩爾比為1.65-2.50。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征是所述二元胺為1，2-乙二胺EDA、I, 2-丙二胺PDA、1-甲基-1，5-戊二胺或己二胺或?qū)Ρ蕉?；所述鏈終止劑包括二 乙胺DEA或正丁醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征是所述聚氨酯聚合物中，二元醇端羥基摩爾數(shù)+ 二元胺端氨基摩爾數(shù)+含磷阻燃劑端羥基、羧基摩爾數(shù)+1/2鏈最終劑摩爾數(shù)=異氰酸酯基團(tuán)摩爾數(shù)；在所述擴(kuò)鏈溶液中，二元胺氨基摩爾數(shù)/鏈終止劑端基數(shù)=14.5-21.0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征是所述聚氨酯聚合物具有80000-500000的數(shù)均分子量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征是所述自由基引發(fā)劑為有機(jī)過氧化物類自由基引發(fā)劑，特別是高溫分解有機(jī)過氧化物類自由基引發(fā)劑，自由基引發(fā)劑用量為聚醚二醇或聚酯二醇+異氰酸酯+擴(kuò)鏈胺總重量的0.05-1.5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征是所述有機(jī)過氧化物類自由基引發(fā)劑包括過氧化羧酸、烷基過氧化物、過氧化酮、酯類過氧化物或酰類過氧化物，其中: 1)、烷基過氧化物包括二叔丁基過氧化物、2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁過氧基)己烷、叔丁基過氧化異丙苯、過氧化二異丙苯、1，4- 二(2-叔丁過氧基異丙基)苯或2，5- 二甲基-2，5- 二(叔丁基過氧化)己烷； 2)、過氧化酮包括叔丁基過氧縮酮或叔戊基過氧縮酮； 3)、酯類過氧化物包括過氧化叔丁酯、叔丁基過氧化叔戊酸酯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯、過氧化月桂酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯或過氧化異辛酸叔丁酯；4)、酰類過氧化物包括過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰、過氧化硬脂?；蜻^氧化氯化苯甲酰。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高模耐高溫聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征是所述其它添加劑包括耐黃變劑、潤滑劑、紫外線吸收劑和酯類抗氧化劑；所述聚氨酯紡絲原液質(zhì)量濃度為30-45% ;所述聚氨酯彈性纖維旦數(shù)為20D、30D、40D、140D、840D或1120D。
【文檔編號(hào)】C08G18/66GK103789864SQ201410054041
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】周建軍, 陳厚翔, 梁紅軍, 費(fèi)長書, 席青 申請(qǐng)人:浙江華峰氨綸股份有限公司