[发明专利]熔纺斯潘德克斯弹性纤维的方法

说明书

                     背景

发明领域

本发明涉及一种通过聚氨酯脲的熔纺制造斯潘德克斯弹性纤维的方法，更具体地说，涉及一种先纯化封端二醇然后形成聚氨酯脲的方法。

背景技术的讨论

习惯上，斯潘德克斯弹性纤维由下述方法制造：让一种聚合二醇与一种二异氰酸酯发生反应，形成一种封端二醇(一种异氰酸酯封端的预聚体，它含有一系列反应产物，包括未反应的二异氰酸酯)，将该封端二醇溶于一种合适的溶剂中，让该溶液与一种二胺扩链剂和任选地一种单胺链终止剂接触，以形成嵌段弹性体聚氨酯脲的溶液，以及干纺或湿纺该溶液，形成斯潘德克斯弹性纤维。

美国专利3,415,790公开了斯潘德克斯弹性纤维的制造方法，其中，封端二醇先经萃取然后溶于一种溶剂，与二官能度扩链剂接触并干纺成单丝。在该方法中，为避免昂贵的溶液输运，聚合物必须在同一地点制造并纺成纤维。

美国专利3,503,933公开了熔纺斯潘德克斯弹性纤维，但需要特殊的非对称二异氰酸酯，其上的两个异氰酸酯基的反应性至少有五倍之差。由于存在这样的二异氰酸酯，预料这种斯潘德克斯弹性纤维在加工性能(高粘性，因而难以倒线)、织物性能(低卸载能力)和织物加工性能如染色、织物整理和洗烫性(高的热-湿蠕变)方面不能令人满意。

这类方法由于必须使用纺丝溶剂或特殊二异氰酸酯来制造斯潘德克斯弹性纤维，使纺织工艺或所得斯潘德克斯弹性纤维具有缺点，因而是不合适的。所以仍需要有一种熔纺方法来生产具有良好性能的斯潘德克斯弹性纤维。

                        发明概述

本发明是一种制造斯潘德克斯弹性纤维的方法，它包含下列步骤：

(a)使一种聚合二醇与一种二异氰酸酯按1.3-2.2的封端比进行反应，以形成一种封端二醇，所述二异氰酸酯含有反应性基本相同的异氰酸酯基。

(b)从步骤(a)的产物中除去

(i)至少约70％未反应的二异氰酸酯，当步骤(c)中要用的扩链剂选自含3、5和7-18个碳原子的线形二胺时；

(ii)至少约80％未反应的二异氰酸酯，当步骤(c)中要用的扩链剂是1，6-二氨基己烷时；以及

(iii)至少约85％未反应的二异氰酸酯，当步骤(c)中要用的扩链剂选自含2和4个碳原子的线形二胺时；

(c)使步骤(b)的产物与一种链上含2-18个碳原子的线形脂肪族二胺扩链剂和一种单胺链终止剂发生反应，以形成一种其特性粘度为1-3.3和熔点≤200℃的聚氨酯脲聚合物；以及

(d)熔纺在步骤(c)中形成的聚氨酯脲，以形成斯潘德克斯弹性纤维。

                        发明详述

现已意外地发现，采用特定配方，在控制的特定条件下，能从聚氨酯脲制得性能良好的熔纺斯潘德克斯弹性纤维。如本文所用，“斯潘德克斯弹性纤维”是指一种制成的纤维，其中成纤物质是一种包含至少85重量％嵌段聚氨酯的长链合成弹性体。

能用于本发明方法的聚合二醇可以是聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇和它们的共聚物。例如，聚醚二醇可以是聚(四亚甲基醚)二醇或聚(四亚甲基醚-共-3-甲基四亚甲基醚)二醇。用共聚醚时，3-甲基四亚甲基部分的存在量在约4-20mol％范围内。聚酯二醇可以是二醇与二元酸的反应产物，所述二醇如乙二醇、丙二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇和1，4-丁二醇，包括它们的混合物，所述二元酸如丁二酸、己二酸和1，12-十二双酸。也可以用衍生自内酯如ε-己内酯开环的聚酯以及由上述聚醚与聚酯单元组成的聚醚酯。聚碳酸酯二醇可以是一种碳酸亚烃酯与线形脂肪族二元醇如1，6-己二醇、1，5-戊二醇等的反应产物。优选聚醚和共聚醚二醇。

在本发明的方法中，让一种二异氰酸酯与聚合二醇接触，以生成一种封端二醇。在本发明中，二异氰酸酯上的两个异氰酸酯基对聚合二醇上的羟基具有基本相同的反应性。实例包括1，1’-亚甲基双(4-异氰酸根合苯)(下文称之为“MDI”)、1，6-六亚甲基二异氰酸酯以及双(4-异氰酸根合环己基)甲烷。优选MDI。在封端反应中，二异氰酸酯与聚合二醇的摩尔比叫做封端比。在本发明的方法中，采用的封端比为1.3-2.2，优选1.4-1.9。

本发明要求未反应的二异氰酸酯能从含有封端二醇的反应混合物中除去。未反应二异氰酸酯的除去可以用萃取和蒸馏(包括薄膜蒸馏)之类的已知方法进行。所得到的中间产物叫做纯化封端二醇。