[发明专利]改性的熔纺氨纶及其制备方法

说明书

本发明属于化学纤维的改性方法领域，特别涉及改性的熔纺氨纶及其制备方法。

氨纶是一种既有纤维性能又有橡胶性能的高档纺织用纤维，在各种运动衣、游泳衣、健美服、高弹袜等方面的应用日益广泛。生产氨纶的方法有干法、湿法、化学法和熔融法四种。在四种氨纶生产方法中，干法纺丝产量最大，约占世界总产量的80％，该方法生产的氨纶性能优良，但生产成本高，并且由于生产过程中需使用大量有机溶剂，如DMF和DMAc，这些溶剂对环境及人体健康危害很大。熔融纺丝法生产氨纶具有工艺流程简单、设备投资低、生产效率高等优点，并且易于实现氨纶的细旦化，在生产过程中无需使用溶剂，是最为经济和对环境污染最小的氨纶生产技术，近年来广泛受到人们的重视。

氨纶是一种由含有软链段和硬链段的嵌段共聚物制成的纤维，软链段是由不具有结晶性的低分子量的聚酯或聚醚多元醇组成，其玻璃化温度很低，常温下处于高弹态，受到应力后很容易发生形变；硬链段是由二异氰酸脂同多元醇的羟基反应所形成，具有结晶性并能横向交联，在应力作用下不会发生形变，氨纶的高回弹特性来源于硬链段微区的物理交联作用。干法纺丝通常采用二胺作扩链剂，能在硬段中形成内聚能很高的脲基，从而使硬段更紧密的结合起来，为增加树脂和氨纶的强度，用于制造溶纺氨纶的TPU(热塑性聚氨酯弹形体)采用二醇为扩链剂综合效果较好，但硬段分子间的结合力较低，导致硬段聚集程度低和稳定性较差。从目前的发展看，熔纺氨纶在断裂强度、伸长模量方面优于干纺氨纶，但在弹性回复率、耐热性等方面还不如干纺氨纶。为改善熔纺氨纶在上述两方面的不足，在氨纶熔融纺丝时先将粒状的氨纶切片干燥，除去水分，然后经带有加热装置的螺杆挤出机挤出，随着螺杆的转动，切片被强制向前推进，同时受热熔融，熔体以一定的压力被挤出并输送到纺丝部位，然后用纺丝泵将熔体定量均匀地压至喷丝板，熔体自喷丝板的毛细孔中被挤出形成细流，经拉长变细，在甬道中冷却成形，最后经上油后达到卷绕部位成筒。在生产过程中大多加入添加剂，在进入箱体前设有混合设备，熔体与添加剂经混合器混合后纺丝成形。

本发明的目的在于改善熔纺氨纶在弹性回复率、耐热性等方面的不足，提供一种改性的熔纺氨纶及其制备方法，用以改善氨纶综合力学性能。

本发明改性的熔纺氨纶由聚四氢呋喃二醇(PTMG)、纳米粉体、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸脂(MDI)和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)切片组成，改性的熔纺氨纶的纤度为40-100dtex；其中由纳米粉体、聚四氢呋喃二醇和4，4’-二苯基甲烷二异氰酸脂组成的预聚体∶热塑性聚氨酯弹性体的重量百分比为5％-25％∶75％-95％，聚四氢呋喃二醇∶4，4’-二苯基甲烷二异氰酸脂∶纳米粉体的重量份数比为20-45∶10-15∶1-11。

所述的聚四氢呋喃二醇(PTMG)的相对分子量是1000-2000。

所述的纳米粉体包括水滑石、氧化锌、蒙脱土、碳酸钙、二氧化硅、氢氧化镁等。

所述的纳米粉体粒径是30-100nm；优选60-70nm。

本发明改性的熔纺氨纶的制备方法：

在预聚体合成过程中加入纳米粉体，将含有纳米粉体的预聚体作为添加剂，同热塑性聚氨酯弹性体切片熔体在混合器中均匀混合后挤出纺丝，得到熔纺氨纶。

1.预聚体的制备：将纳米粉体加入到聚四氢呋喃二醇(PTMG)中，在35-45℃的温度下，且在N₂保护下搅拌，加入4，4’-二苯基甲烷二异氰酸脂(MDI)，搅拌，继续加温至65-75℃，搅拌，搅拌均匀后即得到预聚体，其中，聚四氢呋喃二醇∶4，4’-二苯基甲烷二异氰酸脂∶纳米粉体的重量份数比为＝20-45∶10-15∶1-11。

2.将热塑性聚氨酯弹性体切片干燥后与步骤1得到的预聚体加入到螺杆挤出机中进行熔融混合，熔体在混合器中均匀混合后挤出纺丝，得到纤度为40-100dtex的改性的熔纺氨纶，其中，预聚体∶热塑性聚氨酯弹性体的重量百分比为＝5％-25％∶75％-95％。

所述的搅拌时间为1.5-3小时。

所述的切片干燥温度优选为95-100℃，纺丝温度为180℃-250℃，熔体压力为8-15MPa，纺丝速度为200-1000m/min。