[发明专利]稳定的弹力纤维

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗褪色和耐氯的、稳定的弹力纤维(Spandex)。

背景技术

众所周知，弹力纤维是至少含有85wt％嵌段聚氨酯(polyurethane)的高弹性纤维，它们一般是由聚氨酯溶液通过喷丝板挤出制造的。例如干法纺丝工艺是采用弹力纤维聚合物的有机溶液进行的，然后通过引入气体脱除溶剂使纤维干燥；而湿式纺丝工艺中，挤出的纤维通过水浴脱除溶剂并固化纤维。还有一种化学纺丝工艺，是将一种异氰酸酯封端的预聚物溶液通过喷丝板纺丝，然后在含有胺型扩链剂的溶液中使链扩展；另外一种是熔融纺丝工艺，其将聚氨酯熔体通过喷丝板挤出并冷却。

目前，已经报道过一些与上述弹力纤维制备有关的问题，例如在纤维暴露于各种环境条件下所观察到的泛黄或机械性能劣化。

例如，美国专利2,999,839公开了一种含甲基丙烯酸酯且具有叔胺的嵌段聚氨酯组合物及其制造方法。但是，添加甲基丙烯酸酯会对诸如耐久性之类的性质产生不利的影响，尽管它能抑制紫外光造成的褪色。而且，它还有一个问题，即在纺丝或整经过程中，由于释放出的甲基丙烯酸酯在纤维表面积累，可能形成浮渣(scum)，从而造成工艺问题如断头(cutting)或变色。

弹力纤维尤其适宜制造泳装，但是由于游泳池中一般活性氯含量在0.5～3ppm，它们必须能抵制由氯引起的物理性能的劣化，尤其当弹力纤维在100旦或以下时。虽然美国专利4,340,527公开了为提供耐氯性而添加氧化锌细粉的方法，但是氧化锌对防止褪色无效。

国际公开00/36195中公开的弹力纤维中包括一种抗褪色剂——聚(N，N-二乙基-2-氨乙基甲基丙烯酸酯)，和一种氧化锌粉或碳酸镁钙(huntite)和水菱镁矿(hydromeganesite)的混合物，以便同时改善抗褪色和耐氯的性能。但是，观察到的有效性很勉强。

发明内容

据此，本发明的一个目的是提供一种稳定的弹力纤维，其能够由抵抗紫外光、大气烟雾或氯所造成的褪色和劣化，也能避免纺丝过程中浮渣的发生。

一方面，本发明提供了一种弹力纤维，其组成除了嵌段聚氨酯聚合物外，还含有：(a)0.5～3wt％的位阻酚；(b)0.2～2wt％的氨基脲；(c)0.2～5wt％的含叔氮原子的聚氨酯；和(d)1～5wt％的氧化锌，以上含量均是均基于弹力纤维总量。

本发明弹力纤维中所采用的嵌段聚氨酯聚合物，是通过溶解在一种有机溶剂中的聚氨酯前身物(precursor)与一种二胺和一种单胺反应制备的。这种聚氨酯前身物是一种有机二异氰酸酯与一种聚合二醇反应制备的，其中的有机二异氰酸酯可以是二苯甲烷-4＇，4＇-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、亚丁基二异氰酸酯或氢化p，p-亚甲基二异氰酸酯；聚合二醇可以是聚四亚甲基醚二醇(polytetra-methyleneetherglycol)、聚丙二醇或聚碳酸酯二醇；用作扩链剂的二胺有乙二胺、丙二胺或肼；用作链终止剂的单胺有二乙胺、单乙醇胺或二甲胺。

本发明为改善纤维抗褪色和耐氯性而采用的位阻酚化合物，优选亚乙基双(氧乙烯基)双-(3-(5-叔丁基-4-羟基-间甲苯基)-丙酸酯)，(ethylenebis-(oxyethylene)bis-(3-(5-t-butyl-4-hydroxy-m-toyl)-proopion-ate))，或3，9-双(2-(3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基)-1，1-二甲基乙基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5，5]十一烷。

本发明所用的氨基脲给予弹力纤维抗烟雾褪色的性能。而且，当氨基脲与含叔氮原子的聚氨酯一起使用时，可以实现改善抗烟雾和耐氯两者的协同效应。优选的氨基脲包括：1，1，1＇，1＇-四甲基-4，4＇-(亚甲基-双-对亚苯基)二氨基脲、缩二脲基-三(六亚甲基-N，N-二甲基氨基脲)(biuretry-tri(hexamethylene-N，N-dimethylsemicarbazide))或1，6-亚己基双(N，N-二甲基氨基脲)，最优选1，1，1＇，1＇-四甲基-4，4＇-(亚甲基-双-对亚苯基)二氨基脲。