[发明专利]一种新型弹性纤维及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子弹性纤维及其制备方法。具体是一种具有三维立体卷曲结构的弹性纤维及其制备方法。 

背景技术

有关高分子弹性纤维的研究工作很多，然而实际可产业化并得到应用的为数不多。最为著名的应当属美国杜邦公司的“Lycra”，1937年Otto Bayer教授发现了二异氰酸酯的加聚反应，并制备了商品名为“Perlon”的聚氨酯弹性纤维。此后，Du Pont公司和ICI公司也分别发现了聚氨酯具有的弹性性能，但它们的熔体稳定性差，难于采用简单的熔体纺丝法使其纤维化。1958年，Du Pont公司以“Fiber K”，翌年又以“Lycra”为商品名正式推出了可应用的弹性纤维，它是由聚四氢呋喃(PTMG)与4，4′二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)合成的聚醚型聚氨酯，以溶液法纺丝制成的弹性纤维，回避了聚氨酯高温下热稳定性差的问题。该纤维具有非常优良的弹性伸长(600％～700％)和弹性回复率(伸长200％时可达97％以上)。然而，它也存在着不足之处——生产过程中的安全性和环境友好性不良，生产工艺流程长，导致生产成本高；纤维耐日晒、耐氯漂性不良，难于染色，高温染色会损失部分弹性以及作为“三口”——袖口、领口、袜口时对人体有压迫感，影响血液循环等。近期，随着聚氨酯热稳定性问题的解决，熔体纺丝法聚氨酯纤维也开始进入了市场，它的推动力是生产成本的降低，但其弹性性能显然不如溶液纺丝法氨纶。 

1968年Du Pont公司的W.K.Witsiepe发现了以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为硬段，以聚四氢呋喃(PTMG)为软段构成的嵌段型共聚醚酯具有优良的弹性。1972年，Du Pont公司和东洋纺(株)几乎同时发表了以“Hytrel”和“ペルプレン”为商品名的弹性体专利技术。实际上，它们的化学结构都是上述的嵌段型共聚醚酯。上世纪90年代帝人(株)和ユニチカ(株)分别以“レクセ”和“サクセス”为商品名将上述嵌段型共聚醚酯纤维实施小批量生产试验，然而性能上的不足未能使它形成大的规模。 

上世纪80年代，诸多研究者曾试图将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)制备成弹性纤维；进入90年代，随着PTT的问世又有人研究PTT弹性纤维，但均不尽如人意。 

T-400Lycra亦称为“Easy Fit Lycra”，是杜邦公司研制出的一种新型弹性纤维产品。它是PET/PTT双组分并列型复合纤维，断面呈哑铃形，因两种组分的热收缩性能不同，又有不对称的横断面，所以当纤维取向并受热处理时会产生永久的螺旋卷曲，这种由其自身性质所决定的立体螺旋卷曲，使得该纤维具有良好的弹性伸长和弹性回复性。与“莱卡”(Lycra)相比较，这种螺旋卷曲型弹性纤维具有许多特点。它的弹性伸长(50％～150％左右)和弹性回复率(伸长25％时，为80％左右)显然不如Lycra，但是足以满足弹性机织物或针织物的需求。然而与Lycra相比较具有多处优点，它的加工工艺简单，采用熔体纺丝，避免了使用有毒、易燃、易爆的有机溶剂，生产工艺流程短；而且纤维强度高，利于纺织加工；模量低，服装穿着时对人体无压迫感；耐热性好，不会因染色加工而损失弹性；耐光性好，耐氯漂，原料成本低，价廉。因此在应用方面它可以与Lycra互补，此外它的价格优势具有很强的市场竞争能力。 

近年来，有关并列型弹性复合纤维的研究与开发工作很活跃，其中研究最多的仍 属聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/PTT组合，其中大多为加工工艺条件、加工工艺流程和加工设备的研究。此外较多的是关于构成并列型复合纤维原料组合的研究工作，例如采用两种不同特性黏数的PET、两种不同特性黏数的PTT、PET/改性PET、PA6/改性PA6以及PET/PBT等。 

PET/PTT组合的并列型复合纤维，在纺丝-拉伸-定型工艺过程中，其所用的PET组分虽可获得潜在的高收缩性能，但是热收缩率还嫌不足，且收缩率的经时稳定性较差。因此，由PET/PTT构成的并列型复合纤维的弹性伸长率和弹性回复率及其稳定性尚待改进；此外该并列型复合纤维通常需要130℃的高温高压染色，限制了它在羊毛、羊绒、蚕丝类织物中的应用。 

发明内容

本发明是制备一种弹性纤维，该弹性纤维由具有较好相容性，且热收缩率不同的两种聚酯类高聚物构成的双组分并列型复合纤维。该并列型复合纤维经热处理后可以得到一种具有螺旋状三维立体卷曲的结构，从而赋予纤维良好的弹性伸长率、弹性回复率及其经时稳定性。是一种适用于织造弹性面料织物的新型功能性纤维材料。