[发明专利]具有高生产效率的聚氨酯弹性纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高生产效率的聚氨酯弹性纤维的制备技术，还涉及一种提高聚氨酯弹性纤维弹性性能的方法，属于聚氨酯弹性纤维技术领域。更具体地，本发明涉及通过加入表面活性剂制得具有优异弹性性能的聚氨酯弹性纤维，可满足高速度纺丝工艺的要求。

背景技术

聚氨酯弹性纤维具有优异的拉升强度、高的断裂伸长和弹性回复率，广泛应用于针织和机织等弹性织物中。随着社会的发展和市场竞争的加剧，人们也在追求更高的生产效率和产能，并可降低成本。为了满足上述要求，一方面可以适当缩短聚合时间；另一方面可以提高纺丝速度，而纺丝速度的提高势必引起聚氨酯弹性纤维弹性性能的下降。因此开发出能提高聚氨酯弹性纤维断裂强度和断裂伸长的技术对高速纺丝就显得尤为必要。

聚氨酯硬段的的苯环、脲基和氨基甲酸酯极性强、内聚能高，易形成分子间或分子内的物理交联，使聚氨酯原液体系的粘度升高，并会产生部分凝胶，不利于后期的成型加工。高的生产效率一般需要高的浓度，因此其对生产技术的要求更高，在较高的浓度下，原液的稳定性也会变差，内聚能超过了极限值，当提高了纺丝速度，原液经过喷丝板的时间又缩短，原液体系的内聚能来不及有效释放，从而在喷丝板出口处使丝条发生内聚力切断，形成断丝，降低了可纺性。同时，纺丝速度的提高会使得聚氨酯丝条的结晶性、取向度增加，导致纤维的弹性功能受损，影响产品质量。

表面活性剂是一类具有两亲分子结构的物质，能改善溶液体系的界面状态和理化性质，由于表面活性剂的均化和助溶作用，使聚氨酯原液微观结构的均匀性提高，消除原液的不稳定性，适当降低内聚能。同时，表面活性剂在聚氨酯原液中的使用可使原液在喷丝板壁的粘连漫流，以及在喷丝板出口处的挤出胀大现象均有所改善，提高了原液的可纺性能。但是，当单一使用某种或某类表面活性剂时，其用量较大，会导致表面活性剂与原液相容性变差，损害可纺性和纤维力学性能。即使是用量较少，在一般的工艺条件下，单一表面活性剂的使用对纤维弹性性能的改善效果也并不明显。

发明内容

技术问题：为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种具有高生产效率的聚氨酯弹性纤维的制备方法，首先通过原位添加表面活性剂，然后在原液中再添加表面活性剂的复配体系来提供一种具有高生产效率的聚氨酯弹性纤维的制备方法。根据本发明的工艺方法制得的聚氨酯弹性纤维具有高的断裂强度和断裂伸长率，适合高速度纺丝工艺的要求，且能缩短聚合反应的时间，明显提高生产效率。

技术方案：本发明提供了一种具有高生产效率的聚氨酯弹性纤维的制备方法，其包括以下步骤：

1)将组分a加入到低聚物多元醇中，通过强力机械搅拌进行充分混合，形成稳定的混合物体系；

2)在上述体系中加入二异氰酸酯，在25～55℃的条件下反应60～120min，得到具有异氰酸根封端的预聚物溶液；

3)将得到的预聚物溶液冷却至3～25℃后，加入混合胺溶液进行扩链反应，生成聚氨酯原液；

4)向上述聚氨酯原液中添加组分b、抗氧剂、紫外线吸收剂、防黄剂、润滑剂、染色助剂充分搅拌混合，熟化后得到纺丝原液；

5)将上述纺丝原液进行干法纺丝，即得到聚氨酯弹性纤维；

其中：组分a由具有通式Ⅰ结构的非离子表面活性剂和有机溶剂组成，且式中R₁、R₂、R₃为碳数为1～16的直链、支链或环状烷基；

组分b由具有通式Ⅱ～Ⅴ结构的非离子表面活性剂、具有通式Ⅵ～Ⅸ结构的阴离子表面活性剂和有机溶剂组成；通式Ⅱ～Ⅸ中R₄为碳数为8～18的直链、支链或环状烷基，R₅为碳数为2～20的直链、支链或环状烷基，M为碱金属、碱土金属、铵或有机胺，x、y、z＝1～30，n＝1～10；

所述的组分a中非离子表面活性剂在聚氨酯弹性纤维中的质量百分比为0.005％～0.02％；组分b中非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的质量比为1∶1～4∶1，二者总量在聚氨酯弹性纤维中的质量百分比为0.03％～1.5％。

所述的低聚物多元醇为分子量为1000～3000的聚四亚甲基醚二醇或聚丙二醇，亦或是两者的混合物。

所述的二异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，亦或是两者的混合物，且二异氰酸酯与低聚物多元醇的摩尔比为1∶1.6～1∶2.2。