[发明专利]一种高强高模高弹聚氨酯纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强高模高弹聚氨酯纤维的制备方法，属于纤维材料技术领域。

背景技术

聚氨酯主要是由二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚反应而成。它具有高弹性、耐磨性、耐低温性、耐溶剂性以及耐老化性等优良性能，因而广泛用于国民经济的各个领域。由于聚氨酯材料在N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中具有良好的溶解性，聚氨酯可以通过湿法纺丝的方法制备聚氨酯纤维，广泛的应用在皮革、沙发、鞋帽、汽车内饰、装饰、履带等领域。

随着聚氨酯纤维应用领域的扩大，人们对聚氨酯纤维的拉伸力学性能提出了更高的要求。因此，聚氨酯纤维拉伸力学性能的增强技术和方法具有重要的应用价值和经济价值。目前，增强聚氨酯纤维拉伸力学性能主要采用如下四个方法：1.通过设计和调节聚氨酯大分子中软硬链段的组分、种类和含量实现聚氨酯纤维拉伸力学性能的调整；2. 通过合成的方法，将富含苯环、酯基、碳碳双键或碳碳三键的分子嵌入聚氨酯大分子中，通过引入刚性链段达到增强聚氨酯纤维拉伸力学性能的目的；3.在聚氨酯大分子侧链引入官能团，使分子间形成交联键以实现聚氨酯纤维拉伸力学性能的增强；4.在聚氨酯纤维加工过程中，通过杂化或填充的方法添加无机粉体或纤维状材料，实现聚氨酯纤维拉伸力学性能的增强。

上述增强聚氨酯纤维拉伸力学性能的方法是从分子结构方面、分子间力方面、聚集态方面以及添加增强体方面进行设计和实施的，是将聚氨酯纤维改性成刚性纤维的过程，聚氨酯纤维刚性的增加将会导致其弹性的下降。因此，上述增强聚氨酯纤维拉伸力学性能的方法只能有效地实现其断裂强度和杨氏模量的增加，却难以实现聚氨酯纤维在断裂强度、杨氏模量和断裂伸长率三个力学指标同时增加的目的。针对现有增强聚氨酯纤维拉伸力学性能的缺陷，创新性的制备出一种高强高模高弹的聚氨酯纤维显得非常有意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高强高模高弹聚氨酯纤维的制备方法，为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为，

一种高强高模高弹聚氨酯纤维的制备方法，所述的方法按以下步骤进行：

聚氨酯纤维纺丝包括聚氨酯纺丝液制备、凝固浴配制、湿法牵伸成形以及热处理。

所述的凝固浴配制是指按如下质量百分比：

去离子水 15～97.5%

铵盐 1～70%

含酰胺键的极性溶剂 0.5～10%

丙酮 0.9～4.5%

低相对分子量阴离子型表面活性剂 0.1～0.5%

将铵盐、含酰胺键的有机溶剂、丙酮和低相对分子量阴离子型表面活性剂放入去离子水中得到混合溶液，然后将混合溶液的温度升高至25～90℃并机械搅拌3-5h后得到凝固浴，其中，搅拌速率为800-3000r/min；

所述的湿法牵伸成形是指将聚氨酯纺丝液经喷丝孔挤出后，以10-80m/min的速率经过温度为25-90℃、凝固距离为8-45m的凝固浴，得到湿法牵伸成形后的聚氨酯纤维。

所述的聚氨酯纺丝液是聚醚型聚氨酯纺丝液或聚酯型聚氨酯纺丝液或聚酯-聚醚型聚氨酯纺丝液中的一种，含固量为10-25%，动力粘度为300-20000 mPa·s。

所述的去离子水的导电率≤16 MΩ•cm。

所述的铵盐是硝酸铵或氯化铵或硫酸铵或硫酸氢铵或碳酸铵或碳酸氢铵或磷酸铵或磷酸氢铵或磷酸二氢铵或磷酸氢二铵中的一种。

所述的含酰胺键的极性溶剂是甲酰胺或N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种。

所述的低相对分子量阴离子型表面活性剂是硫酸酯盐表面活性剂或磺酸盐表面活性剂或磷酸酯盐表面活性剂中的一种，相对分子量为200-1000。

所述的喷丝孔的直径为65-90μm，长度为1-5mm。

由于采用了以上技术方案，本发明的技术特点在于：

1.本发明的技术方法可以实现聚氨酯纤维的断裂强度、杨氏模量和断裂伸长率的同时增强。