[发明专利]一种增强聚氨酯纤维拉伸力学性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强聚氨酯纤维拉伸力学性能的方法，属于纤维材料技术领域。

背景技术

聚氨酯纤维国际上称之为“Spandex”，我国商品名为氨纶。是由聚氨酯嵌段共聚物经过纺丝而制得的纤维，断裂伸长率高达500%~800%，弹性回复率一般高于90%，断裂强度高，由于其有着其它纤维无法比拟的高断裂伸长率，被广泛应用在针织服饰、家居用品等领域。

随着聚氨酯纤维应用领域的扩大，人们对于聚氨酯纤维的力学性能提出了更高的要求。目前增强聚氨酯纤维拉伸力学性能的方法全部集中在聚氨酯纤维成型前，而对聚氨酯纤维成型后再增强其拉伸力学性能尚无相关报导，这是因为聚氨酯纤维成型后的结构比较稳定，增强改性比较困难。对聚氨酯纤维成型前进行改性主要包括聚氨酯的合成改性和聚氨酯纺丝液的改性。聚氨酯的合成改性包括聚合前期的分子结构改性和聚合后期的分子间交联改性。聚氨酯纺丝液的改性通常是将一些纤维类无机填料、刚性粒子、引发剂等通过共混的方法添加到聚氨酯溶液中制成共混纺丝溶液。然而不管是聚氨酯的合成改性还是聚氨酯纺丝液的改性都具有工艺比较复杂、效果不太显著、易造成其它性能改变等缺点，且只能增加断裂强度和杨氏模量，而断裂伸长率减少。因此，一种简单有效的在聚氨酯纤维成型后实现聚氨酯纤维的断裂强度、杨氏模量和断裂伸长率同时增强的方法，具有重要的实际应用价值和经济价值。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种增强聚氨酯纤维拉伸力学性能的方法，为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为，

一种增强聚氨酯纤维拉伸力学性能的方法，所述的方法按以下步骤进行：

a聚氨酯纤维的预处理

在索氏萃取器中，将聚氨酯纤维采用无水乙醚进行虹吸循环清洗，清洗2-5h后放入温度为80-90℃干燥箱中干燥1-2h直至聚氨酯纤维表面的乙醚去除，得到预处理后的聚氨酯纤维，其中，聚氨酯纤维的虹吸循环清洗次数为20-50次；

b聚氨酯纤维的低温电晕辐照改性

将经步骤a预处理后的聚氨酯纤维在气氛为空气、温度为18-36℃、电压为6-15KV、距离为0.5-3cm的低温电晕辐照设备中处理3-10min，得到低温电晕辐照改性的聚氨酯纤维，其中，低温电晕辐照改性的聚氨酯纤维的接触角为35-65°；

c改性溶液的制备

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、含酰胺键的极性溶剂、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25～98℃并机械搅拌3-5h后得到改性溶液，其中，搅拌速率为800-3000r/min；

d铵盐分子嵌入聚氨酯纤维

将经步骤b得到的低温电晕辐照改性的聚氨酯纤维放入经步骤c制备的改性溶液中，在温度为80-130℃、气压为0.101-0.270Mpa的条件下进行高温高压浸泡和溶胀处理1-5h，在高温高压浸泡和溶胀的作用下，改性溶液中的铵盐分子扩散至低温电晕辐照改性的聚氨酯纤维的无定形区大分子之间，得到铵盐分子嵌入的聚氨酯纤维；

e铵盐分子嵌入的聚氨酯纤维的清洗、微牵伸和热定型

将步骤d制备的铵盐分子嵌入的聚氨酯纤维放入温度为18-32℃的去离子水中进行清洗，清洗1-5min后将铵盐分子嵌入的聚氨酯纤维的长度牵伸伸长5-10%，然后放入温度为65-90℃的鼓风干燥箱中干燥1-2h，得到断裂强度增加60-150%，断裂伸长率增加70-120%，杨氏模量增加30-80%的聚氨酯纤维。

所述的聚氨酯纤维是聚醚型聚氨酯纤维或聚酯型聚氨酯纤维或聚酯-聚醚型聚氨酯纤维中的一种。

所述的去离子水的导电率≤16MΩ·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。

由于采用了以上技术方案，本发明的技术特点在于：