[发明专利]一种二氧化碳基聚氨酯纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及聚氨酯纤维技术领域，尤其涉及一种二氧化碳基聚氨酯纤维及其制备方法，所述二氧化碳基聚氨酯纤维由包含如下重量份组分的纺丝原液经过纺丝制得：聚(碳酸酯‑醚)二元醇180～350份；芳香族二醇3.5～7.8份；芳香族二异氰酸酯45～92份；有机溶剂650～1450份；胺类扩链剂11.5～18.7份；链终止剂0.8～2.1份；抗氧化剂0.03～0.11份；紫外吸收剂0.05～0.09份。本发明提供的二氧化碳基聚氨酯纤维耐高温性能和耐环境老化性能较优。实验表明，所述二氧化碳基聚氨酯纤维经过上述高温处理后，纤维丝的拉伸强力变化不低于72％，经过上述碱液处理后，纤维丝的拉伸强力变化不低于75％。

技术领域

本发明涉及聚氨酯纤维技术领域，尤其涉及一种二氧化碳基聚氨酯纤维及其制备方法。

背景技术

聚氨酯纤维又称氨纶，为聚氨基甲酸酯和聚脲基甲酸酯共混物，性能介于橡胶和塑料之间，具有高弹性、高强度、耐磨以及耐挠曲性等性能，在针织服饰、家居用品等领域得到了广泛的应用。聚氨酯纤维通过二异氰酸酯和端羟基二元醇预聚以及二元胺扩链制备而成，包括聚酯以及聚醚两大类纤维，其中聚酯类纤维抗氧化、抗油性较强，聚醚类纤维防霉、弹性好。聚氨酯纤维高达95％的回弹性以及300％-700％的断裂伸长率，聚氨酯纤维分子之间的主要作用力为范德华力，端羟基二元醇构成的软链段分子本身对其他分子的束缚力相对较弱，使得软链段卷曲松弛，常温下表现为易运动，易伸长，这是纤维表现高弹性的结构基础；而脲基基团(-NHCONH-)以及氨基甲酸酯基团(-NHOCO-)构成的硬链段中的强极性基团之间则通过氢键作用力连接起来，具有高玻璃化温度，易结晶的特点，能在分子链受力时阻碍其发生相对滑移，并使得软链段拉伸后能回复到原来未拉伸状态，阻碍了聚氨酯的无限拉长，软、硬链段的结构特点使得聚氨酯纤维具有优异的综合性能，在性能上表现为高断裂伸长率、高弹性回复率的特点。

发明专利201310446184.X报道了一种高效的聚氨酯弹性纤维生产方法，首先将聚四亚甲基醚二醇、4,4-二苯甲烷二异氰酸酯以及正丁醇封端剂，进行预聚反应，然后，依次使用二醇、混合胺的DMAC溶液分步进行两次扩链，得到聚氨酯纤维。发明专利201910758620.4提供了一种新型聚氨酯纤维材料及其制备方法，由A组分和B组分制成，其中：A组分由聚四氢呋喃醚二醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、TDI和扩链剂组成；B组分由硅溶胶、紫外线吸收剂和抗氧化剂组成。得到的聚氨酯纤维材料具有高弹性，抗污，耐老化等特点。聚氨酯纤维在进行纺织品制造时需要对其进行染色，染色处理需要130℃以上高温长时间处理，然而普通的聚氨酯纤维耐高温性较差，在如此高温条件下，纤维发生断裂，其性能严重受到破坏，近年来，耐高温的聚氨酯纤维也受到了普遍的关注。日本专利H4-100919通过在聚氨酯纤维原液进行纺丝前添加三元胺方法来提高氨纶纤维的耐高温性能，然而，这种方法由于在高粘度的纺丝原液中添加三元胺，所以不能保证原液的分散均匀性，而且，添加三元胺的方式对耐碱性能影响较大，会极大地影响了水解稳定性。发明专利201811408761.5报道了一种具有良好耐热性和低温定形性的氨纶纤维及制备方法，在聚合过程中通过加入异氰酸酯三聚体的方法来提高耐热性，然而三聚体得到了交联网状结构，而非线性结构，合成难以控制。发明专利201510535986.7报道了一种耐高温耐疲劳辐照交联聚氨酯纤维的制备方法，首先将聚四氢呋喃二醇以及聚丙二醇聚醚类二元醇和二异氰酸酯混合，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚物，然后加入混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，扩链反应采用的是含氟芳香族二元胺类扩链剂，得到25％～50％固含量的聚氨酯纤维溶液，经过紫外光辐射交联提高了耐高温性，但是含氟芳香族二元胺大大增加了生产成本。

聚氨酯弹性纤维材料在使用过程中会遇到光、热、氧和水等不同恶劣环境条件，这就要求聚氨酯有很好的耐热性、耐碱性以及耐紫外光老化等性能，否则聚氨酯结构发生了变化，聚氨酯弹性纤维发生老化，性能逐步变差，丧失其使用价值。因而，研究聚氨酯纤维材料的耐环境老化成为本领域的发展方向。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种二氧化碳基聚氨酯纤维及其制备方法，本发明提供的二氧化碳基聚氨酯纤维耐高温性能较优，耐环境老化性能较优。