[发明专利]一种具有皮芯结构的复合纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种具有皮芯结构的复合纤维及其制备方法和应用，所述复合纤维包括皮层和芯层，所述皮层的材料包括聚酯A，所述芯层的材料包括聚氨酯和相容剂，且所述相容剂包括聚酯B和/或聚醚酯，所述聚酯B包括脂肪族/芳香族共聚酯；通过限定所述相容剂包括聚酯B和/或聚醚酯，使得到的复合纤维的皮层和芯层具有良好的相容性，进而有效提高了复合纤维的断裂强度、卷曲弹性以及弹性回复率；且所述复合纤维中芯层的占比较低，进而有效降低了制备成本，还避免了复合纤维在牵伸和使用过程中容易出现表皮破裂的问题。

技术领域

本发明属于纤维技术领域，具体涉及一种具有皮芯结构的复合纤维及其制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯纤维(氨纶)属于嵌段共聚物，其分子是由低聚物多元醇软链段和二异氰酸酯/扩链剂硬链段组成的线性嵌段共聚物，这种特殊的结构使氨纶具有伸长率大、弹性优异以及弹性模量低等特点，进而在运动衣、泳衣、健美服、高档袜以及汽车内饰面料等各个方面均有广泛应用。

目前，氨纶纺丝的方法主要有干法纺丝、湿法纺丝以及熔融纺丝三种。其中，熔融纺丝法在生产氨纶纤维时具有工艺简单，生产效率高、成本低以及无环境污染等优点，成为最广泛的氨纶纤维的纺丝方法。但是，为了保证聚氨酯在熔融加工过程中的热稳定性，通常会牺牲一部分聚氨酯的弹性来换取热稳定性的提高；因此，熔纺法纺丝得到的氨纶纤维在弹性回复率方面要比干法纺丝得到的氨纶纤维差，且由于氨纶纤维本身的强度、初始模量均较低，且手感较差、染色性能较差。因此，在实际应用中，氨纶纤维通常需要与其它纤维进行混纺后才能进入后道织造、染整等工艺中，这样不仅增加了工艺流程的繁琐度，同时也使得氨纶纤维的加工成本增加，同时除上述缺点外，氨纶纤维还无法生产低旦的纱线。

复合熔融纺丝技术有效解决了上述问题。复合熔融纺丝是将两种或两种以上不同化学组成或不同粘度的纺丝熔体，同时通过一个具有特殊分配系统的喷丝头挤出而制得，在进入喷丝孔之前，两种成分彼此分离，互不混合，在进入喷丝孔的瞬间，两种熔体接触，凝固粘合成一根丝条，从而开成具有两种或两种以上不同组分的复合纤维。CN108560080A公开了一种超弹性锦纶皮芯纤维及其制备和应用。该纤维是以聚对苯二甲酸丁二醇酯为芯材、以锦纶为皮材的皮芯结构复合纤维；由以下质量百分比的原料组成：PBT 30～70％和PA30～70％，得到的纤维的力学性能好，弹性高，成本低且服用性好，可广泛应用在纺织领域。CN110644073A公开了一种涤锦并列复合弹性纤维的制备方法，该发明以PET和尼龙6作为并列型两种组分，然后分别经螺杆挤压机熔融挤出，进入双组份复合纺丝组件及特殊设计的皮芯型复合喷丝板，喷出的熔体，经冷却、上油、拉伸定型、卷绕后制得具有吸湿透气性、抗起球、蓬松性、高弹性、面料挺括等优点的涤锦并列复合弹性纤维。CN103469360A公开了一种含氟PBT-PET皮芯复合纤维及其制备方法，包括皮层材料含氟PBT的制备和皮芯复合纤维的制备。含氟PBT是采用四氟对苯二甲酸和1,4-丁二醇作为原料，加入抑制剂，在适当的条件下进行酯化反应和缩聚反应得到的，然后以含氟PBT为皮、PET为芯，采取合适的复合纺丝工艺制备得到皮芯复合纤维；该发明所得的含氟PBT具有良好的热稳定性及可加工性，氟原子的引入，提高了其憎水憎油性能。

JP2008231606A还公开了一种共轭纤维，该共轭纤维采用了聚酯材料作为皮层，聚氨酯材料作为芯层，通过复合纺丝技术制备得到了弹性复合纤维。该专利解决了部分熔纺氨纶在生产和应用过程中的问题。但是，由于聚酯和聚氨酯的相容性较差，会导致复合纤维的皮层和芯层的界面结合力偏低，进而影响符合纤维的强度和弹性，而如果想要保证复合纤维具有较好的弹性及弹性回复率，则需要提高其中芯层聚氨酯的占比，而研究表明只有聚氨酯的占比不低于70％时，可能得到兼具高强度和高弹性的复合纤维，但是这会大幅提升复合纤维的原料成本，同时还会导致复合纤维的皮层在生产的使用时出现表皮破裂。

因此，为解决上述技术问题，需要开发一种具有高强度、弹性性能优异且制备成本低的皮芯结构复合纤维。

发明内容