[发明专利]生产纤维的方法

说明书

本发明涉及优选通过将包含聚氨酯的溶液(I)湿纺到凝固浴中而生产 纤维，优选斯潘德克斯(spandex)纤维的方法，其中所述溶液(I)包含溶于 离子液体中的聚氨酯。本发明进一步提供可由此获得的纤维，优选斯潘 德克斯纤维。本发明还涉及溶解聚氨酯的方法及包含离子液体以及溶于 其中的聚氨酯的混合物。本发明进一步涉及斯潘德克斯纤维的回收以及 涉及包含离子液体的抗静电斯潘德克斯纤维。

名为斯潘德克斯的聚氨酯弹性纤维已经知道超过20年了。这些纤维 由多元醇(通常是聚四氢呋喃)、MDI和增链剂(例如乙二胺、丙二胺或其 混合物)获得。斯潘德克斯纤维主要通过湿纺法或干纺法生产。两种生产 方法都是本领域技术人员所熟知的并已被广泛描述。生产的弹性纤维的 密度范围典型地为10-3000分特。

湿纺法典型地包括使由多元醇和MDI形成的聚氨酯预聚物与增链剂 在溶液中反应。然后将该溶液纺丝到液体凝固浴中。然后经过凝固由于 相分离而发生固化。应当选择溶剂和非溶剂使得它们在整个浓度范围内 可彼此混溶。目前在行业中使用的一对液体的一个实例为DMF/水；即将 含有聚氨酯的DMF溶液纺丝到水浴中。该操作的产物通常也称作湿纺斯 潘德克斯。

在干纺法中，使由多元醇和MDI形成的聚氨酯预聚物与增链剂在溶 液中反应。所用溶剂的实例为DMF和DMAC。随后将溶液纺丝到热气 中。气体温度高于溶剂的沸点。该溶剂在纺丝期间蒸发并且纤维固化。

两种方法共有的一个问题在于使用有毒溶剂如DMF、DMAC、NMP 等。湿纺法产生大量污染废水。为了减少废水量和限制溶剂需求，通过 蒸馏从凝固浴中回收溶剂-水混合物。然而，因为溶剂-水混合物频繁发生 形成共沸物的现象，所以溶剂回收昂贵且不方便。

两种方法共有的另一个缺点在于产生不合规格的纤维包装，例如具有 不均匀线密度或机械性能的短卷或短纤维。因为斯潘德克斯纤维一旦由 纺丝形成则由于脲键的稳定性而不溶，一些废料可能仅适于热回收。

本发明的目的是开发一种能够使用原料，特别是溶剂生产纤维的方 法，所述溶剂理想地被毒理学家公认为是安全的及处理容易且经济。此 外，该方法应该能够回收不合规格的纤维。并且该方法理想地应操作简 单且经济。

我们已发现该目的由开头所述的方法、纤维和混合物实现。

优点特别在于使用无毒溶剂；因为没有形成共沸物，所以溶剂(IL)和 凝固剂(水)的混合物易于分离；而且可以通过溶解斯潘德克斯纤维回收产 品并重新纺丝。术语“斯潘德克斯”意思是指特别是斯潘德克斯纤维， 特别是在“Lexikon Chemie，第10版，Georg Thieme Verlag， Stuttgart”中的定义。

本发明溶液(I)优选通过在离子液体中制备聚氨酯来生产。优选地， 可以特别通过使(a)异氰酸酯与(b)异氰酸酯反应性化合物在离子液体中在 存在或不存在(c)增链剂的情况下反应而制备预聚物。该预聚物随后可优 选与通常已知用于此目的的胺(优选为脂族二胺，特别是乙二胺和/或丙二 胺)反应，优选纺丝，从而形成斯潘德克斯纤维。

或者，同样优选，可以由(a)异氰酸酯与(b)异氰酸酯反应性化合物在 存在或不存在(c)的情况下，不使用溶剂而制备该预聚物，然后将其与离 子液体混合。同样在此情形下，该预聚物随后可优选与通常为此已知用 于此目的的胺(优选为脂族二胺，特别是乙二胺和/或丙二胺)反应，优选纺 丝，从而形成斯潘德克斯纤维。

另外可以将斯潘德克斯，优选斯潘德克斯纤维溶解在离子液体中。

也可以通过将聚氨酯，优选热塑性聚氨酯溶解于离子液体中来生产溶 液(I)。

溶于离子液体中的聚氨酯由此可以包括

预聚物，其随后与增链剂(c)反应形成斯潘德克斯，所述增链剂(c) 优选为胺，更优选为脂族二胺，特别是乙二胺和/或丙二胺，

斯潘德克斯，优选斯潘德克斯纤维，或

热塑性聚氨酯。

优选地，起始步骤为使用(a)异氰酸酯、(b)异氰酸酯反应性化合物和 如果合适(c)从而制备具有异氰酸酯基团的预聚物，该预聚物随后优选在 离子液体的存在下转化成可纺丝产品。

可以向预聚物和离子液体的混合物中添加辅助材料(e)。

优选向预聚物、离子液体和如果合适(e)辅助材料的混合物中添加增 链剂(c)。增链剂(c)与预聚物反应形成可纺丝产品。