[发明专利]具有耐高温和耐碱聚氨酯弹性纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种具有耐高温和耐碱聚氨酯弹性纤维的制备方法。本发明制备的聚氨酯弹性纤维不仅耐高温性能优异，同时具有良好的耐碱性和耐油酸性。

背景技术

聚氨酯弹性纤维又称氨纶是一种软硬段交替的多嵌段共聚物，其中异氰酸酯与小分子扩链剂反应生成硬段，为氨纶纤维提供强度；而聚酯或聚醚多元醇构成软段，为氨纶纤维提供弹性。由于这种软硬段交替的结构，氨纶纤维具有断裂强度高、断裂伸长率大和弹性回复率好等优点，已广泛应用于女士紧身衣、健美服、内衣、高弹袜和游泳衣等服装用品。

通常情况下，氨纶纤维和其他合成纤维混纺使用要经过190℃高温定型和130℃长时间染色，而在这一过程中普通氨纶纤维一般会发生降解导致纤维性能变差，影响织物的整体品质。这种现象主要是由于氨纶的耐高温性能不足导致的。而生活中人们穿着含有氨纶的服装，氨纶还会受到人体排出的汗渍、油脂等腐蚀，这类物质也会明显影响氨纶纤维的使用性能，同时含有氨纶的弹性织物在染整工艺过程中，又不可避免的会受到碱类物质的攻击而导致氨纶纤维性能变差。这些现象主要是由于氨纶的耐碱性和耐油酸性能不足导致的。

目前，针对氨纶纤维耐高温性能不足的问题，国内外企业和科研院所进行了大量的相关研究。这些研究主要集中在改变聚合原料及其配比或者添加纳米粒子对氨纶纺丝液改性。美国专利US5879799报道使用不同摩尔比的2,4-MDI和4,4’-MDI与混合聚醚反应来提高氨纶纤维的耐高温性能。日本专利公开号H4-100919报到了通过在聚合之后纺丝之前添加三元胺来改善氨纶纤维的耐热性能。中国专利CN1687173公开了通过将二元胺改性的蒙脱土加入到氨纶纺丝液中来开发耐高温氨纶。中国专利CN1693550提供了一种以季铵盐改性蒙脱土为合成聚氨酯弹性纤维的扩链剂，从而提高氨纶纤维的耐热性。中国专利CN102127827A公开了通过纳米凹凸棒土改性聚氨酯弹性纤维的原位制备方法来提高纤维的耐热性能。中国专利CN102127826A报道了通过二元胺改性层状纳米粒子，同时应用插层聚合技术制备的聚氨酯弹性纤维具有优异的抗氯性能和耐高温性能。

关于氨纶纤维耐碱性和耐油酸性能方面的报道较少。美国专利09/763418公开了通过向聚氨酯脲纺丝液中加入聚偏氟乙烯（PVDF）溶液来提高氨纶的热定型效率和耐化学腐蚀性能，但是采用此方法制备的氨纶耐高温性能不足。中国专利CN101641465报道了通过向聚氨酯溶液中加入具有磺基的聚合物来提高氨纶的耐化学品性和耐碱性，但是在此过程中，具有磺基的聚合物需要单独制备，过程繁琐。中国专利CN101864054A报道了通过以含氟二元胺为扩链剂将氟元素引入到聚氨酯弹性体的硬段中，从而使弹性体获得良好的耐热性能和力学性能，但专利并未涉及此类含氟聚氨酯弹性体的耐化学品性能（如耐油、不饱和脂肪酸等）以及含氟二元胺在聚氨酯弹性纤维中的应用情况。所以，如何提供一种采用干法纺丝制备具有耐高温、耐碱，同时又具有一定耐油酸性氨纶纤维的简易方法，是目前氨纶行业的空白。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于解决目前现有技术的不足，提供一种具有耐高温和耐碱聚氨酯弹性纤维的制备方法。由该方法制备的聚氨酯弹性纤维不仅具有耐高温性能，而且耐碱性能良好，同时具有一定的耐油酸性。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下，

1）在预聚反应阶段，将低聚物二元醇和二异氰酸酯按照摩尔比1:1.4～1:2.0混合，在85±5℃下反应90～120min得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚物；

2）用非质子性极性溶剂溶解聚氨酯预聚物，从而获得预聚物溶液；

3）将制备的预聚物溶液冷却后，加入混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，形成固含量为30～45%的聚氨酯脲溶液；

4）向制备的聚氨酯脲溶液中加入添加剂，充分混合均匀后，制备氨纶纺丝液；

5）将制备的氨纶纺丝液熟化后，采用干法纺丝得到耐高温和耐碱聚氨酯弹性纤维。

其中，

步骤1）中所述的低聚物二元醇为数均分子量1500～3000的聚四氢呋喃醚二醇PTMG或数均分子量1500～3000的聚丙二醇PPG，或是二者的混合物。

步骤1）中所述的二异氰酸酯为4,4’-甲苯二异氰酸（4,4’-MDI）或2,4-甲苯二异氰酸酯（2,4-MDI），或是二者的混合物。

步骤2）中所述的非质子性极性溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺（DMF）或N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）。