專利名稱：熔紡氨綸細(xì)旦長(zhǎng)絲制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所公布的細(xì)旦氨綸長(zhǎng)絲制備方法，是指制備纖維的纖度在10-30旦范圍內(nèi)熔紡氨綸長(zhǎng)絲。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，熔紡氨綸的一般包括二種工藝第一種工藝的典型代表是日本可樂(lè)麗公司產(chǎn)品，其紡出的細(xì)旦氨綸絲彈性回復(fù)率明顯偏低。該技術(shù)表面上簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，但對(duì)熱塑性聚氨酯原料熱穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性和對(duì)原料的精確配比要求都很高，而且彈性回復(fù)率不高。第二種工藝的典型代表為日本的鐘紡公司，其紡出的內(nèi)熔紡氨綸長(zhǎng)絲的斷裂強(qiáng)度偏低，該技術(shù)中可采用分子量和粘度較低熱塑性聚氨酯，可在一定程度避免原料在紡絲過(guò)程中降解和碳化等現(xiàn)象的發(fā)生，但是封端化合物在解封閉時(shí)釋放出小分子化合物，這一方面影響所得纖維的物理力學(xué)性能，另一方面也造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以紡制纖維的纖度在10-30旦范圍內(nèi)熔紡氨綸長(zhǎng)絲的方法，其紡制出的長(zhǎng)絲的彈性回復(fù)率高、斷裂強(qiáng)度也高。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種熔紡氨綸細(xì)旦長(zhǎng)絲制備方法，它包括如下步驟(1).把一類熱塑性聚氨酯加入螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融、混煉；(2).在擠出機(jī)的計(jì)量段或在出擠出機(jī)后、進(jìn)入混合器前加入一類交聯(lián)劑；(3).熔紡物料經(jīng)噴絲板噴出、紡絲和卷繞成型；所述的熱塑性聚氨酯有三種類型第一類為熱塑性聚酯型聚氨酯，第二類為熱塑性聚醚型聚氨酯，第三類為熱塑性聚醚-聚酯混合型聚氨酯；
所述的交聯(lián)劑也對(duì)應(yīng)有三種類型第一類為聚醚型交聯(lián)劑，第二類為聚酯型交聯(lián)劑，第三類為聚醚-聚酯混合型交聯(lián)劑；所述的熱塑性聚醚型聚氨酯與所述的聚酯型交聯(lián)劑相配套使用；所述的熱塑性聚酯型聚氨酯與所述的聚醚型交聯(lián)劑配套使用；所述的熱塑性聚醚-聚酯混合型聚氨酯與所述的聚醚-聚酯混合型交聯(lián)劑配套使用；所述的聚醚型交聯(lián)劑是由聚醚多元醇、異氰酸酯反應(yīng)而得；所述的聚酯型交聯(lián)劑是由聚酯多元醇、異氰酸酯反應(yīng)而得；所述的聚醚-聚酯混合型交聯(lián)劑是由聚醚多元醇與聚酯多元醇構(gòu)成的混合多元醇、異氰酸酯反應(yīng)而得。
本發(fā)明的主要是解決了熱塑性聚氨酯與交聯(lián)劑的配套使用問(wèn)題。這里包括兩方面工作，一方面解決了國(guó)內(nèi)部分熱塑性聚氨酯原料不配有交聯(lián)劑的情況，另一方面解決了現(xiàn)有熱塑性聚氨酯與交聯(lián)劑配合不佳的問(wèn)題，從而解決了紡制出的絲熱穩(wěn)定性差或者斷裂強(qiáng)度低或者彈性回復(fù)率不高的難題。本發(fā)明明確指出熱望性聚氨酯與交聯(lián)劑之間的配套關(guān)系。本發(fā)明創(chuàng)新的出發(fā)點(diǎn)是優(yōu)化熱塑性聚氨酯的硬段微區(qū)的分散性。具體地通過(guò)使聚醚與聚酯主鏈間配合使用，降低了熱塑性聚氨酯的硬段微區(qū)的分散尺寸，強(qiáng)化了微區(qū)內(nèi)部的分子鏈間極性相互作用，提高了硬段微區(qū)的相分離作用，從而有效地防止生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)聚合物材料的熱降解和碳化現(xiàn)象，并成功地熔紡出綜合性能優(yōu)異的細(xì)旦氨綸長(zhǎng)絲。


附圖1為本發(fā)明的第一種工藝(又稱一步法)的流程圖；附圖2為本發(fā)明的第二種工藝(又稱封端法)的流程圖；具體實(shí)施方式
熱塑性聚氨酯切片經(jīng)清選后，與除交聯(lián)劑以外的添加劑混合干燥，干燥物料加入螺桿擠出機(jī)中，熔融、混煉，在擠出機(jī)的計(jì)量段或在出擠出機(jī)后而進(jìn)入混合器前加入定量的交聯(lián)劑，熔紡物料經(jīng)噴絲板噴出，對(duì)初生絲拉伸、冷卻、上油、卷繞，即得熔紡細(xì)旦氨綸長(zhǎng)絲。本發(fā)明的之所以成功地熔紡出細(xì)旦氨綸長(zhǎng)絲，是在于解決了交聯(lián)劑與熱塑性聚氨酯配套使用問(wèn)題。
所述交聯(lián)劑與熱塑性聚氨酯配套使用，是指交聯(lián)劑化學(xué)組成與熱塑性聚氨酯組成的配套使用。熔紡細(xì)旦氨綸長(zhǎng)絲的主原料包括三類熱塑性聚酯型聚氨酯、熱塑性聚醚型聚氨酯和熱塑性聚醚-聚酯混合型聚氨酯。本發(fā)明所述三種交聯(lián)劑指的是聚酯型交聯(lián)劑、聚醚型交聯(lián)劑和聚醚-聚酯混合型交聯(lián)劑。熱塑性聚醚型聚氨酯與聚酯型交聯(lián)劑配套使用；熱塑性聚酯型聚氨酯與聚醚型交聯(lián)劑配套使用；熱塑性聚醚-聚酯混合型聚氨酯與聚醚-聚酯混合型交聯(lián)劑配套使用。
本發(fā)明所述三種交聯(lián)劑即聚酯型交聯(lián)劑、聚醚型交聯(lián)劑和聚醚-聚酯混合型交聯(lián)劑。所謂聚酯型交聯(lián)劑又是由聚酯多元醇、異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑反應(yīng)而得，其中也可以沒(méi)有擴(kuò)鏈劑；聚醚型交聯(lián)劑是由聚醚多元醇、異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑反應(yīng)而得，其中也可以沒(méi)有擴(kuò)鏈劑；聚醚-聚酯混合型交聯(lián)劑由聚醚多元醇與聚酯多元醇構(gòu)成的混合多元醇、異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑反應(yīng)而得，其中也可以沒(méi)有擴(kuò)鏈劑。
本發(fā)明所述聚酯多元醇是指含有酯基基團(tuán)的、并含有兩個(gè)或兩個(gè)以上羥基的一類聚合物。它可以通過(guò)二元酸與二元醇和多元醇在酸或堿或過(guò)渡金屬化合物等催化作用下和在50-240℃下進(jìn)行酯化縮聚反應(yīng)制備，直至酯化反應(yīng)結(jié)束為止。配料時(shí)，二元醇和多元醇摩爾用量較完全酯化反應(yīng)的理論量略多。適用的二元酸可為脂肪族和芳香族的，如己二酸、丁二酸、葵二酸、對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸等。適用的二元醇、多元醇分別可為乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷季戊四醇和蔗糖等。上述二元酸、二元醇、多元醇類化合物可以單獨(dú)使用，也可組合使用。所述的聚酯多元醇還可包括聚己內(nèi)酯多元醇、聚碳酸酯多元醇。本發(fā)明優(yōu)選的聚酯多元醇為己二酸丁二醇酯為主鏈的、并含有少量新戊二醇、三羥甲基丙烷等多元醇。聚酯鏈段的數(shù)均分子量應(yīng)在200-5000之間，更優(yōu)選在500-2500之間。
本發(fā)明所述聚醚多元醇是指一類含有醚基基團(tuán)的、并含有兩個(gè)或兩個(gè)以上羥基的聚合物，通常是羥基化合物、氨基化合物等為起始劑，在堿金屬氫氧化物、金屬烷基化合物、路易斯酸等催化劑作用下進(jìn)行環(huán)醚化合物開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)而制得聚環(huán)氧烷烴含有兩個(gè)或兩個(gè)以上羥基的聚合物。所用起始劑主要為丙二醇、新戊二醇和少量的多官能度的甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、木糖醇、蔗糖等，環(huán)醚類化合物主要有環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、四氫呋喃等，上述環(huán)醚可以單獨(dú)使用，也可組合使用。聚合物的數(shù)均分子量則控制在200-5000之間，更優(yōu)選在500-2500之間。上述的聚醚多元醇更優(yōu)選聚四氫呋喃多元醇；本發(fā)明所述的聚醚-聚酯混合型多元醇是一類同時(shí)含有酯基基團(tuán)和醚基基團(tuán)、含有兩個(gè)或兩個(gè)以上羥基的嵌段共聚物。其制備方法仍采用常規(guī)的酯化縮聚技術(shù)進(jìn)行。將二元酸、二元醇和少量的多元醇在溫度50-240℃、2-20小時(shí)內(nèi)和催化劑作用下縮聚后，再與聚醚多元醇進(jìn)行酯化縮聚反應(yīng)，從而制得聚醚-聚酯混合型多元醇。其中聚醚、聚酯結(jié)構(gòu)可與上述聚醚型多元醇、聚酯型多元醇結(jié)構(gòu)類似，嵌段共聚物的數(shù)均分子量則控制在200-5000之間，更優(yōu)選在500-2500之間。上述的聚醚-聚酯混合型多元醇更優(yōu)選己二酸丁二醇酯與四氫呋喃嵌段共聚物的多元醇。
本發(fā)明所述交聯(lián)劑所用的異氰酸酯可為脂肪族和芳香族異氰酸酯類，比如，六亞甲基二異氰酸酯、4，4‘-二苯基甲烷二異氰酸酯、3，3’-二氯-4，4‘-二苯基甲烷二異氰酸酯、2，6甲苯二異氰酸酯等，這些異氰酸酯可單獨(dú)使用，還可以組合使用。
本發(fā)明所述交聯(lián)劑所用的擴(kuò)鏈劑可為低分子量小于400的二元醇化合物，例如，丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1，4-雙(-羥乙氧基)苯等。這些擴(kuò)鏈劑可以單獨(dú)使用，也可組合使用。
所述交聯(lián)劑的聚合物多元醇、擴(kuò)鏈劑與異氰酸酯摩爾定量關(guān)系可如下聚合物多元醇官能度為N，數(shù)均分子量為M1，其用量為n1摩爾；擴(kuò)鏈劑二元醇的分子量為M2，其用量為n2摩爾；異氰酸酯的分子量為M3，其用量為n3摩爾。若所得交聯(lián)劑的官能度為MNCO，異氰酸酯重量百分含量和硬段的重量百分含量分別按如下方式計(jì)算，異氰酸酯重量百分含量W1為MNCO*42*100n1*M1+n2*M2+n3*M3%]]>硬段的重量百分含量W2為(n1*M1+n2*M2-MNCO*42)*100n1*M1+n2*M2+n3*M3%]]>本發(fā)明要求的交聯(lián)劑的官能度MNCO在范圍2≤MNCO≤10，更優(yōu)選在3≤MNCO≤6本發(fā)明要求異氰酸酯重量百分含量W1在范圍1.0％≤W1≤15.0％，更優(yōu)選在3.0％≤W1≤10.0％本發(fā)明要求的硬段的重量百分含量W2在范圍15％≤W2≤70％，更優(yōu)選在25％≤W2≤60％本發(fā)明所述交聯(lián)劑的聚合制備方法無(wú)特殊要求，采用常規(guī)的單釜法合成。將上述一定量聚酯多元醇或聚醚多元醇或聚醚-聚酯混合型多元醇、二異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑(也可不用擴(kuò)鏈劑)按一定比例、順序加入，反應(yīng)時(shí)間、溫度、真空度、攪拌速率等均無(wú)特殊要求，可在50-180℃，反應(yīng)時(shí)間30分鐘到5小時(shí)進(jìn)行。另外，在交聯(lián)劑制備過(guò)程中，也可加入少量的熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑等。
本發(fā)明所述三種交聯(lián)劑與相應(yīng)的熱塑性聚氨酯配套使用，其用量與所要求的纖維的物理力學(xué)性能有關(guān)，交聯(lián)劑的用量可在5-40重量％，更優(yōu)選在10-30重量％。
權(quán)利要求
1.一種熔紡氨綸細(xì)旦長(zhǎng)絲制備方法，其特征在于它包括如下步驟(1)、把一類熱塑性聚氨酯加入螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融、混煉；(2)、在擠出機(jī)的計(jì)量段或在出擠出機(jī)后、進(jìn)入混合器前加入一類交聯(lián)劑；(3)、熔紡物料經(jīng)噴絲板噴出、紡絲和卷繞成型；所述的熱塑性聚氨酯有三種類型第一類為熱塑性聚酯型聚氨酯，第二類為熱塑性聚醚型聚氨酯，第三類為熱塑性聚醚-聚酯混合型聚氨酯；所述的交聯(lián)劑也對(duì)應(yīng)有三種類型第一類為聚醚型交聯(lián)劑，第二類為聚酯型交聯(lián)劑，第三類為聚醚-聚酯混合型交聯(lián)劑；所述的熱塑性聚醚型聚氨酯與所述的聚酯型交聯(lián)劑相配套使用；所述的熱塑性聚酯型聚氨酯與所述的聚醚型交聯(lián)劑配套使用；所述的熱塑性聚醚-聚酯混合型聚氨酯與所述的聚醚-聚酯混合型交聯(lián)劑配套使用；所述的聚醚型交聯(lián)劑是由聚醚多元醇、異氰酸酯反應(yīng)而得；所述的聚酯型交聯(lián)劑是由聚酯多元醇、異氰酸酯反應(yīng)而得；所述的聚醚-聚酯混合型交聯(lián)劑是由聚醚多元醇與聚酯多元醇構(gòu)成的混合多元醇、異氰酸酯反應(yīng)而得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔紡氨綸細(xì)旦長(zhǎng)絲制備方法，其特征在于所述的聚酯多元醇是指含有酯基基團(tuán)的直鏈或支鏈、并含有兩個(gè)或兩個(gè)以上羥基的一類聚合物；所述的聚醚多元醇是指一類含有醚基基團(tuán)的、并含有兩個(gè)或兩個(gè)以上羥基的聚合物；所述的聚醚-聚酯混合型多元醇是同時(shí)含有酯基基團(tuán)和醚基基團(tuán)、含有兩個(gè)或兩個(gè)以上羥基的嵌段共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔紡氨綸細(xì)旦長(zhǎng)絲制備方法，其特征在于所述的聚醚型交聯(lián)劑是由聚醚多元醇、異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑反應(yīng)而得；所述的聚酯型交聯(lián)劑是由聚酯多元醇、異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑反應(yīng)而得；所述的聚醚-聚酯混合型交聯(lián)劑是由聚醚多元醇與聚酯多元醇構(gòu)成的混合多元醇、異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑反應(yīng)而得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔紡氨綸細(xì)旦長(zhǎng)絲制備方法，其特征在于所述的聚酯多元醇是由二元酸與二元醇、多元醇通過(guò)催化作用，在50-240℃的溫度下進(jìn)行酯化縮聚反應(yīng)而成，聚酯鏈段的數(shù)均分子量在200-5000之間，更優(yōu)選在500-2500之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔紡氨綸細(xì)旦長(zhǎng)絲制備方法，其特征在于所述的聚醚多元醇是由羥基化合物、氨基化合物在催化劑作用下進(jìn)行環(huán)醚化合物開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)而制得聚環(huán)氧烷烴含有兩個(gè)或兩個(gè)以上羥基的聚合物，聚合物的數(shù)均分子量在200-5000之間，更優(yōu)選在500-2500之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔紡氨綸細(xì)旦長(zhǎng)絲制備方法，其特征在于所述的聚醚-聚酯混合型多元醇是由二元酸、二元醇、多元醇在催化劑作用下縮聚后，再與聚醚多元醇進(jìn)行酯化縮聚反應(yīng)，從而制得聚醚-聚酯混合型多元醇，其中，共聚物的數(shù)均分子量在200-5000之間，更優(yōu)選在500-2500之間。
全文摘要
一種熔紡氨綸細(xì)旦長(zhǎng)絲制備方法，其特征在于它包括如下步驟把一類熱塑性聚氨酯加入螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融、混煉；在擠出機(jī)的計(jì)量段或在出擠出機(jī)后、進(jìn)入混合器前加入一類交聯(lián)劑；熔紡物料經(jīng)噴絲板噴出、紡絲和卷繞成型；本發(fā)明的主要是解決了熱塑性聚氨酯與交聯(lián)劑的配套使用問(wèn)題，降低了熱塑性聚氨酯的硬段微區(qū)的分散尺寸，從而有效地防止生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)聚合物材料的熱降解和碳化現(xiàn)象，并成功地熔紡出綜合性能優(yōu)異的細(xì)旦氨綸長(zhǎng)絲。
文檔編號(hào)D01F11/06GK1410605SQ0112697
公開(kāi)日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2001年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月9日
發(fā)明者朱新生, 程嘉祺, 扈益民 申請(qǐng)人:江蘇南黃海實(shí)業(yè)股份有限公司