專利名稱：高耐熱和良好定形的聚氨酯脲彈性纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)聚氨酯脲彈性纖維的聚氨酯脲聚合物的制備方法以及由所述制備方法生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性纖維，其中聚氨酯脲彈性纖維保持優(yōu)于由現(xiàn)有間歇聚合方法生產(chǎn)的彈性紗線的熱耐久性和強(qiáng)度，使得它可穩(wěn)定地與聚酯一起應(yīng)用于混合織造和編織。更特別地，本發(fā)明涉及使用間歇聚合工藝的聚氨酯脲彈性纖維的制備，其中聚氨酯脲彈性纖維具有高粘度穩(wěn)定性、優(yōu)異的強(qiáng)度和改進(jìn)的耐熱性和定形性。
背景技術(shù)：
聚氨酯脲彈性纖維具有優(yōu)異的彈性和彈性回復(fù)并通常用于彈性織物。此纖維的經(jīng)編針織物主要用于游泳衣、健身衣、自行車服、女士?jī)?nèi)衣等，并且此纖維的圓形針織物主要用于短襪和長(zhǎng)襪等。聚氨酯脲彈性纖維不單獨(dú)使用，而是與其它纖維，如棉、尼龍、乙酸酯和聚酯結(jié)合使用。近來，聚酯圓形針織物或織造織物的使用增加。然而，如果在聚酯的高染色溫度條件下處理具有相對(duì)低耐熱性的聚氨酯脲彈性纖維，將增加織物的彈性降低和紗線斷裂發(fā)生的可能性。由于此缺點(diǎn)，聚氨酯脲彈性纖維的應(yīng)用受到限制。
用于生產(chǎn)通用纖維的聚氨酯聚合物由兩步驟聚合生產(chǎn)，其中首先將分子量為1,500-2,500g/摩爾的多元醇與過量二異氰酸酯反應(yīng)，并加入二甲基乙酰胺，以生產(chǎn)預(yù)聚物溶液，然后采用擴(kuò)鏈劑和鏈終止劑將該預(yù)聚物溶液擴(kuò)鏈。該兩步驟聚合分成間歇聚合工藝和連續(xù)聚合工藝。一般情況下，間歇聚合工藝是這樣的方法，其中在裝配有攪拌器的聚合反應(yīng)器中，采用低速攪拌(10-60rpm)將在第一步驟中生產(chǎn)的預(yù)聚物采用擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈，在反應(yīng)混合物達(dá)到給定的粘度之后，由鏈終止劑的加入終止擴(kuò)鏈。連續(xù)聚合工藝是這樣的方法，其中在高剪切混合機(jī)(400-3,000rpm)中由預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的同時(shí)加入進(jìn)行擴(kuò)鏈。
在用于制備聚氨酯脲彈性纖維的間歇聚合工藝中，由于在擴(kuò)鏈之后產(chǎn)生凝膠或生產(chǎn)的聚合物的粘度不穩(wěn)定，所以線性二元胺如乙二胺一般不單獨(dú)使用，而是主要使用其與受阻胺如1，2-丙二胺形成的混合物。為此原因，在生產(chǎn)的聚氨酯脲聚合物中，由于硬鏈段的低立構(gòu)規(guī)整性，在軟鏈段和硬鏈段之間的相分離程度低，并且硬鏈段的內(nèi)聚能也低。因此，從此聚合物紡成的纖維的耐熱性不如由連續(xù)聚合工藝生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性纖維，而在所述連續(xù)聚合工藝中單獨(dú)使用乙二胺或以與其它物質(zhì)的混合物形式使用。
許多聚氨酯脲彈性纖維制造商已經(jīng)試驗(yàn)了各種方案以改進(jìn)纖維的耐熱性，現(xiàn)在開發(fā)了耐熱性略有改進(jìn)的產(chǎn)品。然而，在所述的產(chǎn)品中，其它物理性能，如彈性回復(fù)、定形性和彈性發(fā)生劣化，或在生產(chǎn)工藝中發(fā)生不穩(wěn)定性的問題，如粘度不穩(wěn)定和產(chǎn)生凝膠。
US專利5,362,432和日本專利申請(qǐng)平3-279,415和昭58-194,915等公開了一種方法，其中將乙二胺和1，2-丙二胺的混合物用于擴(kuò)鏈。然而，通過使用8-7mol％的1，2-丙二胺，由此方法生產(chǎn)的彈性纖維具有優(yōu)異的強(qiáng)度和定形性能，但它的耐熱性較差。日本專利申請(qǐng)平4-100,919公開了生產(chǎn)耐化學(xué)品、有機(jī)溶劑不溶性的聚氨酯脲彈性纖維的方法，其中使用乙二胺作為擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈，然后，就在紡絲工藝之前加入作為交聯(lián)劑的1,800ppm二亞乙基三胺以增強(qiáng)獲得的聚合物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。然而，此方法的問題在于在紡絲之前的聚合物的粘度顯著不穩(wěn)定從而降低了聚合物的可紡性，并且雖然聚合物具有優(yōu)異的耐熱性但它的熱定形性較差。US專利5,644,015公開的是通過使用74-80mol％的乙二胺、19-25mol％的1，2-丙二胺和0.2-0.8mol％的二亞乙基三胺作為擴(kuò)鏈劑，以改進(jìn)彈性纖維的耐熱性和定形性。然而，在此專利公開的彈性纖維中，由于低含量的三胺而不能保證足夠水平的耐熱性。此外，由于在大于90℃的高溫下進(jìn)行生產(chǎn)預(yù)聚物的第一步驟反應(yīng)，而不使用抑制副反應(yīng)的試劑，因此可能發(fā)生許多副反應(yīng)，如凝膠的形成，從而降低了最終聚合物的可紡性。
在彈性纖維的整個(gè)生產(chǎn)工藝中以及考慮到在生產(chǎn)的彈性纖維的物理性能方面的均勻性，用于生產(chǎn)彈性纖維的聚合物的粘度穩(wěn)定性是非常重要的。聚氨酯脲聚合物的粘度穩(wěn)定性來自在聚合物和溶劑之間的洗脫作用，該洗脫作用是由最終聚合物溶液中硬鏈段之間的強(qiáng)氫鍵合引起的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提出本發(fā)明以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。本發(fā)明的目的是提供用于生產(chǎn)聚氨酯脲彈性纖維的聚氨酯脲聚合物的制備方法，其中聚氨酯脲彈性纖維保持優(yōu)于由現(xiàn)有間歇聚合方法生產(chǎn)的彈性紗線的熱耐久性和強(qiáng)度，使得它可穩(wěn)定地與聚酯一起應(yīng)用于混合織造和編織；本發(fā)明還提供由所述制備方法生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性纖維。
因此，本發(fā)明人根據(jù)每個(gè)步驟中交聯(lián)劑的種類和含量，對(duì)物理性能和結(jié)構(gòu)中的變化進(jìn)行了深入研究，以提供具有所述性能的彈性紗線，因此發(fā)明了具有極好物理性能的聚氨酯彈性紗線及其制備方法，所述性能不能由現(xiàn)有技術(shù)獲得。
本發(fā)明制備聚氨酯脲彈性纖維的方法是相對(duì)于現(xiàn)有間歇聚合工藝的改進(jìn)，其中，在第一步驟中，將直鏈聚合物多元醇、有機(jī)二異氰酸酯和用于控制反應(yīng)速率和抑制副反應(yīng)的正丁醇，加入并在裝配有攪拌器的通用反應(yīng)器中反應(yīng)，以生產(chǎn)預(yù)聚物；在第二步驟中，在二甲基乙酰胺溶劑中，使用由乙二胺、1，2-丙二胺、二亞乙基三胺和二乙胺組成的擴(kuò)鏈劑混合物溶液對(duì)所述預(yù)聚物進(jìn)行擴(kuò)鏈同時(shí)進(jìn)行鏈終止，不象現(xiàn)有的間歇聚合工藝那樣在鏈終止之前進(jìn)行擴(kuò)鏈。由于此方法中在異氰酸酯基和胺基之間的反應(yīng)是完美的當(dāng)量反應(yīng)，由此方法生產(chǎn)的聚氨酯脲聚合物因此避免了凝膠化并具有優(yōu)異的粘度穩(wěn)定性。同樣，由該聚氨酯脲聚合物生產(chǎn)的彈性纖維具有改進(jìn)的耐熱性和定形性。
為達(dá)到以上的目的，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)聚氨酯脲彈性纖維的方法，該方法包括如下步驟1)在裝配有攪拌器的反應(yīng)器中使直鏈聚合物多元醇、有機(jī)二異氰酸酯和正丁醇反應(yīng)，以生產(chǎn)預(yù)聚物，所述正丁醇用于控制反應(yīng)速率和抑制副反應(yīng)；
2)在N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)或二甲基甲酰胺(DMF)中溶解所述預(yù)聚物以生產(chǎn)預(yù)聚物溶液；3)使用由擴(kuò)鏈劑和鏈終止劑溶于DMAc而組成的混合物溶液對(duì)所述預(yù)聚物溶液進(jìn)行擴(kuò)鏈同時(shí)進(jìn)行鏈終止，以生產(chǎn)具有彈性的聚氨酯脲聚合物；和4)向所述聚合物中加入添加劑，如抗氧劑、抗變黃劑和UV穩(wěn)定劑，并將獲得的混合物脫氣以生產(chǎn)紡絲原液，然后干紡紡絲原液成紗線。
以下，詳細(xì)描述本發(fā)明制備方法的每個(gè)步驟。
在生產(chǎn)所述預(yù)聚物的步驟中，以相對(duì)于每摩爾二醇化合物1.5-2.0摩爾的量，向數(shù)均分子量為1,500-2,000的二醇化合物中加入二異氰酸酯化合物，并且以相對(duì)于二醇化合物的0.1-0.2wt％的量向混合物中加入正丁醇。然后，將獲得的混合物預(yù)聚。
用作聚氨酯脲彈性聚合物的軟鏈段的高分子量二醇化合物的例子包括聚醚類二醇化合物，如聚氧乙烯醚二醇、聚氧丙烯醚二醇和聚四亞甲基醚二醇；聚酯類二醇化合物，如聚己二酸乙二酯二醇、聚己二酸丁二酯二醇、聚己二酸己二酯二醇和聚己內(nèi)酯二醇；和聚碳酸酯類二醇化合物，如聚六亞甲基碳酸酯二醇。在所述的二醇中，考慮到聚氨酯脲纖維的物理性能，最優(yōu)選的是聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)。此外，用于本發(fā)明的高分子量二醇化合物的數(shù)均分子量?jī)?yōu)選為1,000-3,000，更優(yōu)選為1,500-2,000。
鍵合到擴(kuò)鏈劑上以作為硬鏈段的二異氰酸酯化合物的例子包括對(duì)亞苯基二異氰酸酯、間亞苯基二異氰酸酯、2，4-亞甲苯二異氰酸酯、2，6-亞甲苯二異氰酸酯、1，5-亞萘二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯等。考慮到聚合物的物理性能和與所述二醇化合物的反應(yīng)性，最優(yōu)選4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)。優(yōu)選以每摩爾高分子量二醇化合物1.5-2.0摩爾的量使用所述二異氰酸酯化合物。如果二異氰酸酯化合物的使用量小于1.5摩爾，纖維會(huì)具有優(yōu)異的伸長(zhǎng)率但強(qiáng)度差，而如果二異氰酸酯化合物的使用量大于2.0摩爾，纖維會(huì)具有優(yōu)異的強(qiáng)度，但它的伸長(zhǎng)率差并且所述聚合物會(huì)具有降低的粘度穩(wěn)定性。
在擴(kuò)鏈步驟中，將所述預(yù)聚物溶于溶劑以生產(chǎn)包含30-35重量％固體的預(yù)聚物溶液。考慮所述預(yù)聚物的溶解度、促進(jìn)反應(yīng)的能力和操作中的有害性，選擇用于此步驟的溶劑。作為溶劑，優(yōu)選二甲基乙酰胺(DMAc)或二甲基甲酰胺(DMF)，特別優(yōu)選DMAc。
現(xiàn)在描述生產(chǎn)具有彈性的聚氨酯脲聚合物的步驟。
將由包括三胺的擴(kuò)鏈劑和二乙胺的鏈終止劑組成的擴(kuò)鏈劑混合物溶于DMAc溶劑以生產(chǎn)擴(kuò)鏈劑混合物溶液。使用擴(kuò)鏈劑混合物溶液對(duì)如上所述生產(chǎn)的預(yù)聚物溶液進(jìn)行擴(kuò)鏈同時(shí)進(jìn)行鏈終止，以生產(chǎn)具有彈性的聚氨酯脲聚合物。在此步驟中，相對(duì)于預(yù)聚物中異氰酸酯基的摩爾數(shù)，胺的使用量為90-110當(dāng)量％。
用于由高分子量二醇化合物與二異氰酸酯的反應(yīng)生產(chǎn)的預(yù)聚物的擴(kuò)鏈的二胺化合物的例子包括二胺化合物，如乙二胺、1，2-丙二胺、2，3-丁二胺、間二甲苯二胺、2，5-二甲基哌嗪、四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、六亞甲基二胺、氫化對(duì)苯二胺、氫化間苯二胺和氫化鄰苯二胺；和多官能胺，如三胺、四胺和五胺。
如果乙二胺用作擴(kuò)鏈劑，為了防止擴(kuò)鏈中的凝膠化和聚合物的粘度穩(wěn)定性和耐熱性的降低，它應(yīng)當(dāng)以與給定數(shù)量的1，2-丙二胺、三官能胺和鏈終止劑的混合物使用。可在擴(kuò)鏈中與二胺化合物一起使用的鏈終止劑化合物的例子包括一元胺化合物，如單乙醇胺、二乙醇胺、二乙胺、二異丙胺和二異丁胺。特別優(yōu)選二乙胺。
優(yōu)選以相對(duì)于擴(kuò)鏈劑混合物的1-5當(dāng)量％的量使用用于在擴(kuò)鏈中控制聚合速率和調(diào)節(jié)最終聚合物分子量的鏈終止劑。如果鏈終止劑的使用量小于1當(dāng)量％，它的鏈終止效果可能降低而使擴(kuò)鏈速率過度增加，這使得發(fā)生副反應(yīng)并因此聚合物的凝膠化和最終聚合物的粘度有可能過度增加。如果鏈終止劑的使用量大于5當(dāng)量％，它可過度干擾擴(kuò)鏈?zhǔn)沟貌荒塬@得具有合適粘度的高分子量聚合物。
在用于擴(kuò)鏈和鏈終止的乙二胺、1，2-丙二胺、二亞乙基三胺和二乙胺的混合物中，優(yōu)選乙二胺的使用量為75-84當(dāng)量％。如果乙二胺的使用量小于75當(dāng)量％，聚合物會(huì)具有優(yōu)異的粘度穩(wěn)定性，但它的物理性能會(huì)劣化。如果乙二胺的使用量大于84當(dāng)量％，聚合物會(huì)具有優(yōu)異的物理性能，但它的粘度穩(wěn)定性會(huì)降低。此外，優(yōu)選二亞乙基三胺的使用量為1.0-2.0當(dāng)量％。如果二亞乙基三胺的使用量小于1.0當(dāng)量％，紡成紗線的耐熱性不足，如果二亞乙基三胺的使用量大于2.0當(dāng)量％，聚合物會(huì)具有差的粘度穩(wěn)定性，并在整理之后纖維的熱定形性變差。
換言之，所述擴(kuò)鏈劑混合物優(yōu)選由75-84當(dāng)量％的乙二胺、14-23％當(dāng)量％的1，2-丙二胺、1.0-2.0當(dāng)量％的二亞乙基三胺和1.0-5.0當(dāng)量％的二乙胺組成。
以相對(duì)于預(yù)聚物的異氰酸酯基團(tuán)的90-110當(dāng)量％，優(yōu)選95-105當(dāng)量％，將用于擴(kuò)鏈的胺進(jìn)行當(dāng)量反應(yīng)。如果用于擴(kuò)鏈的胺的使用量小于95當(dāng)量％，在擴(kuò)鏈之后的工藝中將發(fā)生副反應(yīng)而使得聚合物粘度不穩(wěn)定。如果用于擴(kuò)鏈的胺的使用量大于105當(dāng)量％，將過度降低擴(kuò)鏈中的聚合物粘度使得不能獲得具有合適粘度的高分子量聚合物。在此使用的術(shù)語“當(dāng)量反應(yīng)”表示以相對(duì)于所述預(yù)聚物末端的異氰酸酯基當(dāng)量的95-105當(dāng)量％的量加入胺，并且所述預(yù)聚物末端的異氰酸酯基在擴(kuò)鏈步驟中完全反應(yīng)，其中，從用于預(yù)聚物制備的聚四亞甲基醚二醇、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯和正丁醇的摩爾數(shù)，理論計(jì)算出在所述預(yù)聚物末端的異氰酸酯基的當(dāng)量。
以下，描述紡絲步驟。
在螺旋反應(yīng)器中，將如上所述生產(chǎn)的聚氨酯脲聚合物與添加劑，如抗氧劑、抗變黃劑和UV穩(wěn)定劑一起加入，然后將混合物攪拌和脫氣以生產(chǎn)紡絲原液。然后將紡絲原液干紡絲成紗線。優(yōu)選在230-260℃的紡絲溫度和400-700m/min(米/分鐘)的紡絲速度下進(jìn)行此干紡。
如上所述生產(chǎn)的最終聚合物具有高的粘度穩(wěn)定性，同樣紡成的紗線具有優(yōu)于由現(xiàn)有間歇聚合工藝生產(chǎn)的聚氨酯脲纖維的耐熱性，甚至在染色和整理之后也不顯示出彈性回復(fù)和韌度保持的大幅度降低。
測(cè)量由通用干紡方法生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、100％伸長(zhǎng)率下的拉伸強(qiáng)度(SS100)、300％伸長(zhǎng)率下的拉伸強(qiáng)度、在熱處理之后的彈性回復(fù)和卷裝松弛％等。
由本發(fā)明生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性纖維應(yīng)當(dāng)優(yōu)選具有40-45％的熱處理之后的彈性回復(fù)和至少70％的韌度保持。
在本發(fā)明的實(shí)施例和對(duì)比例中，聚合物或由其生產(chǎn)的纖維的物理性能測(cè)量如下。
1)聚合物粘度的測(cè)量以泊計(jì)采用布氏粘度計(jì)(型號(hào)DV-III)測(cè)量擴(kuò)鏈和鏈終止的聚合物的粘度。
2)斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率將5cm樣品采用拉伸測(cè)試機(jī)(由Instron corp.制造)在25℃，65％相對(duì)濕度和50cm/min(厘米/分鐘)速度下拉伸，測(cè)量斷裂強(qiáng)度(g/d)和斷裂伸長(zhǎng)率(％)。
3)在熱(濕或干燥)處理之后的彈性回復(fù)將樣品以10cm為間隔進(jìn)行標(biāo)記，施加張力以拉伸100％，然后在熱處理?xiàng)l件下(濕熱處理100，130℃蒸汽；干熱處理160，180℃熱空氣)靜置給定的時(shí)間(濕熱處理1小時(shí)；干熱處理60秒)。然后，釋放張力之后，測(cè)量回復(fù)樣品的長(zhǎng)度并表達(dá)為對(duì)未處理樣品長(zhǎng)度的比例。更高的彈性回復(fù)顯示更高的耐熱性和更低的熱定形性。
在濕熱(或干熱)處理之后的彈性回復(fù)(％)＝[{A-(Lf-L0)}/L0]×100其中A是拉伸樣品的長(zhǎng)度，L0是初始樣品的長(zhǎng)度，Lf是熱處理樣品的長(zhǎng)度。
4)在熱(濕或干燥)處理之后的韌度保持在以上3)的測(cè)量之后，測(cè)量紗線的韌度保持并表達(dá)為在熱處理之前的韌度對(duì)在熱處理之后的韌度的比例。更高的韌度保持顯示更高的耐熱性。
韌度保持(％)＝{Ff/F0}×100其中F0是在熱處理之前的韌度(g)，F(xiàn)f是在熱處理之后的韌度。
5)卷裝松弛％將筒子紗狀態(tài)下的紗線按給定間隔作標(biāo)記并通過施加張力而卷繞。在釋放張力之后，將紗線靜置10分鐘，施加第二負(fù)荷(旦×0.001g)，然后再次測(cè)量它的長(zhǎng)度。
卷裝松弛(％)＝[{L0-(L0-Lf)}/L0]×100其中L0是初始樣品的長(zhǎng)度(mm)，和L0是回復(fù)樣品的長(zhǎng)度(mm)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1預(yù)聚物溶液的制備將27.4kg分子量為1,816的PTMEG加入并在裝配有攪拌器的間歇聚合反應(yīng)器中充分?jǐn)嚢?。然后，?.6kg分子量為250的MDI以一定的方式加入使得MDI/PTMEG摩爾比是1.75。然后，加入41.1g正丁醇，該加入量對(duì)應(yīng)于相對(duì)PTMEG重量的0.15wt％，其后在氮?dú)鈿夥障聦⒎磻?yīng)器中的溫度升高到70℃。然后，將混合物在相同的溫度下反應(yīng)90分鐘以得到預(yù)聚物。其后，將預(yù)聚物冷卻到55℃，然后溶于58.3kg的DMAc，以生產(chǎn)包含36.9wt％固體的預(yù)聚物溶液。
聚氨酯脲聚合物的制備將在以上步驟中生產(chǎn)的預(yù)聚物溶液冷卻到5℃。同時(shí)，以5wt％的濃度，將75.5當(dāng)量％(500.81g)的乙二胺，20.3％當(dāng)量％(166.02g)的1，2-丙二胺，1當(dāng)量％(11.39g)的二亞乙基三胺和3.2當(dāng)量％(51.64g)的二乙胺溶于13.87kg的DMAc，以得到擴(kuò)鏈劑混合物溶液。然后，采用緩慢攪拌(10-60rpm)，將一定量的擴(kuò)鏈劑混合物溶液加入到冷卻的預(yù)聚物溶液中，使得以相對(duì)于預(yù)聚物末端的異氰酸酯基的總當(dāng)量的102當(dāng)量％，添加擴(kuò)鏈劑混合物溶液的胺。然后，將混合物反應(yīng)以生產(chǎn)含有32.5wt％固體和20℃下比濃粘度為11,000泊的聚合物。
聚氨酯脲彈性纖維的制備將基于以上步驟中生產(chǎn)的聚氨酯脲溶液的總聚合物固體的0.15wt％抗氧劑(Cynox 1790)、0.3wt％的UV穩(wěn)定劑(UV-1164D)、1.5wt％染色促進(jìn)劑(TSA-013)、0.12wt％金紅石類型二氧化鈦和0.2wt％作為可紡性促進(jìn)劑的MgO加入裝配有螺旋類型攪拌器的反應(yīng)器并在其中攪拌。然后，將最終聚合物的濃度控制到33％。最終聚合物在20℃下的比濃粘度為8,600泊。然后，在550m/min的紡絲速度下將所述聚合物干紡以生產(chǎn)具有40旦/3根長(zhǎng)絲的聚氨酯脲彈性纖維。測(cè)量生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性纖維的物理性能，在下表1中給出結(jié)果。
對(duì)比例1以與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行聚合，區(qū)別在于其中以5wt％的濃度，將80當(dāng)量％的乙二胺、16％當(dāng)量％的1，2-丙二胺、0.5當(dāng)量％的二亞乙基三胺和3.5當(dāng)量％的二乙胺溶于DMAc的溶液，用作擴(kuò)鏈劑混合物溶液。獲得的聚合物的固體濃度為34.0wt％和在20℃下的比濃粘度為8,000泊。在550m/min的紡絲速度下將此聚合物干紡以生產(chǎn)具有40旦/3根長(zhǎng)絲的聚氨酯脲彈性纖維。測(cè)量生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性纖維的物理性能，在下表1中給出結(jié)果。
對(duì)比例2以與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行聚合，區(qū)別在于其中將82當(dāng)量％的乙二胺，15％當(dāng)量％的1，2-丙二胺和3當(dāng)量％的二乙胺溶于DMAc的溶液，用作擴(kuò)鏈劑混合物溶液。獲得的聚合物在20℃下的比濃粘度為6,500泊。在550m/min的紡絲速度下將此聚合物干紡以生產(chǎn)具有40旦/3根長(zhǎng)絲的聚氨酯脲彈性纖維。測(cè)量生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性纖維的物理性能，在下表1中給出結(jié)果。
對(duì)比例3為了與由現(xiàn)有間歇聚合工藝生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性纖維的比較，重復(fù)實(shí)施例1，區(qū)別在于將分子量為1,950的PTMEG和MDI在1∶2的PTMEG/MDI摩爾比下預(yù)聚，然后采用擴(kuò)鏈劑溶液擴(kuò)鏈，其中以5wt％的濃度將1，2-丙二胺溶于DMAc。測(cè)量獲得的聚氨酯脲彈性纖維的物理性能，在下表1中給出結(jié)果。
對(duì)比例4重復(fù)實(shí)施例1，區(qū)別在于其中將76當(dāng)量％的乙二胺、19％當(dāng)量％的1，2-丙二胺和5當(dāng)量％的二乙胺溶于DMAc的溶液，用作擴(kuò)鏈劑混合物溶液，然后將0.2wt％二亞乙基三胺進(jìn)一步在擴(kuò)鏈之后加入而不用作擴(kuò)鏈劑。測(cè)量獲得的聚氨酯脲彈性纖維的物理性能，在下表1中給出結(jié)果。
表1

本發(fā)明的方法中使用本發(fā)明的擴(kuò)鏈劑溶液同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)鏈和鏈終止，從實(shí)施例1和對(duì)比例的測(cè)量結(jié)果可以明顯發(fā)現(xiàn)，由本發(fā)明的方法生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性纖維，在濕熱處理后的彈性回復(fù)、干熱處理后的彈性回復(fù)和熱處理后的韌度保持方面具有優(yōu)異的性能。所述的結(jié)果表明本發(fā)明生產(chǎn)的彈性纖維在熱處理之后的彈性回復(fù)方面表現(xiàn)優(yōu)異并具有良好的定形性，使得由該彈性纖維生產(chǎn)的織物甚至在聚酯的高溫染色和整理之后也不出現(xiàn)下垂現(xiàn)象，并保持了織物的耐用性和彈力。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，由本發(fā)明生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性紗線保持優(yōu)于由現(xiàn)有間歇聚合工藝生產(chǎn)的彈性紗線的熱耐久性和強(qiáng)度。因此，它可穩(wěn)定地與聚酯一起應(yīng)用于混合織造和編織。
權(quán)利要求
1.一種使用間歇聚合工藝生產(chǎn)聚氨酯脲彈性纖維用聚合物的方法，該方法包括如下步驟1)在裝配有攪拌器的反應(yīng)器中反應(yīng)分子量為1,500-2,000的聚四亞甲基醚二醇、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯化合物和正丁醇以生產(chǎn)預(yù)聚物，所述正丁醇用于控制反應(yīng)速率和抑制副反應(yīng)；2)在N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)或二甲基甲酰胺(DMF)中溶解所述預(yù)聚物以生產(chǎn)預(yù)聚物溶液；和3)向由二胺化合物、三官能胺和二乙胺組成的擴(kuò)鏈劑混合物中加入所述預(yù)聚物溶液，并使用所述擴(kuò)鏈劑混合物對(duì)所述預(yù)聚物進(jìn)行擴(kuò)鏈同時(shí)進(jìn)行鏈終止，使得所述預(yù)聚物的所有剩余的異氰酸酯基反應(yīng)，以生產(chǎn)具有彈性的聚氨酯脲聚合物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中以每1摩爾所述聚四亞甲基醚二醇1.6-1.8摩爾的量使用所述4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中以相對(duì)于所述聚四亞甲基醚二醇的0.1-0.2wt％的量使用所述正丁醇。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中所述擴(kuò)鏈劑混合物由75-85當(dāng)量％的乙二胺、14-23％當(dāng)量％的1，2-丙二胺、1.0-2.0當(dāng)量％的二亞乙基三胺和1.0-5.0當(dāng)量％的二乙胺組成。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中以相對(duì)于所述預(yù)聚物的二異氰酸酯基的摩爾數(shù)的95-105當(dāng)量％的量使用所述擴(kuò)鏈劑混合物。
6.一種生產(chǎn)聚氨酯脲彈性纖維的方法，該方法包括在230-270℃的紡絲溫度和400-800m/min的紡絲速度下，紡絲如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的方法生產(chǎn)的聚合物。
7.由如權(quán)利要求6所述的方法生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及聚氨酯脲彈性纖維的生產(chǎn)方法，該方法包括在裝配有攪拌器的反應(yīng)器中反應(yīng)分子量為1,500－2,000的聚四亞甲基醚二醇、4，4’－二苯基甲烷二異氰酸酯和正丁醇以生產(chǎn)預(yù)聚物；在N，N－二甲基乙酰胺(DMAc)或二甲基甲酰胺(DMF)中溶解所述預(yù)聚物以生產(chǎn)預(yù)聚物溶液；和向由二胺化合物、三官能胺和二乙胺組成的擴(kuò)鏈劑混合物中加入所述預(yù)聚物溶液，并使用所述擴(kuò)鏈劑混合物對(duì)所述預(yù)聚物進(jìn)行擴(kuò)鏈同時(shí)進(jìn)行鏈終止，使得所述預(yù)聚物的所有剩余的異氰酸酯基反應(yīng)，以生產(chǎn)具有彈性的聚氨酯脲聚合物。由本發(fā)明生產(chǎn)的聚氨酯脲彈性纖維具有高的粘度穩(wěn)定性、優(yōu)異的強(qiáng)度和改進(jìn)的耐熱性和定形性。
文檔編號(hào)D01F6/58GK1621428SQ200410001010
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月25日
發(fā)明者李興宰, 鄭仁洛 申請(qǐng)人:泰光產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社