專利名稱：熔紡氨綸細(xì)旦長絲制備方法
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)表面上簡化了生產(chǎn)工藝，但對熱塑性聚氨酯原料熱穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性和對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)熔紡氨綸長絲的斷裂強度偏低，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)熔紡氨綸長絲的方法，其紡制出的長絲的彈性回復(fù)率高、斷裂強度也高。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種熔紡氨綸細(xì)旦長絲制備方法，它包括如下步驟(1).把一類熱塑性聚氨酯加入螺桿擠出機中進(jìn)行熔融、混煉；(2).在擠出機的計量段或在出擠出機后、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)劑的配套使用問題。這里包括兩方面工作，一方面解決了國內(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)劑配合不佳的問題，從而解決了紡制出的絲熱穩(wěn)定性差或者斷裂強度低或者彈性回復(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中，熔融、混煉，在擠出機的計量段或在出擠出機后而進(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，對初生絲拉伸、冷卻、上油、卷繞，即得熔紡細(xì)旦氨綸長絲。本發(fā)明的之所以成功地熔紡出細(xì)旦氨綸長絲，是在于解決了交聯(lián)劑與熱塑性聚氨酯配套使用問題。
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、異氰酸酯和擴鏈劑反應(yīng)而得，其中也可以沒有擴鏈劑；聚醚型交聯(lián)劑是由聚醚多元醇、異氰酸酯和擴鏈劑反應(yīng)而得，其中也可以沒有擴鏈劑；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、異氰酸酯和擴鏈劑反應(yīng)而得，其中也可以沒有擴鏈劑。
本發(fā)明所述聚酯多元醇是指含有酯基基團(tuán)的、并含有兩個或兩個以上羥基的一類聚合物。它可以通過二元酸與二元醇和多元醇在酸或堿或過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，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、并含有兩個或兩個以上羥基的聚合物，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)醚化合物開環(huán)聚合反應(yīng)而制得聚環(huán)氧烷烴含有兩個或兩個以上羥基的聚合物。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含有酯基基團(tuán)和醚基基團(tuán)、含有兩個或兩個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使用，還可以組合使用。
本發(fā)明所述交聯(lián)劑所用的擴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。這些擴鏈劑可以單獨使用，也可組合使用。
所述交聯(lián)劑的聚合物多元醇、擴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、擴鏈劑(也可不用擴鏈劑)按一定比例、順序加入，反應(yīng)時間、溫度、真空度、攪拌速率等均無特殊要求，可在50-180℃，反應(yīng)時間30分鐘到5小時進(jìn)行。另外，在交聯(lián)劑制備過程中，也可加入少量的熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、潤滑劑等。
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中進(jìn)行熔融、混煉；(2)、在擠出機的計量段或在出擠出機后、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、并含有兩個或兩個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、并含有兩個或兩個以上羥基的聚合物；所述的聚醚-聚酯混合型多元醇是同時含有酯基基團(tuán)和醚基基團(tuán)、含有兩個或兩個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)醚化合物開環(huán)聚合反應(yīng)而制得聚環(huán)氧烷烴含有兩個或兩個以上羥基的聚合物，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中進(jìn)行熔融、混煉；在擠出機的計量段或在出擠出機后、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)旦氨綸長絲。
文檔編號D01F11/06GK1410605SQ0112697
公開日2003年4月16日 申請日期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 申請人:江蘇南黃海實業(yè)股份有限公司