一種aabb型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維及其制備方法和應(yīng)用。其中，所述的彈性纖維的分子鏈構(gòu)成是以AABB型長碳鏈聚酰胺作為硬段，以聚醚作為軟段的軟硬段結(jié)構(gòu)交替組成的嵌段共聚物。本發(fā)明還提供所述聚醚酰胺彈性纖維的制備方法，可采用一步法或兩步法。根據(jù)本發(fā)明的制備方法得到的長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維兼具長碳鏈聚酰胺及聚醚材料的優(yōu)點(diǎn)，拉伸強(qiáng)度高、彈性回復(fù)好，還具有尺寸穩(wěn)定、耐溶劑、耐磨、抗老化、耐水解等良好性能，易于染色，染色后色度均勻，是一種彈性性能良好的新型彈性纖維。該高檔彈性纖維可以單獨(dú)和或者復(fù)合其他纖維用于服裝面料、醫(yī)療輔助器材等方面。
【專利說明】
一種AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈 性纖維及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱塑性彈性體是近年來發(fā)展迅速的新材料，它包括聚烯烴類、聚氨酯類、聚酰胺 類、聚酯類、聚苯乙烯類，聚氯乙烯類等。熱塑性彈性體在常溫下顯示橡膠彈性，在高溫下又 能塑化成型，它既可以用塑料加工設(shè)備進(jìn)行加工成型，又可利用紡絲設(shè)備紡制性能良好的 彈性纖維。因此通過紡絲技術(shù)制備的彈性纖維擴(kuò)大了熱塑性彈性體在日常生活中的應(yīng)用。
[0003] 目前紡織品主要朝強(qiáng)韌、安全、耐用、精細(xì)、環(huán)保、舒適和美觀等方向發(fā)展，其中環(huán) 保、舒適和高性能化尤為重要，而這些功能與纖維的彈性關(guān)系密切，因此彈性纖維逐漸成為 纖維領(lǐng)域中的重要品種，應(yīng)用領(lǐng)域從傳統(tǒng)的織襪、內(nèi)衣、運(yùn)動(dòng)服到休閑裝、高彈力時(shí)裝、高檔 衣物等領(lǐng)域，并繼續(xù)向汽車裝飾領(lǐng)域、醫(yī)用領(lǐng)域等擴(kuò)展，因此開發(fā)新型彈性體彈性纖維，推 進(jìn)其高性能化、功能化成為彈性纖維的主要發(fā)展方向。
[0004] 彈性纖維具有高斷裂伸長、低模量和高回彈性等特點(diǎn)，目前市場上的彈性纖維主 要分為氨綸彈性纖維、聚醚酯類彈性纖維、聚烯烴類彈性纖維、PTT纖維、雙組分復(fù)合卷曲纖 維、硬彈性纖維等。這些彈性纖維有諸多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在著缺點(diǎn)，需要繼續(xù)改進(jìn)。
[0005] 申請?zhí)枮?00610009032.3的中國專利公開了一種聚氨酯彈性體纖維的制備方法。 為了實(shí)現(xiàn)彈性纖維的高性能化，通過熔體紡絲回彈率60%或更大的聚氨酯和異氰酸酯封端 的聚醚或聚酯添加劑而獲得該纖維，該彈性纖維具有低收縮率、高耐熱性、低拉伸變形和高 伸長率。
[0006] 申請?zhí)枮?00880122500.5的中國專利公開了一種丙烯系彈性體制備的纖維和非 織造織物。通過將兩種或多種丙烯系彈性體與一種或多種丙烯系熱塑性聚合物復(fù)合制備了 丙烯系彈性體彈性纖維，采用了纖維復(fù)合的方法改進(jìn)了性能。
[0007] 申請?zhí)枮?01120452920.9的中國專利公開了一種具有仿毛效果的PTT低彈絲及彈 性纖維。與傳統(tǒng)改變纖維成分獲得仿毛效果不同，其提供的PTT低彈絲通過對(duì)光束的漫反射 作用實(shí)現(xiàn)其無光仿毛的效果，同時(shí)其軸向的溝壑骨架效應(yīng)還賦予纖維挺括的效果。
[0008] 但上述方法無法克服合成過程復(fù)雜，生產(chǎn)工藝對(duì)環(huán)境不友好等問題。
[0009] 有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種彈性纖維材料及其制備方法和 應(yīng)用，以AABB型長碳鏈聚酰胺彈性體作為樹脂，通過熔體紡絲方法制備一種具有優(yōu)異的挺 度和彈性，拉伸強(qiáng)度高、彈性回復(fù)好，良好尺寸穩(wěn)定、耐溶劑、耐磨、抗老化、耐水解等，易于 染色，染色后色度均勻的新型彈性纖維。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用如下技術(shù)方案：
[0011] 本發(fā)明提供了一種AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維，所述的彈性纖維是由AABB型 長碳鏈聚醚酰胺熱塑性彈性體加工而成的，所述的熱塑性彈性體是由AABB型長碳鏈聚酰胺 作為聚合物硬段，聚醚作為聚合物軟段的嵌段共聚物，所述彈性體軟段和硬段摩爾比及種 類可以進(jìn)行調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)熱塑性彈性體材料的彈性及硬度的可控性。
[0012]本發(fā)明所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維的聚合物硬段選自聚酰胺610,聚 酰胺612,聚酰胺1010,聚酰胺1012,聚酰胺1212和聚酰胺1214中的一種或幾種，優(yōu)選聚酰胺 1010,聚酰胺1012和聚酰胺1212。
[0013]本發(fā)明所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維的聚合物軟段選自C2~C5聚氧化 烯烴二元醇，線型或者支化取代的C2~C36亞烷基二元醇，C6~C20芳香基二元醇中的共聚 物或混合物。
[0014] 聚酰胺彈性體因其具有強(qiáng)度高，韌性高，彈性好，比重低，耐彎曲疲勞性能好，耐磨 性能好，低溫性能好等優(yōu)點(diǎn)在汽車，運(yùn)動(dòng)用品，醫(yī)療用具，密封件，機(jī)械零部件等方面得到了 廣泛的應(yīng)用。
[0015] 本發(fā)明利用長碳鏈聚酰胺具有較長柔性鏈，耐水解、尺寸穩(wěn)定性好、耐溶劑性、耐 磨性好等特點(diǎn)，以長碳鏈聚醚酰胺彈性體材料，通過熔體紡絲方法制備了長碳鏈聚醚酰胺 彈性纖維。該長碳鏈聚醚酰胺彈性體以通過長碳鏈二元酸和長碳鏈二元胺縮合聚合制備的 AABB型長碳鏈聚酰胺作為硬段，聚醚二醇作為軟段，兼具長碳鏈聚酰胺及聚醚材料的雙重 優(yōu)點(diǎn)，具有彈性回復(fù)率高、尺寸穩(wěn)定性好、耐溶劑性好、抗水解、染色均勻，耐磨性能好等優(yōu) 勢。
[0016] 本發(fā)明所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維在溫度為235°C，壓力為2.16Kg的 條件下的熔融指數(shù)為〇. 5~20g/10min，邵氏硬度為20~70D。
[0017] 熔融指數(shù)是一種表示塑膠材料加工時(shí)的流動(dòng)性的數(shù)值，其測試方法是先讓塑料粒 在一定時(shí)間內(nèi)、一定溫度及壓力下，融化成塑料流體，然后通過一直徑為2.095mm圓管所流 出的克數(shù)。熔融指數(shù)越大，則代表該塑膠材料的流動(dòng)加工性能越好，反之則越差。
[0018]邵氏硬度是代表橡膠類受壓變形程度或抗刺穿能力的一種物理度量方式，其描述 方法分A、D兩種，分別代表不同的硬度范圍。
[0019] 本發(fā)明使用不同熔融指數(shù)、邵氏硬度的材料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著熔融指數(shù)的增 加和邵氏硬度的降低，經(jīng)熔體紡絲后的材料拉伸強(qiáng)度有所下降，彈性回復(fù)率上升明顯。
[0020] 本發(fā)明所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維的單絲細(xì)度為0.5~500dtex，優(yōu)選 10~200dtex，更優(yōu)選10~50dtex。
[0021] 本發(fā)明所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維為初生纖維、纖維長絲、P0Y纖維、 加彈絲、FDY纖維或短纖維中的一種。
[0022]本發(fā)明還提供了一種AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維的制備方法，所述的長碳鏈 聚醚酰胺彈性纖維采用熔體紡絲制備，包括以下步驟：
[0023] (1)選擇熔融指數(shù)為0.5~20g/10min的長碳鏈聚醚酰胺熱塑性彈性體材料，將樣 品放在80~110 °C烘箱中12~24h，優(yōu)選85~100 °C烘箱中12h，烘干后取出冷卻，放在干燥器 中備用；
[0024] (2)將以上所選擇的長碳鏈聚醚酰胺熱塑性彈性體進(jìn)行熔體紡絲，即得所述的長 碳鏈聚醚酰胺彈性纖維。
[0025] 根據(jù)上述制備方法，步驟(2)中所述熔體紡絲過程采用一步法或兩步法。
[0026] 步驟(2)中所述一步法是將長碳鏈聚醚酰胺熱塑性彈性體原料加入熔融紡絲設(shè)備 進(jìn)行熔體紡絲，或是將長碳鏈聚醚酰胺熱塑性彈性體原料混入加工助劑后加入熔融紡絲設(shè) 備進(jìn)行熔體紡絲，所述加工助劑為硼和硅烷及其衍生物。
[0027] 步驟(2)中所述兩步法是將長碳鏈聚醚酰胺熱塑性彈性體、聚醚二醇與聚酰胺的 預(yù)聚體進(jìn)行共混，然后將共混物加入熔融紡絲設(shè)備進(jìn)行熔體紡絲。
[0028] 步驟(2)中所述的熔體紡絲的紡絲溫度為200~300°C，優(yōu)選210~270°C，噴絲板溫 度為200~280°C，優(yōu)選220~260°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4~0.5m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度20~40°C，紡程長 度1~6米，牽引速度為100~1500m/min，優(yōu)選300~800m/min。
[0029] 當(dāng)上述長碳鏈聚醚酰胺中軟、硬段分子鏈相對(duì)較長時(shí)，聚酰胺硬段的端羧基和聚 醚軟段的羥基的數(shù)量減少，軟、硬段的聚集區(qū)尺寸變大，聚醚酰胺的軟段和硬段之間的相分 離程度加強(qiáng)。且由于聚醚酰胺軟硬段的分子鏈相對(duì)較長時(shí)，硬段的端羧基和聚醚軟段的羥 基的濃度降低，導(dǎo)致兩官能團(tuán)之間反應(yīng)活性較低。高相分離程度和低官能團(tuán)活性兩個(gè)因素， 致使材料的微觀相分離尺寸分布較大，界面增加，材料的彈性形變較差。發(fā)明人在研究該長 碳鏈聚醚酰胺的熔體紡絲過程時(shí)意外地發(fā)現(xiàn)通過調(diào)整紡絲溫度、噴絲板溫度等條件調(diào)整相 分離的動(dòng)力學(xué)過程，可以有效克服海島結(jié)構(gòu)的相分離問題，使產(chǎn)品擁有優(yōu)良的彈性，以便在 服裝、醫(yī)療等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。
[0030] 本發(fā)明還涉及了一種AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維在制造以下物品中的應(yīng)用：
[0031] (1)與非彈性纖維復(fù)合制成的包芯紗、包覆紗、合捻紗；
[0032] (2)用于服裝的彈力面料；
[0033] (3)醫(yī)療輔助器材。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維制備方法工藝經(jīng) 濟(jì)、環(huán)保，制得的彈性纖維性能價(jià)格比優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于服裝、醫(yī)療等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明實(shí)施例3長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維整體形貌圖。
[0036]圖2為本發(fā)明實(shí)施例3長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維表面形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 以下為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，所述的實(shí)施例是為了進(jìn)一步描述本發(fā)明，而不是 限制本發(fā)明。
[0038] 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，聚醚酰胺彈性體有兩種制備方法，其中一種制備方法 包括如下步驟：
[0039] (1)將對(duì)應(yīng)聚酰胺類型的二元酸、二元胺置于反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行聚合反應(yīng)(如制備聚 酰胺1012則采用十二烷基二元酸和癸二胺），制備得到羧基封端或氨基封端的聚酰胺嵌段 作為聚合物硬段，其中，在聚合反應(yīng)過程中，加入用于調(diào)節(jié)分子量的二元酸或二元胺；
[0040] (2)在步驟（1)所得的聚酰胺嵌段中加入聚醚聚合物軟段，同時(shí)加入縮聚催化劑， 保持在20~lOOOPa的真空度、反應(yīng)溫度在150~300°C的熔融狀態(tài)下進(jìn)行共聚反應(yīng)，制備得 到聚醚酰胺彈性體。
[0041] 另一種制備方法包括如下步驟：
[0042]將對(duì)應(yīng)聚酰胺類型的二元酸、二元胺、用于調(diào)節(jié)分子量的二元酸/二元胺、聚醚、以 及縮聚催化劑置于反應(yīng)容器內(nèi)，在溫度180~300°C、壓力1~lOMPa的條件下反應(yīng)2~6h，得 到聚醚酰胺彈性體。
[0043] 實(shí)施例1
[0044] 選擇熔融指數(shù)為0.5g/10min，硬度為70D，以PA1012為硬段，聚四亞甲基醚二醇為 軟段的聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)90°C下干燥12h，熔融紡絲采用一步法，利用熔融 紡絲儀直接進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡絲溫度250°C，噴絲板溫度為260°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4m/s，側(cè)吹 風(fēng)溫度為30°C，紡程長度為3m，牽引速度為300m/min。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷 繞速度為300m/min。
[0045] 實(shí)施例2
[0046] 選擇熔融指數(shù)為5g/10min，硬度為50D，以PA1012為硬段，聚四亞甲基醚二醇為軟 段的聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)100 °C下干燥12h，熔融紡絲采用一步法，在彈性體中 混入聚硅氧烷后利用熔融紡絲儀直接進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡絲溫度240°C，噴絲板溫度為250°C， 側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度為30 °C，紡程長度為2.5m，牽引速度為500m/min。待紡絲過 程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷繞速度為500m/min。
[0047] 實(shí)施例3
[0048] 選擇熔融指數(shù)為10g/10min，硬度為40D，以PA1012為硬段，聚二亞甲基醚二醇為軟 段的聚醚酰胺彈性體，的PA1012系聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)100 °C下干燥12h，熔融 紡絲采用兩步法，首先將彈性體與PA1012和聚二亞甲基醚二醇的預(yù)聚體共混，然后利用熔 融紡絲儀進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡絲溫度230°C，噴絲板溫度為240°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4m/s，側(cè)吹風(fēng) 溫度為30°C，紡程長度為2.51]1，牽引速度為70〇1]1/1]1111。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷 繞速度為7〇〇m/min。
[0049] 實(shí)施例4
[0050] 選擇熔融指數(shù)為15g/10min，硬度為30D，以PA1012為硬段，聚二亞甲基醚二醇為軟 段的聚醚酰胺彈性體，的PA1012系聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)105 °C下干燥12h，熔融 紡絲采用兩步法，首先將彈性體與PA1012和聚二亞甲基醚二醇的預(yù)聚體共混，然后利用熔 融紡絲儀進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡絲溫度220°C，噴絲板溫度為230°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4m/s，側(cè)吹風(fēng) 溫度為30°C，紡程長度為2.51]1，牽引速度為90〇1]1/1]1111。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷 繞速度為900m/min。
[0051 ] 實(shí)施例5
[0052] 選擇熔融指數(shù)為20g/10min，硬度為20D，以PA1012為硬段，聚1-甲基三亞甲基醚二 醇為軟段的聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)l〇5°C下干燥12h，熔融紡絲采用兩步法，首先 將彈性體與PA1012和聚1-甲基三亞甲基醚二醇的預(yù)聚體共混，然后利用熔融紡絲儀進(jìn)行紡 絲，設(shè)置紡絲溫度210 °C，噴絲板溫度為220 °C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度為30 °C，紡程 長度為2.5m，牽引速度為1100m/min。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷繞速度為1100m/ min〇
[0053] 實(shí)施例6
[0054] 選擇熔融指數(shù)為8g/10min，硬度為40D，以PA610為硬段，聚四亞甲基醚二醇為軟段 的聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)100 °C下干燥12h，熔融紡絲采用兩步法，首先將彈性體 與PA610和聚四亞甲基醚二醇的預(yù)聚體共混，然后利用熔融紡絲儀進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡絲溫度 270°C，噴絲板溫度為280°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度為30°C，紡程長度為lm，牽引速 度為1300m/min。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷繞速度為1300m/min。
[0055] 實(shí)施例7
[0056] 選擇熔融指數(shù)為10g/10min，硬度為40D，以PA612為硬段，聚四亞甲基醚二醇為軟 段的聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)100 °C下干燥12h，熔融紡絲采用兩步法，首先將彈性 體與PA612和聚四亞甲基醚二醇的預(yù)聚體共混，然后利用熔融紡絲儀進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡絲溫 度270°C，噴絲板溫度為280°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度為30°C，紡程長度為2m，牽引 速度為1500m/min。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷繞速度為1500m/min。
[0057] 實(shí)施例8
[0058] 選擇熔融指數(shù)為12g/10min，硬度為40D，以PA1010為硬段，聚四亞甲基醚二醇為軟 段的聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)100 °C下干燥12h，熔融紡絲采用兩步法，首先將彈性 體與PA1010和聚四亞甲基醚二醇的預(yù)聚體共混，然后利用熔融紡絲儀進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡絲 溫度220°C，噴絲板溫度為230°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度為30°C，紡程長度為4m，牽 引速度為500m/min。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷繞速度為500m/min。
[0059] 實(shí)施例9
[0060] 選擇熔融指數(shù)為llg/l〇min，硬度為40D，以PA1212為硬段，聚四亞甲基醚二醇為軟 段的聚醚酰胺彈性體，，在真空干燥箱內(nèi)100 °C下干燥12h，熔融紡絲采用兩步法，首先將彈 性體與PA1212和聚四亞甲基醚二醇的預(yù)聚體共混，然后利用熔融紡絲儀進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡 絲溫度225 °C，噴絲板溫度為240 °C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度為30 °C，紡程長度為3m， 牽引速度為500m/min。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷繞速度為500m/min。
[0061 ] 實(shí)施例10
[0062] 選擇熔融指數(shù)為10g/10min，硬度為40D，以PA1214為硬段，聚四亞甲基醚二醇為軟 段的聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)100 °C下干燥12h，熔融紡絲采用兩步法，首先將彈性 體與PA1214和聚四亞甲基醚二醇的預(yù)聚體共混，然后利用熔融紡絲儀進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡絲 溫度200°C，噴絲板溫度為210°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度為30°C，紡程長度為6m，牽 引速度為500m/min。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷繞速度為500m/min。
[0063] 實(shí)施例11
[0064] 選擇熔融指數(shù)為10g/10min，硬度為40D，以PA1012為硬段，聚四亞甲基醚二醇為軟 段的聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)100 °C下干燥12h，熔融紡絲采用兩步法，首先將彈性 體與PA1012和聚四亞甲基醚二醇的預(yù)聚體共混，然后利用熔融紡絲儀進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡絲 溫度230°C，噴絲板溫度為240°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.5m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度為20°C，紡程長度為2.5m， 牽引速度為7〇〇m/min。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷繞速度為700m/min。
[0065] 實(shí)施例12
[0066] 選擇熔融指數(shù)為10g/10min，硬度為40D，以PA1012為硬段，聚四亞甲基醚二醇為軟 段的聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)100 °C下干燥12h，熔融紡絲采用兩步法，首先將彈性 體與PA1012和聚四亞甲基醚二醇的預(yù)聚體共混，然后利用熔融紡絲儀進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡絲 溫度230°C，噴絲板溫度為240°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.5m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度為40°C，紡程長度為2.5m， 牽引速度為7〇〇m/min。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷繞速度為700m/min。
[0067] 對(duì)比例1
[0068] 選擇熔融指數(shù)為10g/10min，硬度為40D的，以PA1012為硬段，聚四亞甲基醚二醇為 軟段的聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)100°c下干燥12h，熔融紡絲采用一步法，利用熔融 紡絲儀直接進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡絲溫度190°C，噴絲板溫度為200°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4m/s，側(cè)吹 風(fēng)溫度為30°C，紡程長度為2.51]1，牽引速度為70〇1]1/1]1111。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞， 卷繞速度為7〇〇m/min。
[0069] 對(duì)比例2
[0070] 選擇熔融指數(shù)為l〇g/l〇min，硬度為40D，以PA1012為硬段，聚四亞甲基醚二醇為軟 段的聚醚酰胺彈性體，在真空干燥箱內(nèi)100 °C下干燥12h，熔融紡絲采用兩步法，首先將彈性 體與PA1012和聚四亞甲基醚二醇預(yù)聚體共混，然后利用熔融紡絲儀進(jìn)行紡絲，設(shè)置紡絲溫 度300°(：，噴絲板溫度為310°(：，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4 111/8，側(cè)吹風(fēng)溫度為30°(：，紡程長度為2.5111，牽 引速度為7〇〇m/min。待紡絲過程達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行卷繞，卷繞速度為700m/min。
[0071] 實(shí)施例1~12和對(duì)比例1~2工藝參數(shù)見表1。
[0072] 表1實(shí)施例1~12和對(duì)比例1~2具體工藝參數(shù)
[0074]試驗(yàn)例1AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維的性能測試
[0075]按照《FZ/T 50007-2012》的方法測定本發(fā)明的長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維的拉伸斷 裂強(qiáng)度、彈性回復(fù)率(定伸長為200%)。按照《GB/T 6503-2008》的方法測定的本發(fā)明的長碳 鏈聚醚酰胺彈性纖維的回潮率。纖維沸水收縮率(水溫l〇〇°C)測試參照《GB/T 6505-2008》。 實(shí)施例1~12和對(duì)比例1~2制得的長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、回彈 率、回潮率、沸水收縮率測試結(jié)果如表2所示。
[0076]表2實(shí)施例1~12和對(duì)比例1~2制得長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維性能
[0078] 由表1和表2可知，實(shí)施例1~5采用PA1012系聚醚酰胺彈性體作為原料，選擇了熔 融指數(shù)從小到大，邵氏硬度從高到低，紡絲溫度與噴絲板溫度從高到低，牽引速度從低到高 的實(shí)驗(yàn)條件，觀察其結(jié)果可知實(shí)施例1~5的拉伸強(qiáng)度逐步降低，彈性回復(fù)率逐漸升高，回潮 率下降明顯，沸水收縮率有一定的提升。
[0079] 進(jìn)一步分析實(shí)施例6~7,可知在相同的邵氏硬度、溫度以及選用相似彈性體原料 的條件下，調(diào)節(jié)紡絲牽引速度，對(duì)拉伸強(qiáng)度和彈性回復(fù)率的變化造成了一定影響，但對(duì)回潮 率和沸水收縮率影響甚微。由此可見牽引速度是彈性纖維的拉伸強(qiáng)度和彈性回復(fù)率的影響 因素之一，為達(dá)到更好的紡絲效果，要對(duì)牽引速度條件進(jìn)行更探索。
[0080] 進(jìn)而分析實(shí)施例8~10,可知在相同的邵氏硬度、紡絲牽引速度以及選用相似彈性 體原料的條件下，設(shè)定不同的溫度，且在實(shí)施例9中提高噴絲板溫度與紡絲溫度的溫差達(dá)到 15°C(其余實(shí)施例中噴絲板與紡絲的溫差為10°C)，觀察其測試結(jié)果可知，隨著溫度的提高， 實(shí)施例9彈性纖維的拉伸強(qiáng)度、彈性回復(fù)率和回潮率均不如溫度較低的實(shí)施例8、10,但在沸 水收縮率上實(shí)施例9的效果最好。由此可見，在其他條件相同相似的前提下，紡絲溫度與噴 絲板溫度越高，彈性纖維的拉伸強(qiáng)度、彈性回復(fù)率越低，回潮率越高，但沸水收縮率有所下 降。因此，在本發(fā)明的長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維的制備過程中紡絲溫度與噴絲板溫度對(duì)材 料的性能起到了較大的影響，為了獲得最佳效果的材料需要對(duì)紡絲溫度與噴絲板溫度以及 其溫差進(jìn)行大量的試驗(yàn)。
[0081] 分析實(shí)施例11~12,在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上，調(diào)整了紡絲過程中側(cè)吹風(fēng)的風(fēng)速以及溫 度，觀察其測量結(jié)果可知側(cè)吹風(fēng)速的提高會(huì)小量提升纖維的彈性回復(fù)率，而溫度的變化則 對(duì)回潮率和沸水收縮率有輕微的影響。由此可知，為了達(dá)到更好更完美的紡絲效果，要對(duì)側(cè) 吹風(fēng)速與溫度條件進(jìn)行一定的試驗(yàn)。
[0082] 分析對(duì)比例1~2,采用了本發(fā)明權(quán)利要求記載之外的紡絲溫度和噴絲板溫度，其 他條件的選擇與實(shí)施例3相同，觀察其測試結(jié)果，可知選用了溫度較低條件的對(duì)比例1拉伸 強(qiáng)度、彈性回復(fù)率、回潮率雖然優(yōu)于實(shí)施例3的效果，但是效果不明顯，而且沸水收縮率升高 較多，不適于實(shí)際應(yīng)用;選用了溫度較高條件的對(duì)比例2拉伸強(qiáng)度、彈性回復(fù)率、回潮率均不 如實(shí)施例3的效果，并且沸水收縮率的幾無變化，沒有貢獻(xiàn)。
[0083] 對(duì)比實(shí)施例1~5和實(shí)施例6~10紡絲制品的測試結(jié)果，可見實(shí)施例1~5的彈性纖 維性能差異較大，而實(shí)施例6~10由于采用了相似的熔融指數(shù)與邵氏硬度，產(chǎn)品的性能指數(shù) 相對(duì)穩(wěn)定。因此，可知除溫度、牽引速度、側(cè)吹風(fēng)條件以外，原料的種類、熔融指數(shù)與邵氏硬 度對(duì)彈性纖維產(chǎn)品的力學(xué)性能起到了及其關(guān)鍵的作用。
[0084]以上對(duì)本發(fā)明做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠了解本 發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所 做的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維，其特征在于，所述的彈性纖維是由AABB型長 碳鏈聚醚酰胺熱塑性彈性體加工而成的，所述的熱塑性彈性體是由AABB型長碳鏈聚酰胺作 為聚合物硬段，聚醚作為聚合物軟段的嵌段共聚物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維，其特征在于，所述聚合物硬 段選自聚酰胺610,聚酰胺612,聚酰胺1010,聚酰胺1012,聚酰胺1212和聚酰胺1214中的一 種或幾種，優(yōu)選聚酰胺1010,聚酰胺1012和聚酰胺1212;所述聚合物軟段選自C2~C5聚氧化 烯烴二元醇，線型或者支化取代的C2~C36亞烷基二元醇，C6~C20芳香基二元醇中的共聚 物或混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維，其特征在于，所述的長碳鏈 聚醚酰胺熱塑性彈性體在溫度為235°C，壓力為2.16Kg的條件下的熔融指數(shù)為0.5~20g/ lOmin，邵氏硬度為20~70D。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維，其特征在于，所述長碳鏈聚 醚酰胺彈性纖維的單絲細(xì)度為〇. 5~500dtex，優(yōu)選10~200dtex，更優(yōu)選10~50dtex。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維，其特征在于，所述長碳鏈聚 醚酰胺彈性纖維為初生纖維、纖維長絲、POY纖維、加彈絲、FDY纖維或短纖維中的一種。6. -種權(quán)利要求1~5任意一項(xiàng)所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維的制備方法，其 特征在于，所述的長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維采用熔體紡絲制備，包括以下步驟： (1) 選擇長碳鏈聚醚酰胺熱塑性彈性體材料，將樣品烘干后取出冷卻，放在干燥器中備 用； (2) 將步驟(1)中烘干干燥后的長碳鏈聚醚酰胺熱塑性彈性體進(jìn)行熔體紡絲，即得所述 的長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維的制備方法，其特征在于，步 驟(2)中所述熔體紡絲過程采用一步法或兩步法。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維的制備方法，其特征在于，所 述一步法是將長碳鏈聚醚酰胺熱塑性彈性體加入熔融紡絲設(shè)備進(jìn)行熔體紡絲，或是將長碳 鏈聚醚酰胺熱塑性彈性體混入加工助劑后加入熔融紡絲設(shè)備進(jìn)行熔體紡絲，所述加工助劑 為硼和硅烷及其衍生物，優(yōu)選聚硅氧烷;所述兩步法是將長碳鏈聚醚酰胺熱塑性彈性體與 聚醚二醇與聚酰胺的預(yù)聚體進(jìn)行共混，此預(yù)聚體中的聚醚二醇和聚酰胺與長碳鏈聚醚酰胺 彈性體中使用的種類一致，然后將共混物加入熔融紡絲設(shè)備進(jìn)行熔體紡絲。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維的制備方法，其特征在于，步 驟(2)中所述的熔體紡絲的紡絲溫度為200~300°C，優(yōu)選210~270°C，噴絲板溫度為200~ 280°C，優(yōu)選220~260°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4~0.5m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度20~40°C，紡程長度1~6米， 牽引速度為100~1500m/min，優(yōu)選300~800m/min。10. -種權(quán)利要求1~5任意一項(xiàng)所述的AABB型長碳鏈聚醚酰胺彈性纖維在制造以下物 品中的應(yīng)用： (1) 與非彈性纖維復(fù)合制成的包芯紗、包覆紗、合捻紗； (2) 用于服裝的彈力面料； (3) 醫(yī)療輔助器材。
【文檔編號(hào)】D01F6/90GK105839220SQ201610266802
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】董俠, 王莉莉, 朱平, 來悅, 王篤金, 劉學(xué)新
【申請人】中國科學(xué)院化學(xué)研究所