一种具有长效防虫性能的氨纶及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有长效防虫性能的氨纶的制备方法，其制备方法如下：将溶剂与聚醚加至预聚罐中，然后按照设定的NCO/OH比例准确地加入二异氰酸酯，进行预聚反应，反应结束后，将预聚产物移送至扩链罐中，搅拌均匀，低温下，缓慢控制滴加扩链胺与链终止剂溶液，最终形成聚氨酯脲溶液，加入防虫助剂、抗氧化剂、抗紫外助剂、染色助剂、消光剂、润滑剂等，充分搅拌均匀，真空脱泡后，通过干法纺丝，制成氨纶纤维。本发明制备的氨纶除了能保证同类常规产品的性能指标外，还具有长效防虫性能。
【专利说明】一种具有长效防虫性能的氨纶及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有长效防虫性能的氨纶及其制备方法，属于聚氨酯弹性纤维领域。
【背景技术】
[0002]氨纶，是一种高弹性的纺织纤维，其常温下有强度高，比重轻，弹性回复率大等优点，被广泛应用织物中。化学纤维各品种及天然纤维，如棉、麻、丝、毛等各有优点和缺点。常见的如:棉/氨纶，交织后，可以保持了棉纤维的所有优点，但棉纤维本身无弹性，而氨纶却可以保持面料的弹性。
[0003]众所周知，一般的人造纤维是以芦苇、棉花杆、玉米杆等为生产原料，经过化学加工处理而成的。这些原料里都含有纤维素，适合于霉菌、昆虫的生长和繁殖，易发生霉变和被虫蛀蚀。化学纤维中的合成纤维，其原料是从石油、煤中所提炼出来的芳香类、烯类，经化学合成法制成纤维，其本身不会发霉，也不会被虫蛀。但合成纤维织品中，大多品种是与天然纤维混纺或交织的，织品中所含的棉、毛、丝等天然纤维会发生霉变和虫蛀；再者，若是使用存放过天然纤维织品的箱、橱来存放纯合成纤维纺织品，天然纤维织物留下来的霉菌和昆虫同样会危害纯合成纤维织物，因此，使化纤纺织品具有防虫性能也是必要的。
[0004]本发明选取最常见及有效的物质一2-莰酮，别名“樟脑”，其主要来源于樟树，具有天然的防虫作用。资料表明，只有吸入大量2-莰酮蒸汽，或者口服才会对人体造成巨大的影响，而少量的2-莰酮并不会对人体产生不适的影响。而直接用“樟脑丸”、“卫生球”之类的物品放入衣柜内来防虫有许多不利影响，一、会使衣物气味刺鼻，同时接触过这类物质的衣物，须在穿之前在日光下晒晒一段时间，使深入衣服中的芳香族化合物挥发掉，以免危害身体；二、如“卫生球”易挥发，挥发出来的物质能与合成纤维中的高分子有机化合物发生化学反应，使衣料受损或者降低纤维强度，甚至把化学织物溶化成一个个细小的空洞。因此，间接使纤维本身具有防虫性能可以简单有效地解决这个问题。
【发明内容】
[0005]技术问题:本发明的目的在于制备一种具有长效防虫性能的氨纶产品，使产品常规物性指标与同规格产品基本一致，使纤维具有长效防虫性能，提高了产品的附加值。但由于现有氨纶的制备工艺的限制，一般纺丝甬道的温度较高——250°C左右，一些物料的沸点较低，就会直接在甬道中挥发出来，从而造成物料的失效，而2-莰酮的沸点只有204°C，因此，它不能直接添加使用。
[0006]技术方案:本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]通过设计合成得到一种“核-壳”结构的物质，外层是壳聚糖，2-莰酮被包裹在内部。把这种物质磨成粉剂，过滤网后再加入到聚氨酯脲原液中。在原液中添加一定量防虫功能助剂，其不会破坏高分子结构，不会对氨纶丝本身的物理性能和化学性能造成不利的影响。[0008]本发明所述的一种具有长效防虫性能的氨纶的制备方法，其制备步骤如下:
[0009]I)预聚物的制备:在预聚罐中依次加入溶剂与聚醚，然后按照设定的NC0/0H比例，加入二异氰酸酯；预聚反应温度控制为40?50°C，反应时间为90?150min，反应过程中氮气保护，得到预聚物溶液；
[0010]2)将得到的预聚物溶液移送至扩链罐中，充分搅拌溶解；
[0011]3)然后将扩链罐降温至-5?15°C时，缓慢加入扩链胺溶液，反应完成得到聚氨酯脲溶液；
[0012]4)添加防虫助剂和辅料助剂，搅拌2?8h，制得聚氨酯脲纺丝原液；
[0013]5)聚氨酯脲纺丝原液通过计量泵输送，经纺丝组件、纺丝甬道、卷绕机，进行纺丝作业制得氨纶。
[0014]其中，
[0015]所述步骤I)中聚醚是分子量为1000-3000的聚四氢呋喃；所用的二异氰酸酯指的是4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI ;所用的溶剂为N，N 二甲基乙酰胺DMAc或者N，N 二甲基甲酰胺DMF。
[0016]所述步骤I)中异氰酸酯基团NCO与聚醚二元醇中的羟基OH摩尔比为1.50?
2.50。
[0017]所述步骤3)中扩链胺溶液，里面包含的扩链物质主要包括:乙二胺、1，3-丙二胺、1，3-戊二胺、2-甲基-1，5-戊二胺的一种或者多种二元胺组合；所述的扩链胺溶液，里面包含的封端剂物质主要包括:二乙胺或者单乙醇胺中的一种或两种。
[0018]所述步骤4)中聚氨酯脲纺丝原液浓度为30%wt?35%wt。
[0019]所述步骤4)所添加的防虫助剂，其制备方法如下:
[0020]I)将水溶性壳聚糖加到蒸馏水中，充分搅拌，形成质量分数I?20%水性壳聚糖的溶液；
[0021]2)将2-莰酮加到丙酮中，搅拌充分，形成质量分数为I?10%的2-莰酮的丙酮溶液；
[0022]3)将2-莰酮-丙酮溶液倒入壳聚糖-水溶液中，搅拌混合后，经低温干燥，除去溶剂后，并将其碾磨成粉。
[0023]所述步骤4)中辅料助剂包括:抗氧化齐IJ、抗紫外助齐U、染色助剂、消光剂、润滑剂，加入溶剂二甲基乙酰胺或者二甲基甲酰胺，在碾磨机中充分混合碾磨。
[0024]有益效果:
[0025](I)本发明涉及一种具有长效防虫性能的氨纶的制备方法，所制备产品除了能够正常保持同类产品的常规指标外，还能具有长效防虫性能，使氨纶在与其他织物交织成衣物后具有此功能；
[0026](2)若直接采用市售“樟脑丸”等物质来防虫，一来气味太重，使人闻起来不舒服，二来其所含芳香族物质对人体有害；而使用微量的2-莰酮既能保持防虫性能，又不会对人体产生有害影响，是绿色节能环保的选择；
[0027](3)设计合成拥有“核-壳”结构的防虫助剂一“壳聚糖一2-莰酮”，其优点在于，一是2-莰酮自身的沸点只有204°C，而一般干法纺丝甬道温度都在250°C左右，若是直接添加进原液，2-莰酮可能在甬道中就挥发出去，造成防虫性能失效，而这种“核-壳”结构能将2-莰酮包裹在其中，即使在高温下，也不会挥发出来；二是利用这种结构最终制得的纤维，具有“缓释”功效，即在使用过程中2-莰酮能被缓慢释放出来，不会出现衣物洗涤几次就失效的状况，可达到长期有效的目的。
【具体实施方式】
[0028](I)预聚物的制备:在反应器中依次加入溶剂与聚醚，然后按照一定的NC0/0H比例，准确加入二异氰酸酯。预聚反应温度控制为40?50°C，反应时间为90min?150min，反应过程中氮气氛围。
[0029](2)将得到的预聚物溶液移送至扩链罐中，使预聚物溶液降温至O?20°C时，缓慢加入扩链胺溶液，进行扩链反应，得到聚氨酯脲溶液。
[0030](3)往得到的聚氨酯脲溶液中，加入多种功能助剂以及防虫助剂，搅拌2?8h，得到了均一稳定的聚氨酯脲纺丝原液。
[0031](4)纺丝原液通过计量泵输送，经纺丝组件、干法纺丝甬道、卷绕机，进行纺丝作业。
[0032]所述的聚醚为分子量为1000-3000聚四亚甲基醚二醇(PTMG)，优选含分子量为2000 ;所用的混合二异氰酸酯指的是4，4-MDI ;所用的溶剂为N，N 二甲基乙酰胺(DMAC)或者N，N 二甲基甲酰胺(DMF)。
[0033]所述的异氰酸酯基团(NCO)与聚醚二元醇中的羟基(OH)摩尔比为1.50?2.50之间。
[0034]本发明涉及一种具有长效防虫性能的氨纶的制备方法，里面包含的扩链物质主要包括:乙二胺、1，3-丙二胺、1，3-戊二胺、2-甲基-1，5-戊二胺等一种或者多种二元胺组合等二元胺物质。
[0035]所述的扩链胺溶液，里面包含的封端剂物质主要包括:二乙胺或者单乙醇胺中的一种或两种。
[0036]所述的纺丝原液浓度为30%wt?35%wt。
[0037]所述的防虫助剂的制备方法如下:
[0038]( I)将水溶性壳聚糖加到蒸馏水中，充分搅拌，形成质量分数I?20%水性壳聚糖的溶液；
[0039](2)将2-莰酮加到丙酮中，搅拌充分，形成质量分数为I?10%的2-莰酮的丙酮溶液；
[0040](3)将2-莰酮-丙酮溶液倒入壳聚糖-水溶液中，搅拌混合后，经低温干燥，除去溶剂后，并将其碾磨成粉。
[0041]所述的防虫助剂所添加的量占原液总量的0.5%_5%。
[0042]所述的辅料助剂包括:防虫助剂、抗氧化剂、抗紫外助剂、染色助剂、消光剂、润滑剂等。
[0043]所述的聚氨酯脲溶液的粘度在3000泊到8000泊。
[0044]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0045]实施例1
[0046]具有长效防虫性能助剂“壳聚糖一2-莰酮”的具体制备过程如下:
[0047]量取180ml的蒸馏水，加入20克的水溶性壳聚糖，充分搅拌，形成质量分数10%水性壳聚糖的溶液；量取198g丙酮，加入2g的2-莰酮，搅拌充分，形成质量分数为1%的2-莰酮的丙酮溶液；将丙酮溶液倒入水溶液中，搅拌混合后，经低温干燥，除去水分后，并将其碾磨成粉。
[0048]长效防虫性能氨纶的具体制备过程如下:
[0049]将6kgDMAc和IOkgPTMG加入到预聚罐中，充分搅拌混合均匀，待温度达到25°C左右时，加入2.7kg 二异氰酸酯，升温至40°C，反应时间为90min，得到预聚产物。将预聚产物移送至扩链罐中，往预聚罐中加入6kgDMAc，加清洗溶剂，移送至扩链罐中，冷却至12°C，开始缓慢滴加含0.155kgEDA、0.036kg PDA和0.052kg 二乙胺的混合扩链胺溶液进行扩链，用二乙胺进行链封端。反应完成后，加入0.5%防虫助剂、防黄变助剂、抗紫外线吸收剂、抗氧化剂、润滑剂、消光剂等多种助剂，粘度控制在5000泊左右，得到最终含固量为30%的纺丝聚氨酯脲溶液。纺丝原液采用干法纺丝，通过喷丝板挤压到纺丝甬道，经卷绕机成型，得到具有防虫性能的聚氨酯纤维。
[0050]实施例2
[0051]具有长效防虫性能助剂“壳聚糖一2-莰酮”的具体制备过程如下:
[0052]量取180ml的蒸馏水，加入45克的水溶性壳聚糖，充分搅拌，形成质量分数20%水性壳聚糖的溶液；量取196g丙酮，加入4g的2-莰酮，搅拌充分，形成质量分数为2%的2-莰酮的丙酮溶液；将丙酮溶液倒入水溶液中，搅拌混合后，经低温干燥，除去水分后，并将其碾磨成粉。
[0053]将5kgDMAc和IOkgPTMG加入到预聚罐中，充分搅拌混合均匀，待温度达到25°C左右时，加入2.7kg 二异氰酸酯，升温至45°C，反应时间为90min，得到预聚产物。将预聚产物移送至扩链罐中，往预聚罐中加入5kgDMAc，加清洗溶剂，移送至扩链罐中，冷却至8°C，开始缓慢滴加含0.175kgEDA、0.026kg PDA和0.048kg 二乙胺的混合扩链胺溶液进行扩链，用二乙胺进行链封端。反应完成后，加入1%防虫助剂、防黄变助剂、抗紫外线吸收剂、抗氧化齐U、润滑剂、消光剂等多种助剂，粘度控制在6000泊左右，得到最终含固量为33%的纺丝聚氨酯脲溶液。纺丝原液采用干法纺丝，通过喷丝板挤压到纺丝甬道，经卷绕机成型，得到具有防虫性能的聚氨酯纤维。
[0054]实施例3
[0055]具有长效防虫性能助剂“壳聚糖一2-莰酮”的具体制备过程如下:
[0056]量取180ml的蒸馏水，加入45克的水溶性壳聚糖，充分搅拌，形成质量分数20%水性壳聚糖的溶液；量取190g丙酮，加入IOg的2-莰酮，搅拌充分，形成质量分数为5%的2-莰酮的丙酮溶液；将丙酮溶液倒入水溶液中，搅拌混合后，经低温干燥，除去水分后，并将其碾磨成粉。
[0057]将5kgDMAc和IOkgPTMG加入到预聚罐中，充分搅拌混合均匀，待温度达到25°C左右时，加入2.7kg 二异氰酸酯，升温至45°C，反应时间为90min，得到预聚产物。将预聚产物移送至扩链罐中，往预聚罐中加入4kgDMAc，加清洗溶剂，移送至扩链罐中，冷却至5°C，开始缓慢滴加含0.185kgEDA、0.036kg PDA和0.042kg 二乙胺的混合扩链胺溶液进行扩链，用二乙胺进行链封端。反应完成后，加入2%防虫助剂、防黄变助剂、抗紫外线吸收剂、抗氧化齐U、润滑剂、消光剂等多种助剂，粘度控制在8000泊左右，得到最终含固量为35%的纺丝聚氨酯脲溶液。纺丝原液采用干法纺丝，通过喷丝板挤压到纺丝甬道，经卷绕机成型，得到具有防虫性能的聚氨酯纤维。
【权利要求】
1.一种具有长效防虫性能的氨纶的制备方法，其特征在于该制备方法的步骤如下: O预聚物的制备:在预聚罐中依次加入溶剂与聚醚，然后按照设定的NCO/OH比例，力口入二异氰酸酯；预聚反应温度控制为40?50°C，反应时间为90?150min，反应过程中氮气保护，得到预聚物溶液； 2)将得到的预聚物溶液移送至扩链罐中，充分搅拌溶解； 3)然后将扩链罐降温至-5?15°C时，缓慢加入扩链胺溶液，反应完成得到聚氨酯脲溶液； 4)添加防虫助剂和辅料助剂，搅拌2?8h，制得聚氨酯脲纺丝原液； 5)聚氨酯脲纺丝原液通过计量泵输送，经纺丝组件、纺丝甫道、卷绕机，进行纺丝作业制得氨纶。
2.根据权利要求1所述的一种具有长效防虫性能的氨纶的制备方法，其特征在于:所述步骤I)中聚醚是分子量为1000-3000的聚四氢呋喃；所用的二异氰酸酯指的是4，4- 二苯基甲烷二异氰酸酯MDI ;所用的溶剂为N，N 二甲基乙酰胺DMAc或者N，N 二甲基甲酰胺DMF。
3.根据权利要求1所述的一种具有长效防虫性能的氨纶及其制备方法，其特征在于:所述步骤I)中异氰酸酯基团NCO与聚醚二元醇中的羟基OH摩尔比为1.50?2.50。
4.根据权利要求1所述的一种具有长效防虫性能的氨纶及其制备方法，其特征在于:所述步骤3)中扩链胺溶液，里面包含的扩链物质主要包括:乙二胺、1，3-丙二胺、1，3-戊二胺、2-甲基-1，5-戊二胺的一种或者多种二元胺组合；所述的扩链胺溶液，里面包含的封端剂物质主要包括:二乙胺或者单乙醇胺中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种具有长效防虫性能的氨纶及其制备方法，其特征在于:所述步骤4)中聚氨酯脲纺丝原液浓度为30%wt?35%wt。
6.根据权利要求1所述的一种具有长效防虫性能的氨纶及其制备方法，其特征在于:所述步骤4)所添加的防虫助剂，其制备方法如下: O将水溶性壳聚糖加到蒸馏水中，充分搅拌，形成质量分数I?20%水性壳聚糖的溶液； 2)将2-莰酮加到丙酮中，搅拌充分，形成质量分数为I?10%的2-莰酮的丙酮溶液； 3)将2-莰酮-丙酮溶液倒入壳聚糖-水溶液中，搅拌混合后，经低温干燥，除去溶剂后，并将其碾磨成粉。
7.根据权利要求1所述的一种具有长效防虫性能的氨纶及其制备方法，其特征在于:所述步骤4)中辅料助剂包括:抗氧化剂、抗紫外助剂、染色助剂、消光剂、润滑剂，加入溶剂二甲基乙酰胺或者二甲基甲酰胺，在碾磨机中充分混合碾磨。
【文档编号】D01F6/94GK103924320SQ201410141704
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】邵晓林, 梁红军, 毛植森, 许图远, 费长书, 李晓庆 申请人:浙江华峰氨纶股份有限公司