本发明涉及氨纶制造技术领域，具体为一种阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维及其制备方法。
背景技术：
氨纶是合成纤维的重要品种之一，具有伸长率大、弹性回复率高等优点，干法纺氨纶有着其它纤维无法比拟的弹性，少量添加便可显著改造织物的弹性，因而被比喻为纺织品中味精，虽然氨纶具有很多优异的性能。
如专利cn102276814b，在染色性能方面，氨纶的上染率和色牢度等指标不太理想，和其它纤维混纺染整后会出现色差等现象，尤其是深色调的混纺织物，为了提高氨纶的染色效果，往往会运用极端的染色条件，从而可能造成氨纶丝出现熔断等异常现象，进而影响织物的弹性和使用，除此之外，无论是现在市面上的可染氨纶(酸性染料可染氨纶)还是常规氨纶在涤、氨混纺或涤、棉、氨的面料后道应用中使用分散染料染色时都存在氨纶的沾色而非染色，这直接导致面料的皂洗牢度、湿摩擦牢度严重过低，只有二至三级甚至更低，无法达到后道客户对色牢度的相关要求，现在市场上可染氨纶绝大多数都是酸性染料可染氨纶，无法解决涤、氨、涤、棉、氨混纺面料分散染料染色色牢度低的问体，只能解决锦、氨混纺面料酸性染料染色问题因此影响了使用者的正常使用，从而也降低了氨纶的正常工作。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维及其制备方法，解决了氨纶对阳离子染料不上色的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维，包括聚四亚甲基醚二醇(ptmekkg)42-45kg、带亲水基团聚醚二元醇5-8kg、二异氰酸酯化合物11-14kg、带亲水基团的低分子二元醇7.17-7.25kg、n，n-二甲基乙酰胺(dmac)64.9-75kg、扩链剂0.6299-1.1146kg和终止剂0.2039-0.7703kg。
优选的，还包括n，n-二甲基乙酰胺(dmac)21.05-31.54kg。
优选的，还包括阳离子染料染色助剂琥珀酸磺酸钠为2.04-4.07kg。
优选的，还包括0.1-0.8％的消光剂二氧化钛。
优选的，还包括0.1-1.0％的润滑舒解剂硬脂酸镁。
优选的，还包括0.1-0.5％的防黄剂。
优选的，还包括浓度为32％-35％的阳离子染料可染聚氨酯纺丝原液。
本发明还提出一种阳离子染料可染聚氨酯弹性纤的维制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1：预聚反应：
反应器中加入溶剂，再搅拌条件下，先将聚四亚甲基醚二醇(ptmeg)与带亲水基团的聚醚二元醇按照一定质量比投入到反应釜中溶解，利用冷媒冷却反应釜至一定温度，再将二异氰酸酯化合物按一定比例投入反应器，在一定温度下反应一段时间，再按比例向反应釜中添加一定浓度的带亲水基团低分子二元醇溶液，搅拌反应一段时间后再向反应釜添加一定量的溶剂制成预聚物溶液。
1)上述反应的特征在于：上述反应中溶剂为n，n-二甲基乙酰胺(dmac)或n，n-二甲基甲酰胺(dmf)。
2)上述反应的聚四亚甲基醚二醇(ptmeg)与带亲水性基团的聚醚二元醇的质量比为1:99—5:95。
上述反应中二异氰酸酯的摩尔数与聚四亚甲基醚二醇(ptmeg)和带亲水性基团的聚醚二元醇总摩尔数比例为1.6:1-2.0:1。
3)上述反应中二异氰酸酯化合物为4，4-mdi或2，4-mdi，聚四亚甲基醚二醇分子量在1800-2000。
4)上述反应中带亲水基团低分子二元醇为磺酸盐型低分子二元醇或羧酸盐型低分子二元醇，其中磺酸盐型低分子二元醇为1，4-丁二醇-2-磺酸钠或1.2-二羟基-3-丙磺酸钠中，羧酸盐型低分子二元醇为二羟基甲基丙酸钠或二羟基甲基丁酸钠。带亲水基团低分子二元醇溶液浓度为5％-7％，带亲水基团低分子二元醇的添加量为预聚体封端基团nco摩尔数的5％-10％。
5)上述反应中加入二异氰酸酯化合物前反应釜冷却到的温度为15℃-20℃，反应温度15℃-45℃，反应时间90min-120min。
6)预聚物溶液的浓度为37％-40％。
s2：扩链和终止，等到到预聚体冷却到8-10℃，在搅拌条件下，开始逐步添加含有扩链剂、终止剂的混胺进行第一次扩链，再使用亲水性扩链剂溶液进行第二次扩链直到聚合体到达目标粘度，最后添加反应终止剂和中和剂制得较高粘度的聚氨酯脲聚合体溶液。
上述反应的特征在于：
1)上述反应所述第一次扩链所添加混胺由扩链剂、终止剂和溶剂组成，扩链剂选自乙二胺、异丙二胺或戊二胺，或其混合物，终止剂选自二乙胺、二丙胺、环己胺、正丁醇或乙醇胺中的一种，混胺中扩链剂与终止剂的摩尔比为6:94-8:92，混胺浓度为5-7％。
2)上述反应所述第二次扩链所添加亲水性扩链剂溶液为乙二胺乙基磺酸钠、乙二胺丙基磺酸钠或2，4-二胺基苯磺酸钠及其衍生物，或其混合物与dmac的混合物，其浓度为5-7％。
3)上述反应所述的两次扩链使用的扩链剂摩尔比为90:10-80:20。
4)述反应所述反应终止剂为单乙醇胺，中和剂为乙酸酐。
s3：阳离子染料染色助染剂的添加，向上述反应制得的具有较高粘度的聚合体溶液中添加相对聚合体质量的0.5％-3％的浓度为32.5％的阳离子染料染色助剂琥珀酸磺酸钠充分搅拌。
s4:其它辅料添加.根据不同产品的需要，向(3)制得的聚合体溶液中添加相对纺丝原液中聚合体质量的0.1-0.8％的消光剂二氧化钛、0.1-1.0％的润滑舒解剂硬脂酸镁、0.1-0.5％的防黄剂，充分搅拌混合后制备成浓度为32％-35％的阳离子染料可染聚氨酯纺丝原液。
s5:纺丝.将上述制备好的可染聚氨酯纺丝原液在一定的温度下熟化一段时间后借助干法纺丝系统，对可染聚氨酯纺丝原液放液、喷吐、拉伸、假捻、上油等工艺制备出纤度为20d-700d的阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维，上述过程的特征在于:熟化温度为35-40℃，熟化时间为28-36小时。
s6:纺丝原液中磺酸盐基团和羧基盐基团的总摩尔数含量为50-120mmol/kg。
s7:上述阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维对阳离子染料的上染率在85％以上。所述上染检测所使用染料为分散型阳离子红染料sd-rdl、分散型阳离子黄染料sd-5gl、分散型阳离子兰染料sd-bl和分散型阳离子黑染料sd-fdl中的一种，所述上染检测所使用的染色工艺是：染料用量1.5％(owf)，室温下入染，以3℃/min升温至95℃，95℃保温10min，以1℃/min升温至110℃，110℃保温25min，ph值4.5。
s8:阳离子染料可染聚氨酯弹性纤对阳离子染料染色后色牢度达4级以上。色牢度的检测标准参考国标gbt3920-2008和gbt3921-2008。
(三)有益效果
本发明提供了一种阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维及其制备方法。具备以下有益效果：
1、该阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维及其制备方法，通过对阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维的使用，在保证氨纶纤维各项物理指标满足后道使用的同时，极大地提升了氨纶纤维的染色性能，本发明的阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维对阳离子染料的上染百分率大于85％，色牢度在四级以上，本发明生产的阳离子染料可染氨纶与改性涤纶(cdp或ecdp)混纺织物使用阳离子染色可以获得丰富色彩和优良的色牢度，从根本上解决了普通氨纶或酸性染料可染氨纶与涤纶混纺织物使用分散染料染色色牢度差的问题。
2、该阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维及其制备方法，通过对聚四亚甲基醚二醇、带亲水基团聚醚二元醇、二异氰酸酯化合物、带亲水基团的低分子二元醇、n，n-二甲基乙酰胺、扩链剂和终止剂的使用，达到了提高氨纶的上染率和色牢度的效果，从而方便了使用者的使用，以此也提高了工作人员的工作效率。
附图说明
图1为本发明阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维的制备流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维，包括聚四亚甲基醚二醇42-45kg、带亲水基团聚醚二元醇5-8kg、二异氰酸酯化合物11-14kg、带亲水基团的低分子二元醇7.17-7.25kg、n，n-二甲基乙酰胺64.9-75kg、扩链剂0.6299-1.1.146kg和终止剂0.2039-0.7703kg，阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维还包括n，n-二甲基乙酰胺(dmac)21.05-31.54kg、阳离子染料染色助剂琥珀酸磺酸钠为2.04-4.07kg、0.1-0.8％的消光剂二氧化钛、0.1-1.0％的润滑舒解剂硬脂酸镁、0.1-0.5％的防黄剂和浓度为32％-35％的阳离子染料可染聚氨酯纺丝原液。
本发明实施例提供一种阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维的制备方法，如图1所示，具体实施例如下：
实施例一
s1、向反应器中加入n，n-二甲基乙酰胺26.1kg，加入分子量为2000的四亚甲基醚二醇(ptmeg)45kg和带亲水性基团的聚醚二元醇5kg，开搅拌器使四亚甲基醚二醇充分的溶解入溶剂中，在冷媒作用下使得四亚甲基醚二醇溶液冷却至18℃，11kg的4，4-mdi加入至上述温度的溶液中在搅拌的作用下在36℃反应90min后再向反应物中慢慢添加配制好的浓度为5％的溶剂为dmac的1，4-丁二醇-2-磺酸钠溶液7.25kg，添加n，n-二甲基乙酰胺75kg制成预聚物溶液；
s2：边搅拌边向冷却至9℃的预聚体溶液中缓慢加入将1.1146kg丙二胺、0.2039kg环己胺在25.05kgn，n-二甲基乙酰胺中形成的混胺溶液，进行第一次扩链反应，再使用用0.3179乙二胺乙基磺酸钠与6.04kgn，n-二甲基乙酰胺中形成的混胺溶液进行第二次扩链至聚合体粘度到达4000泊(40℃)，再使用反应终止剂单乙醇胺与游离的异氰酸酯基团反应，最后使用乙酸酐中和过量的单乙醇胺得到黏度为3500poise(40℃)含固量为33％的稳定的原液；
s3：向上述反应制得的具有较高粘度的聚合体溶液中添加浓度为32.5％阳离子染料染色助剂琥珀酸磺酸钠溶液4.07kg；
s4：向s3制成的原液中添加相对聚合质量的0.6％的消光剂二氧化钛、0.9％的润滑舒解剂硬脂酸镁、0.4％的防黄剂，充分搅拌混合后制备成阳离子染料可染聚氨酯纺丝原液，将上述制备好的可染聚氨酯纺丝原液在40℃的温度下熟化30小时后借助干法纺丝系统，对可染聚氨酯纺丝原液放液、喷吐、拉伸、假捻、上油等工艺制备出纤度为20d的阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维；
s5：上述阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维对阳离子染料的上染率为90％，所述上染检测所使用染料为分散型阳离子红染料sd-rdl，所述上染检测所使用的染色工艺是：染料用量1.5％(owf)，室温下入染，以3℃/min升温至95℃，95℃保温10min，以1℃/min升温至110℃，110℃保温25min，ph值4.5；
s6：上述阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维阳离子染料染色后未皂洗时色牢度4级，皂洗后色牢度4-5级，色牢度的检测标准参考国标gbt3920-2008和gbt3921-2008。
本发明利用氨纶生产企业现有的聚合装置改造成易着色氨纶原液的聚合装置，可直接生产本发明所述的阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维，无需进行新的固定资产投资，生产的阳离子染料可染氨纶与改性涤纶(cdp或ecdp)混纺织物使用阳离子染色可以获得丰富色彩和优良的色牢度，从根本上解决了普通氨纶或酸性染料可染氨纶与涤纶混纺织物使用分散染料染色色牢度差的问题。
实施例二
s1：向反应器中加入n，n-二甲基乙酰胺27.4kg，加入分子量为1800的四亚甲基醚二醇(ptmeg)42kg和带亲水性基团的聚醚二元醇8kg，开搅拌器使四亚甲基醚二醇充分的溶解入溶剂中，在冷媒作用下使得四亚甲基醚二醇溶液冷却至18℃，14kg的4，4-mdi加入至上述温度的溶液中在搅拌的作用下在36℃反应90min后再向反应物中慢慢添加配制好的浓度为5％的溶剂为dmac的1.2-二羟基-3-丙磺酸钠7.17kg，n，n-二甲基乙酰胺64.9kg制成预聚物溶液；
s2：边搅拌边向冷却至9℃的预聚体溶液中缓慢加入将0.6299kg丙二胺、0.7703乙二胺、0.2897kg环己胺在31.54kgn，n-二甲基乙酰胺中形成的混胺溶液，进行第一次扩链反应，再使用用1.1838kg2，4-二胺基苯磺酸钠与10.6541kgn，n-二甲基乙酰胺中形成的混胺溶液进行第二次扩链至聚合体粘度到达3500泊(40℃)，再使用反应终止剂单乙醇胺与游离的异氰酸酯基团反应，最后使用乙酸酐中和过量的单乙醇胺得到黏度为3200poise(40℃)含固量为33％的稳定的原液；
s3：向上述反应制得的具有较高粘度的聚合体溶液中添加浓度为32.5％的阳离子染料染色助剂琥珀酸磺酸钠2.04kg。
s4：向(3)制成的原液中添加相对聚合质量的0.8％的消光剂二氧化钛、0.7％的润滑舒解剂硬脂酸镁、0.4％的防黄剂，充分搅拌混合后制备成阳离子染料可染聚氨酯纺丝原液，将上述制备好的可染聚氨酯纺丝原液在40℃的温度下熟化30小时后借助干法纺丝系统，对可染聚氨酯纺丝原液放液、喷吐、拉伸、假捻、上油等工艺制备出纤度为20d的阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维。
s5：上述阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维对阳离子染料的上染率为93％，所述上染检测所使用染料为分散型阳离子黑染料sd-fdl，所述上染检测所使用的染色工艺是：染料用量1.5％(owf)，室温下入染，以3℃/min升温至95℃，95℃保温10min，以1℃/min升温至110℃，，110℃保温25min，ph值4.5。
s6：上述阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维阳离子染料染色后未皂洗时色牢度4级，皂洗后色牢度4-5级，色牢度的检测标准参考国标gbt3920-2008和gbt3921-2008。
综上所述，本发明通过对阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维的使用，在保证氨纶纤维各项物理指标满足后道使用的同时，极大地提升了氨纶纤维的染色性能，本发明的阳离子染料可染聚氨酯弹性纤维对阳离子染料的上染百分率大于85％，色牢度在四级以上，本发明生产的阳离子染料可染氨纶与改性涤纶(cdp或ecdp)混纺织物使用阳离子染色可以获得丰富色彩和优良的色牢度，从根本上解决了普通氨纶或酸性染料可染氨纶与涤纶混纺织物使用分散染料染色色牢度差的问题。
并且，通过对聚四亚甲基醚二醇、带亲水基团聚醚二元醇、二异氰酸酯化合物、带亲水基团的低分子二元醇、溶剂、n，n-二甲基乙酰胺、扩链剂和终止剂的使用，达到了提高氨纶的上染率和色牢度的效果，从而方便了使用者的使用，以此也提高了工作人员的工作效率。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。