本发明属于聚氨酯弹性纤维的制备方法，特别涉及一种纸尿裤专用氨纶的制造方法。
背景技术：
纸尿裤一般由表面包覆层、吸收芯层以及松紧线三部分组成。松紧线则是构成纸尿裤弹性腰围与防侧漏护围的关键材料。现使用的松紧线大多数为性能优异的氨纶纤维，这种氨纶产品称之为纸尿裤用氨纶。虽然氨纶在纸尿裤成本比例中仅占2-3％，但氨纶性能的优劣直接影响纸尿裤的品质好坏以及纸尿裤生产效率的高低。一般而言，性能优异的纸尿裤用氨纶应具备三个特点：适合的弹性、顺畅的退绕性以及良好的粘附性。首先，纸尿裤用氨纶需要有合适的弹性和弹性回复力。弹性回复过低时，会造成纸尿裤防侧漏效果不佳；弹性回复过高时，会造着腰围收缩过紧，影响穿着的舒适性。其次，纸尿裤用氨纶需要有良好的退绕性能。如果发生因氨纶退绕不畅引起断丝造成停机，会严重直接影响纸尿裤的生产效率与生产成本。最后，纸尿裤用氨纶应具备与无纺布等基材有良好的粘附性。在纸尿裤生产过程中，氨纶是通过热熔胶等胶质固定在基材上的。如果氨纶无法与基材形成牢固的粘合作用，那么极易在纸尿裤的使用过程中发生氨纶脱离无纺布，造成纸尿裤弹性失效、侧漏等问题。
在开发制备纸尿裤用氨纶的过程中，纸尿裤用氨纶合适的弹性可以通过调整纺速、牵伸比等技术参数以达到目的。但是纸尿裤用氨纶同时具有良好的退绕性与粘附性，以现有常规的技术而言是存在一定的矛盾性。因为提高氨纶退绕性的常规方法就是提高氨纶的含油率或使用润滑效果更好的纺丝油剂。这些方法本质都是增加氨纶与氨纶之间的隔离效果。而为保证纸尿裤用氨纶有良好的粘附性，大部分氨纶厂家都选择尽可能地降低氨纶含油率甚至不使用纺丝油剂。但是纺丝油剂的过少使用直接影响氨纶的退绕性能。
纸尿裤用氨纶这种独特的性能要求，采用普通的粗旦氨纶生产配方工艺往往无法达到目的。所以国内外相关技术人员对纸尿裤用氨纶进行了专门的研究与开发。厦门力隆公司(CN 103422189A)的技术人员认为硅油的存在是造成纸尿裤用氨纶粘附性不佳的主要原因，因此该公司采用不含硅元素的纺丝油剂，开发出一种性能优异的纸尿裤用氨纶。这种氨纶表面较涩，却不会因为相互间的摩擦力太大而影响退绕；回弹性适中且稳定，不会因为回弹性太大而影响氨纶的蠕变性能。韩国晓星公司技术人员(CN 101778644A)通过在原液中使用高含量的硬脂酸镁和N,N-二乙基-2-氨基乙基甲基丙烯酸酯来提高纸尿裤用氨纶的退绕性。美国英威达公司的研发人员(CN 102362020A)通过在氨纶纺丝原液中添加纤维素，以达到在不影响氨纶粘附性的同时改善了纸尿裤用氨纶的退绕性。
多面体低聚倍半硅氧烷(英文简称POSS)是一类具有纳米分子尺寸和有机- 无机杂化结构的化合物。这种化合物以无机Si—O—Si键组成的框架为核，外围被有机取代基所包围，具有独特的物理性质和化学反应性。而且POSS拥有多样化官能团的优点，使其很容易通过接枝、共聚以及共混的方式植入到一般的聚合物体系中。在引入POSS后，聚合物的力学强度、热稳定性、阻燃性、抗氧化性、表面疏水疏油性等性能都有了不同程度的提高。但至今为止，并没任何的文献报道过使用POSS作为氨纶生产的添加剂，用以改善氨纶的退绕性。
技术实现要素：
技术问题：本发明提供的是一种纸尿裤用氨纶的制备方法。本发明为保证氨纶有良好的胶粘性，不再对氨纶进行上油处理。同时，通过POSS的添加，解决氨纶在不上油的工艺条件下，纤维表面摩擦系数大，丝与丝之间易粘连，退绕张力过大，易断丝等技术问题。
技术方案：本发明的技术方案是先将POSS与有机溶剂混合，形成稳定均一的分散液。再将POSS溶液与聚氨酯脲溶液进行混合熟化，得到氨纶纺丝原液；纺丝原液经高温甬道蒸发除去有机溶剂，形成初生纤维；再经假捻、牵伸、卷绕，最终得到纸尿裤用氨纶。具体方案步骤如下所示：
1).多面体低聚倍半硅氧烷POSS溶液的制备：将POSS与有机溶剂一同加入到容器中，先使用机械搅拌器高速混合，再采用超声振荡分散仪进行处理，得到分散均匀的POSS溶液；
2).混合纺丝原液的制备：将上述POSS溶液加入到聚氨酯脲溶液中，在 40-60℃恒温条件下搅拌混合，得到氨纶纺丝原液；
3).纸尿裤用氨纶的制备：将上述氨纶纺丝原液输送至喷丝板组件，再经喷丝板细孔形成原液细流；原液细流再通过240-260℃的纺丝甬道蒸发有机溶剂变成初生纤维；这些初生纤维再经假捻器搓捻抱合成束，经导丝罗拉牵引，由卷绕机卷绕得到纸尿裤用氨纶。
其中，
所采用的POSS为含有氟元素的POSS化合物，其分子结构式如下所示，
其中，R所代表的官能团是-CH2CH2CF3、-CH2(CH2)3CF3、-CH2(CH2)5CF3、 -CH2(CH2)7CF3、-CH2(CH2)9CF3、-CH2CH2CH(CF3)2、-CH2CH2CH2OCH(CF3)2中的一种。
所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙酸甲酯或乙酸乙酯中的一种。
所述POSS溶液的质量浓度为5～35％。
所述聚氨酯脲溶液的粘度为1000～3000泊，质量浓度为30～40％。
所述POSS与聚氨酯脲的质量比例为1：(9～99)。
所述的假捻器为空气假捻器，假捻气圈长度控制在2～20毫米。
所述的导丝罗拉个数为2个，其中第一个罗拉转速与第二个罗拉转速之比为 1：1～1：2。
所述纸尿裤用氨纶为30～56根单一纤维集束而成，其纤度为480～1680旦。
所述机械搅拌器高速混合的时间为0.5-2小时；超声振荡分散仪进行处理的时间为1-3小时；在40-60℃恒温条件下搅拌混合的时间为24-48小时。
有益效果：该技术方法是采用POSS化合物作为改善氨纶退绕性的功能助剂。在氨纶不含油前提条件下，添加该助剂可以有效降低氨纶纤维表面粗糙度，减少表面静摩擦系数；同时，可以降低氨纶在退绕过程中纤维之间粘连现象的发生，保证退绕张力稳定，退绕过程顺畅不断丝。另外，也可以减轻氨纶在长时间放置后丝饼底部纤维发粘，延长氨纶的使用周期。
具体实施方式
本发明的具体实施包括如下几个步骤：
(1).POSS溶液的制备。将POSS与有机溶剂一同加入到玻璃容器中，先使用机械搅拌器高速混合0.5-2小时，再采用超声振荡分散仪对混合液进行1-3小时，得到分散均匀的POSS溶液。
(2).混合纺丝原液的制备。将POSS溶液加入到聚氨酯脲溶液中，在40-60 度恒温条件下搅拌混合24-48小时，得到氨纶纺丝原液。
(3).纸尿裤用氨纶的制备。将纺丝原液输送至喷丝板组件，再经喷丝板细孔形成原液细流；原液细流再通过240-260度的纺丝甬道蒸发有机溶剂变成初生纤维；这些初生纤维再经假捻器搓捻抱合成束，经导丝罗拉牵引，由卷绕机卷绕得到纸尿裤用氨纶。
其中：
所采用的POSS为含有氟元素的特殊POSS化合物，其分子结构式如下所示，
R所代表的官能团可以是-CH2CH2CF3、-CH2(CH2)3CF3、-CH2(CH2)5CF3、 -CH2(CH2)7CF3、-CH2(CH2)9CF3、-CH2CH2CH(CF3)2、-CH2CH2CH2OCH(CF3)2中的一种。
所采用有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙酸甲酯、乙酸乙酯中的一种。
所采用POSS溶液的质量浓度为5～35％。
聚氨酯脲溶液的粘度为1000～3000泊，质量浓度为30～40％。
POSS与聚氨酯脲的质量比例为1：(9～99)。
所采用的假捻器为空气假捻器，假捻气圈长度控制在2～20毫米。
所采用的导丝罗拉个数为2个，其中第一个罗拉转速与第二个罗拉转速之比为1：1～1：2。
纸尿裤用氨纶为30～56根单一纤维集束而成，其纤度为480～1680旦。
实施例1
采用带用-CH2CH2CF3官能团的POSS化合物1.5kg与5.0kg二甲基乙酰胺一同加入到反应罐中，先使用机械搅拌器高速搅拌混合2小时，再使用超声振荡分散仪对混合液进行1小时超声处理，得到浓度为20％的POSS溶液。将POSS溶液加入到浓度为35％的聚氨酯脲溶液中，POSS与聚氨酯脲的质量比例为1/99。并在45度恒温条件下搅拌混合28小时，熟化完成后得到混合纺丝原液。纺丝原液输送至喷丝板组件，再经喷丝板细孔形成原液细流；原液细流通过260度的纺丝甬道蒸发溶剂变成初生纤维；将48根初生纤维通过空气假捻器搓捻抱合成束，经导丝罗拉形成1.2倍牵伸作用，最终由卷绕机卷绕得到560旦纸尿裤用氨纶样品1。
实施例2
采用与实施例1相同的实验方法，不同之处在于，POSS所带的官能团为-CH2CH2 CH(CF3)2，制得的纸尿裤用氨纶记为样品2。
实施例3
采用与实施例1相同的实验方法，不同之处在于，POSS与聚氨酯脲的质量比例为5/95，制得的纸尿裤用氨纶记为样品3。
实施例4
采用与实施例1相同的实验方法，不同之处在于，POSS与聚氨酯脲的质量比例为10/90，制得的纸尿裤用氨纶记为样品4。
对比例1
采用与实施例1相同的实验方法，不同之处在于，不添加POSS，制得的纸尿裤用氨纶记为对比样1。
将实施例样品与对比样品进行纤维表面摩擦系数以及退绕性的测试，其具体数据如下表所示。摩擦系数表示的是纤维表面的光滑程度，摩擦系数越低，丝线相对滑移的能力越强，退绕过程越顺畅；退绕张力表示的是退绕过程中丝线之间的相互作用力，力值越小，退绕所需的牵引力越小，退绕更为容易。