一种高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维及其制备方法与流程

本发明属于聚氨酯弹性纤维的制备方法，特别涉及一种高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维。

背景技术：

1、近几年来，聚氨酯脲弹性纤维产能呈现过剩现象，下游市场对聚氨酯弹性纤维的性能亦提出了越来越高的要求。聚氨酯弹性纤维在与棉、蛋白质纤维等搭配使用时，常因活性染料上色性不足而导致漏白现象，这主要由于成纤聚氨酯大分子结构中缺少像纤维素或蛋白质那样能和染料发生结合的活性基团，染料分子难以进入纤维内部，染色困难。

2、关于活性染料易染聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，主要基于以下两种方法进行开发：一种是通过添加功能性可染助剂，专利cn113337916a公开在聚氨酯弹性纤维软链段引入包含有叔胺基团的二羟基聚合物，结合聚氨酯弹性纤维纺丝助剂中添加锂的有机化合物，提高了活性染料对聚氨酯弹性纤维的上染率，但是该方法制备的聚氨酯弹性纤维性能改变较大，且添加的锂基化合物通过会加速聚氨酯弹性纤维性能劣化；另一种是对氨纶结构进行调整，专利cn111344441a中公开将聚乙二醇通过共聚合的方式引入聚氨酯大分子链中，其原理主要利用聚乙二醇的强亲水性，增强活性染料与聚氨酯弹性纤维分子的亲和性，从而增加聚氨酯弹性纤维的上色性能，但是该方法制备的聚氨酯弹性纤维耐高温、耐碱性大幅降低，几乎无法满足正常聚氨酯弹性纤维工艺使用需求。

3、虽然行业上推出一些活性可染聚氨酯弹性纤维产品，但均存在以下问题使得推广受限：(1)制备活性可染聚氨酯弹性纤维性能较差，无法满足下游常规织造工艺需求；(2)使用较为昂贵的特殊小众性能原料，使得制造成本大幅增加。因此本发明在现有基础上，开发一种活性染料易染聚氨酯脲弹性纤维及其制备技术，相较于以往的技术手段，本发明制备的聚氨酯弹性纤维不仅活性染料的上染率和固色率大幅度增强，而且生产技术简单，制备的活性可染聚氨酯脲弹性纤维后道应用性能较常规弹性纤维无明显差异。

技术实现思路

1、技术问题：本发明的目的是提供一种高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维，解决优异的活性染料上染率和固色率却影响后道应用性能的技术问题

2、技术方案：本发明提供一种高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维，所述的纤维包括皮层和芯层；所述的皮层原料包括多异氰酸酯、二胺类扩链剂和终止剂、至少两种聚醚多元醇；所述的芯层原料包括至少一种聚醚多元醇、多异氰酸酯、二胺扩链剂和终止剂；

3、所述的皮层原料中的聚醚多元醇包括聚四氢呋喃醚二元醇和聚乙二醇的组合，所述的聚乙二醇占所述皮层聚醚多元醇总摩尔含量的20～80％；

4、所述的皮层原料中的聚醚多元醇包括聚四氢呋喃醚二元醇。

5、所述的皮层与芯层质量比为10:90～60:40。

6、所述的聚四氢呋喃醚二元醇的数均分子量分别独立的为1000～3000；

7、所述的聚乙二醇数均分子量为500～3000；优选1000～2200。

8、所述的多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯以及和/或衍生物和/或改性聚合物的一种以上。

9、所述的二胺类扩链剂分别独立的包括乙二胺、丙二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、己二胺中的一种以上；

10、所述终止剂分别独立的包括二甲胺、二乙胺、二丙胺、正丁醇中的一种以上；

11、所述的二胺扩链剂和终止剂的摩尔比为1:1～30:1。

12、所述的皮层原料还包括热稳定剂，占皮层质量的5％以下，优选1～3％。

13、所述的热稳定剂包括对苯二胺类热稳定剂，包括4,4’-双(二甲基苄基)二苯胺、n-苯基-n’-环己基对苯二胺、n-1,4-二甲基戊基-n'-苯基-对苯二胺中的一种及以上；

14、本发明的高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，以含有所述的皮层原料得到的反应物为皮层纺丝原液，以含有所述的芯层原料得到的反应物为芯层纺丝原液，将包括所述的皮层纺丝原液和芯层纺丝原液分别作为皮层和芯层的纺丝原料，通过干法纺丝得到，

15、优选的，具体包括：

16、步骤1，所述的皮层纺丝原液的制备：将包括所述的至少两种聚醚多元醇和多异氰酸酯反应得到预聚体，在溶剂存在下溶解得到预聚体溶液，将该预聚体溶液与包含二胺扩链剂和终止剂的混合胺溶液反应得到皮层纺丝原液；或在皮层纺丝原液中添加热稳定剂；

17、步骤2，所述的芯层纺丝原液的制备：将包括所述的至少一种聚醚多元醇和多异氰酸酯反应得到预聚体，在溶剂存在下溶解得到预聚体溶液，将预聚体溶液与包含二胺扩链剂和终止剂的混合胺溶液反应得到皮层纺丝原液；

18、步骤3，将皮层纺丝原液和芯层纺丝原液分别通过皮芯纺丝结构进行喷吐、拉伸、干燥、假捻、卷绕干法纺丝。

19、在干法纺丝前对皮层纺丝原液和芯层纺丝原液进行熟化处理；在卷绕成丝步骤前在纤维表面涂覆油剂。

20、所述的溶剂包括n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺中的一种以上；所述的混合胺溶液质量浓度为3wt％～10wt％；所述的纺丝原液质量浓度为30wt％～40wt％。

21、所述的预聚体的nco质量含量为2wt％～4wt％，优选2.2wt％～3.7wt％；

22、所述的预聚体溶液质量浓度为30wt％～60wt％；

23、所述的预聚体的nco与混合胺中对nco有反应活性基团的摩尔比为1.01～1.10。

24、有益效果：本发明的高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维具备皮芯结构，皮层中引入特定量的亲水性强的结构，芯层的亲水性不出现明显变化，使得纤维与常规聚氨酯脲弹性纤维的力学性能无差异，但是能大幅提升其活性上色性能，上色能力与棉等纱线相当。

技术特征：

1.一种高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维，其特征在于，所述的纤维包括皮层和芯层；所述的皮层原料包括多异氰酸酯、二胺类扩链剂和终止剂、至少两种聚醚多元醇；所述的芯层原料包括至少一种聚醚多元醇、多异氰酸酯、二胺扩链剂和终止剂；

2.根据权利要求1所述的高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维，其特征在于，所述的皮层与芯层质量比为10:90～60:40。

3.根据权利要求2所述的高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维，其特征在于，所述的聚四氢呋喃醚二元醇的数均分子量分别独立的为1000～3000；

4.根据权利要求1所述的高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维，其特征在于，所述的多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯以及和/或衍生物和/或改性聚合物的一种以上。

5.根据权利要求1所述的高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维，其特征在于，所述的二胺类扩链剂分别独立的包括乙二胺、丙二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、己二胺中的一种以上；

6.根据权利要求1所述的高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维，其特征在于，所述的皮层原料还包括热稳定剂，占皮层质量的5％以下，优选1～3％；

7.一种如权利要求1或6所述的高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，其特征在于，以含有所述的皮层原料得到的反应物为皮层纺丝原液，以含有所述的芯层原料得到的反应物为芯层纺丝原液，将包括所述的皮层纺丝原液和芯层纺丝原液分别作为皮层和芯层的纺丝原料，通过干法纺丝得到；

8.根据权利要求7所述的高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，其特征在于，在干法纺丝前对皮层纺丝原液和芯层纺丝原液进行熟化处理；在卷绕成丝步骤前在纤维表面涂覆油剂。

9.根据权利要求7所述的高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，其特征在于，所述的溶剂包括n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺中的一种以上；所述的混合胺溶液质量浓度为3wt％～10wt％；所述的纺丝原液质量浓度为30wt％～40wt％。

10.根据权利要求7所述的高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维的制备方法，其特征在于，所述的预聚体的nco质量含量为2wt％～4wt％，优选2.2wt％～3.7wt％；

技术总结
本发明是一种高性能活性易染聚氨酯脲弹性纤维及其制备方法，所述的纤维包括皮层和芯层；所述的皮层原料包括多异氰酸酯、二胺类扩链剂和终止剂、至少两种聚醚多元醇；所述的芯层原料包括至少一种聚醚多元醇、多异氰酸酯、二胺扩链剂和终止剂；所述的皮层原料中的聚醚多元醇包括聚四氢呋喃醚二元醇和聚乙二醇的组合，所述的聚乙二醇占所述皮层聚醚多元醇总摩尔含量的20～80％；所述的皮层原料中的聚醚多元醇包括聚四氢呋喃醚二元醇。以含有所述的皮层原料得到的反应物为皮层纺丝原液，以含有所述的芯层原料得到的反应物为芯层纺丝原液，将包括所述的皮层纺丝原液和芯层纺丝原液分别作为皮层和芯层的纺丝原料，通过干法纺丝得到。

技术研发人员：蒋曙,陈厚翔,杨晓印,张经瀚,庄子晗
受保护的技术使用者：华峰化学股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25