一种制备耐高温高强力氨纶的方法与流程

本发明属于高分子材料生产领域，特别涉及一种耐高温高强力氨纶的制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯弹性纤维，商品名氨纶(spandex)，是一种高新技术化学合成纤维，以其神奇的弹性将纺织品的舒适、功能与美感融合在一起，已发展成为支撑纺织工业发展的重要原材料。全球约50％以上的纺织面料含有氨纶成分，“无氨不成布”已成行业共识，其应用从传统纺织品迅速拓展到新兴领域(经纬编布、弹力牛仔、高档成衣、医疗卫生用品、军用纺织品等)。在庞大市场需求的推动下，聚氨酯弹性纤维全球产能也从62.6万吨(2009年)激增到约160万吨(2022年)，产品同质化日趋严重，竞争十分激烈。各应用领域也对聚氨酯弹性纤维提出了更高的要求，如经编平布、纬编圆机布等要求纤维具有更好的耐高温性能，因普通氨纶产品在后道高温染整及定型过程中发生性能劣化、弹性损失，造成布面失弹。同时氨纶不具备高强力特性，在燃烧过程中易出现“烛芯效应”，使得热量形成循环，火势扩大。

2、针对提升氨纶耐温性能及高强力性，已成为行业内比较热门的开发方向，如专利cn105420844b，cn103590138b，cn113773347a等均通过在氨纶聚合物中添加金属氢氧化物高强力剂、有机磷系高强力剂、纳米型高强力剂等物理共混方式改善产品的高强力性，专利cn109183188a通过含有酰亚胺结构的二醇单体共聚方式实现氨纶的分子主链中含有酰亚胺结构，提高纤维的强度、模量和耐高温性能。具备耐高温高强力特性的化学纤维在纺织、生物、军工等方面具有广阔的使用前景。

技术实现思路

1、技术问题：本发明的目的是提供一种制备耐高温高强力氨纶的方法，通过对高分子链的化学改性及物理改性，制备具有耐高温高强力功能的聚氨酯纤维，同时不影响其可纺性和常规性能。

2、技术方案：本发明制备耐高温高强力氨纶的方法包括如下步骤：

3、步骤1.将低聚物混合多元醇与过量二异氰酸酯在90℃条件下高速搅拌反应2h，制备以-nco封端的氨基甲酸酯预聚物，得到预聚物；

4、步骤2.将上述制备的预聚物中加入n,n-二甲基乙酰胺进行充分溶解成溶液，该溶液浓度为30wt％-40wt％；将溶液冷却后，加入混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，得到聚氨酯脲溶液；

5、步骤3.向上述聚氨酯脲溶液中加入抗氧化剂、紫外线吸收剂、防黄变剂、消光剂、润滑舒解剂等功能助剂，各功能助剂的含量为0.1wt％-2.0wt％，充分搅拌混合后，制备出聚氨酯纺丝原液；

6、步骤4.将上述制备得到的聚氨酯纺丝原液，借助干法纺丝系统，对聚氨酯纺丝液进行喷吐、拉伸成丝，并随着溶剂挥发、干燥，即得到耐高温高强力氨纶。

7、所述的低聚物混合多元醇中至少有一种为聚乙二醇，其含量为所有混合多元醇的35wt％-70wt％。

8、所述的低聚物混合多元醇为数均分子量1500～3000的聚四氢呋喃醚二醇和数均分子量1000～3000的聚乙二醇的混合物。

9、所述的混合胺溶液为扩链剂和链终止剂混合溶液，扩链剂选自乙二胺、丙二胺、己二胺或2-甲基戊二胺和/或哌嗪二胺；链终止剂选自二乙胺、二丙胺、乙醇胺和/或正己胺。

10、所述的扩链剂中至少有一种为哌嗪类环状二胺，哌嗪类环状二胺含量为所有扩链剂的5摩尔％-30摩尔％。

11、所述的二异氰酸酯为4,4-二异氰酸酯或2,4-二异氰酸酯，或两者的混合物。

12、所述的溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和/或n,n-二甲基乙酰胺。

13、所述的所述聚氨酯纺丝原液质量浓度为30-45wt％。

14、所述的耐高温高强力氨纶旦数为20d、30d、40d、140d、210d。

15、本发明制造的耐高温高强力氨纶相比普通氨纶，具备高耐热性，可使产品在后道高要求领域使用时不出现高温失弹现象，同时具有较高的拉伸断裂强力。

16、有益效果：本发明采用将高含量的聚乙二醇作为主原料接入聚合物，同时通过在扩链剂中引入刚性环状二胺扩链，较大程度上提升了高分子硬段的刚性及氢键含量，进而提升产品的耐热性能和高强力值，其成本较低，易于制备，同时具有较好的化学稳定性，保证了原液的可纺性，且不影响纤维的常规性能。

17、采用本发明制备的耐高温高强力氨纶，解决了氨纶后道高温失弹、织造断丝的问题，属于高附加值的功能化氨纶，在市场中具有较高的应用前景。

技术特征：

1.一种制备耐高温高强力氨纶的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种制备耐高温高强力氨纶的方法，其特征在于所述的低聚物混合多元醇中至少有一种为聚乙二醇，其含量为所有混合多元醇的35wt％-70wt％。

3.根据权利要求2所述的一种制备耐高温高强力氨纶的方法，其特征在于所述的低聚物混合多元醇为数均分子量1500～3000的聚四氢呋喃醚二醇和数均分子量1000～3000的聚乙二醇的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种制备耐高温高强力氨纶的方法，其特征在于所述的混合胺溶液为扩链剂和链终止剂混合溶液，扩链剂选自乙二胺、丙二胺、己二胺或2-甲基戊二胺和/或哌嗪二胺；链终止剂选自二乙胺、二丙胺、乙醇胺和/或正己胺。

5.根据权利要求4所述的一种制备耐高温高强力氨纶的方法，其特征在于所述的扩链剂中至少有一种为哌嗪类环状二胺，哌嗪类环状二胺含量为所有扩链剂的5摩尔％-30摩尔％。

6.根据权利要求1所述的一种制备耐高温高强力氨纶的方法，其特征在于所述的二异氰酸酯为4,4-二异氰酸酯或2,4-二异氰酸酯，或两者的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种制备耐高温高强力氨纶的方法，其特征在于所述的溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和/或n,n-二甲基乙酰胺。

8.根据权利要求1所述的一种制备耐高温高强力氨纶的方法，其特征在于所述的所述聚氨酯纺丝原液质量浓度为30-45wt％。

9.根据权利要求1所述的一种制备耐高温高强力氨纶的方法，其特征在于所述的耐高温高强力氨纶旦数为20d、30d、40d、140d、210d。

技术总结本发明涉及一种制备耐高温高强力氨纶的方法，1).将低聚物混合多元醇与过量二异氰酸酯反应制备以‑NCO封端的氨基甲酸酯预聚物，得到预聚物溶液，其中多元醇中的一种为聚乙二醇，其含量为所有多元醇的35wt％‑70wt％；2).加入混合胺溶液进行扩链反应和链终止反应，得到聚氨酯脲溶液，其中扩链剂中的一种为哌嗪类环状二胺；3).向上述聚氨酯脲溶液中加入抗氧化剂、紫外线吸收剂、防黄变剂、消光剂和润滑舒解剂，充分搅拌混合后，制备出聚氨酯纺丝液；4).将上述制备得到的聚氨酯纺丝液借助干法纺丝系统得到耐高温高强力氨纶。本发明是通过对氨纶分子链进行功能化化学改性，使产品在具备耐高温及高强力特性。技术研发人员：钱锦,刘珊珊,晋中成,贾犇,朱颜柳,陈铃,薛士壮,孙乐乐,杨晓印受保护的技术使用者：华峰重庆氨纶有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12