專利名稱：高透明度有光氨綸絲及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學纖維，特別是涉及一種氨綸絲及其制備方法。
背景技術(shù)：
氨綸是1937年德國拜耳公司第一次合成出的聚氨酯類聚合物，早期氨綸產(chǎn)品的性能與錦綸相近，1959年美國杜邦公司首先實現(xiàn)了干法紡氨綸絲的工業(yè)化生產(chǎn)。隨著氨綸包覆紗和包芯紗技術(shù)的開發(fā)，氨綸的應(yīng)用范圍迅速擴大。特別是在近十幾年氨綸絲在高檔服裝面料方面的應(yīng)用，對氨綸的需求量大幅度增加，目前世界上已有十幾個國家或地區(qū)實現(xiàn)了氨綸的工業(yè)化生產(chǎn)。我國氨綸絲的開發(fā)較晚，到80年代末、90年代初煙臺、連云港先后從日本引進技術(shù)和設(shè)備進行生產(chǎn)。受生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品品質(zhì)的制約，一般用于生產(chǎn)消光氨綸絲。而消光氨綸絲由于在彈性、染色、抗老化等理化性能上存在一定的局限性，已經(jīng)遠遠不能滿足各種高級織物和高檔服裝面料的要求。
現(xiàn)有的消光氨綸絲的配方及制造工藝中，因部分添加劑自身的性質(zhì)，對產(chǎn)品的抗老化及染色等性能具有一定的限制，并且生產(chǎn)的氨綸絲缺乏透明度；反應(yīng)控制劑的添加量和鏈增長劑的添加速度嚴重影響了氨綸絲的均勻度和透明度。上述工藝的不完善和生產(chǎn)過程控制的不嚴密，導致了消光絲的理化性能存在著相當?shù)娜毕荨?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述的不足，而提供一種能提高氨綸絲彈性、染色、抗老化等理化性能的高透明度有光氨綸絲及其制備方法。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種高透明度有光氨綸絲，該有光氨綸絲包括聚醚二元醇、二異氰酸酯、正丁醇、混合二胺、防變黃劑、潤滑解舒劑、紫外線吸收劑、防氧化劑以及單胺類、酸性物質(zhì)、二甲基酰胺類組份；其中聚醚二元醇和二異氰酸酯的摩爾比為1∶(1.75-2.00)，聚醚二元醇和正丁醇的重量比為100∶(0.1-0.4)而組成預(yù)聚體PP1；預(yù)聚體PP1和混合二胺的重量比為100∶(1.5-3.5)以及適量的單胺類、酸性物質(zhì)、二甲基酰胺類而組成聚合物PP2；聚合物PP2和相對于PP1重量的1.5-2.5％防變黃劑、0.1-0.2％潤滑解舒劑、0.5-1.5％紫外線吸收劑和0.5-2.0％防氧化劑而組成原液PP3。
一種高透明度有光氨綸絲的制備方法，包括聚合、紡絲、后處理工序，其中聚合工序為(1)在第一反應(yīng)釜中將聚醚二元醇和二異氰酸酯按摩爾比1∶(1.75-2.00)混合，同時加入相對于聚醚二元醇重量0.1-0.4％的反應(yīng)控制劑正丁醇，在攪拌機攪拌條件下，在罐外用30-50℃和60-80℃兩種溫度的水對第一反應(yīng)釜進行輪換加熱0.5-1.5小時以控制水溫，約1-3個小時得到單分子預(yù)聚物PP1；然后用相對于PP1重量25-35％的溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)對PP1進行溶解，經(jīng)攪拌均勻后用氮氣對第一反應(yīng)釜加壓，以移送PP1溶液至第二反應(yīng)釜；PP1溶液移送結(jié)束后，再向第一反應(yīng)釜加入上述溶解溶劑量2倍的溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)，啟動攪拌機清洗第一反應(yīng)釜，清洗完畢后，也移送至第二反應(yīng)釜；(2)在PP1溶液移送之前，先在第二反應(yīng)釜中加入上述溶解溶劑量1/2倍的浸漬用溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)；然后將PP1溶液以及清洗、浸漬用溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)在第二反應(yīng)釜中用攪拌機攪拌混合，并在罐外使用-10℃、濃度為50％的乙二醇水溶液進行冷卻；冷卻是從接受PP1溶液開始進行的，在2.5小時以內(nèi)，使第二反應(yīng)釜的罐內(nèi)溫度降至11℃以下；接著在第二反應(yīng)釜中添加相對于PP1重量1.5-3.5％的擴鏈劑混合二胺，進行鏈增長反應(yīng)；混合二胺的添加方式分為三個階段，其添加量分別為84-87％、12-15％、1-4％，以控制鏈增長速度，而且反應(yīng)溫度應(yīng)低于50℃，反應(yīng)時間應(yīng)不大于100分鐘，并最終控制該聚合物粘度要高于3000Poise以上而鏈增長反應(yīng)結(jié)束；添加擴鏈劑混合二胺使聚合物粘度達到目標值后，用末端終止劑單胺類物質(zhì)進行終止反應(yīng)，通過補加溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)調(diào)整聚合物的濃度在30-35％之間；然后待末端終止劑單胺類物質(zhì)添加結(jié)束后，再加入酸性物質(zhì)，以中和剩余的自由末端終止劑單胺類物質(zhì)；酸性物質(zhì)添加完畢后，得到反應(yīng)產(chǎn)物——分子量分布均勻的高分子聚合物PP2，然后再將PP2向混合槽移送；(3)在混合槽內(nèi)的PP2中添加相對于PP1重量的輔助添加劑1.5-2.5％防變黃劑、0.1-0.2％潤滑解舒劑、0.5-1.5％紫外線吸收劑和0.5-2.0％防氧化劑，攪拌1-2小時，經(jīng)攪拌混合后得到高透明度有光氨綸絲原液PP3；最后向熟化槽移送PP3，熟化時間為16-32小時；紡絲工序為將熟化槽中的PP3通過過濾器過濾、脫泡器脫泡；在過濾器和脫泡器之間的配管上設(shè)有夾套，夾套內(nèi)用30℃的熱水保持循環(huán)，使PP3保持溫度；通過脫泡器移送PP3到紡絲槽中儲存，再通過紡絲槽泵將PP3向紡絲機移送；在紡絲機中，由紡絲齒輪泵輸送PP3，并在原液管道內(nèi)通過45℃熱水的調(diào)節(jié)，經(jīng)過濾器過濾，將PP3從噴絲板噴出，然后經(jīng)過甬道出來高透明度有光氨綸絲；將該高透明度有光氨綸絲用空氣噴嘴假捻進行抱合，復(fù)合成單根長絲，卷繞成高透明度有光氨綸絲卷；后處理工序?qū)⒕砝@所得的70D(Denner)以上的高透明度有光氨綸絲卷進行濕熱定型處理，然后分級包裝。
采用本發(fā)明后，由于改變了原氨綸絲的原料配方、聚合工藝和添加劑配方及紡絲工藝，使產(chǎn)出的高透明度有光氨綸絲具有高彈性、高透光度、優(yōu)良的染色性能和抗老化等特點，其外觀良好、性能穩(wěn)定，且該制備方法工藝流程簡捷、生產(chǎn)過程穩(wěn)定、易于控制。該發(fā)明填補了國內(nèi)空白，能滿足各種高級織物和高檔服裝面料要求，對改善我國的紡織品結(jié)構(gòu)、提高紡織品檔次起到了積極而重要的作用。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
根據(jù)聚合物結(jié)晶理論，只有非晶或無規(guī)聚合物才可能是透明的，而結(jié)晶共聚物，由于存在晶區(qū)和非晶區(qū)，光線對這兩相的折射率總是不一樣，因此結(jié)晶聚合物往往是不透明的。對于聚氨酯彈性纖維，由較長連續(xù)相的軟段和聚集態(tài)的硬段組成，由于硬段容易形成結(jié)晶，必然影響聚氨酯彈性纖維的光學透明性，解決這個關(guān)鍵問題，需要從分子結(jié)構(gòu)入手，在保證力學性能滿足要求的基礎(chǔ)上盡可能使硬段不能形成結(jié)晶或最大限度控制形成結(jié)晶。而普通氨綸絲是具有嵌段結(jié)構(gòu)的長鏈線型高分子化合物制成的纖維。由于軟鏈段在通常情況下不結(jié)晶，在室溫下處于高彈態(tài)，可產(chǎn)生很大的伸長并具有優(yōu)異的回彈性。硬鏈段雖分子量小，鏈節(jié)短，但由于鏈段中含有多種極性基因，分子間的氫鍵和結(jié)晶起著大分子鏈之間的物理交聯(lián)作用，一方面可為軟鏈段的大幅度伸長回彈提供必要的條件，另一方面可賦予纖維一定的強度。正是這種軟硬鏈鑲嵌共存的體系導致高彈性和強度的統(tǒng)一，所以氨綸絲具有優(yōu)良的彈性性能。本發(fā)明高透明度有光氨綸絲是在采用氨綸絲生產(chǎn)傳統(tǒng)機理的基礎(chǔ)上，采用氨基甲酸酯含量大于85％、軟鏈段和硬鏈段組成更加均勻的嵌段共聚分子結(jié)構(gòu)，通過改變聚合工藝條件和添加劑的品種、改變紡絲工藝條件制造而成，除了保持消光氨綸絲的一般優(yōu)點外，還具有高彈性、高透光度、優(yōu)良的染色性能和抗老化等的特點。
本發(fā)明高透明度有光氨綸絲，包括聚醚二元醇、二異氰酸酯、正丁醇、混合二胺、防變黃劑、潤滑解舒劑、紫外線吸收劑、防氧化劑以及單胺類、酸性物質(zhì)、二甲基酰胺類組份；其中聚醚二元醇和二異氰酸酯按摩爾比(即分子數(shù)比)為1∶(1.75-2.00)，聚醚二元醇和正丁醇的重量比為100∶(0.1-0.4)而組成預(yù)聚體PP1；預(yù)聚體PP1和混合二胺的重量比為100∶(1.5-3.5)以及適量的單胺類、酸性物質(zhì)、二甲基酰胺類而組成聚合物PP2；聚合物PP2和相對于PP1重量的1.5-2.5％防變黃劑、0.1-0.2％潤滑解舒劑、0.5-1.5％紫外線吸收劑和0.5-2.0％防氧化劑而組成原液PP3。
所述的二甲基酰胺類可以為二甲基甲酰胺(DMF)；也可以為二甲基乙酰胺(DMAC)。
上述的高透明度有光氨綸絲的制備方法，包括聚合、紡絲、后處理工序(一)聚合1、預(yù)聚合(在第一反應(yīng)釜中進行)在第一反應(yīng)釜中將聚醚二元醇和二異氰酸酯按摩爾比(即分子數(shù)比)1∶(1.75-2.00)的比例混合，同時加入相對于聚醚二元醇重量0.1-0.4％的反應(yīng)控制劑正丁醇，在攪拌機攪拌條件下，在罐外用30-50℃和60-80℃兩種溫度的水對第一反應(yīng)釜進行輪換加熱0.5-1.5小時以控制水溫，約1-3個小時得到單分子預(yù)聚物PP1。然后用相對于PP1重量25-35％的溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)對PP1進行溶解(即控制PP1的濃度在65～75％之間)，經(jīng)攪拌均勻后用氮氣對第一反應(yīng)釜加壓，以移送PP1溶液至第二反應(yīng)釜。PP1溶液移送結(jié)束后，再向第一反應(yīng)釜加入上述溶解溶劑量2倍的溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)，啟動攪拌機清洗第一反應(yīng)釜，清洗完畢后，也移送至第二反應(yīng)釜。至此，預(yù)聚合結(jié)束。
2、第二聚合(在第二反應(yīng)釜中進行)在PP1溶液移送之前，先在第二反應(yīng)釜中加入上述溶解溶劑量1/2倍的浸漬用溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)。然后將PP1溶液以及清洗、浸漬用溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)在第二反應(yīng)釜中用攪拌機攪拌混合，并在罐外使用-10℃、濃度為50％的乙二醇水溶液進行冷卻。冷卻是從接受PP1溶液開始進行的，在2.5小時以內(nèi)，使第二反應(yīng)釜的罐內(nèi)溫度降至11℃以下。
接著在第二反應(yīng)釜中添加相對于PP1重量1.5-3.5％的擴鏈劑混合二胺，進行鏈增長反應(yīng)。混合二胺的添加方式分為A、B、C三個階段，其添加量分別為84-87％(A階段)、12-15％(B階段)、1-4％(C階段)，以控制鏈增長速度，而且反應(yīng)溫度應(yīng)低于50℃，反應(yīng)時間應(yīng)不大于100分鐘，并最終控制該聚合物粘度要高于3000Poise以上而鏈增長反應(yīng)結(jié)束。
添加擴鏈劑混合二胺使聚合物粘度達到目標值后，用末端終止劑單胺類物質(zhì)進行終止反應(yīng)，通過補加溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)調(diào)整聚合物的濃度在30-35％之間。然后待末端終止劑單胺類物質(zhì)添加結(jié)束后，再加入酸性物質(zhì)，以中和剩余的自由末端終止劑單胺類物質(zhì)；酸性物質(zhì)添加完畢后，得到反應(yīng)產(chǎn)物——分子量分布均勻的高分子聚合物PP2。然后再將PP2向混合槽移送。至此，第二聚合結(jié)束。
3、在混合槽內(nèi)的PP2中添加相對于PP1重量的1.5-2.5％防變黃劑、0.1-0.2％潤滑解舒劑、0.5-1.5％紫外線吸收劑和0.5-2.0％防氧化劑等各類輔助添加劑，攪拌1-2小時，經(jīng)攪拌混合后得到高透明度有光氨綸絲原液PP3。最后向熟化槽移送PP3，熟化時間為16-32小時。至此，聚合結(jié)束。
上述聚合的反應(yīng)式為 其中m＝30-60，n＝1-3；R1-CH2-CH2-CH2-CH2-；R2 R3烷烴類。
(二)紡絲將熟化槽中的PP3通過過濾器的過濾除去在聚合中產(chǎn)生的凝膠粒子和原料中混入的雜質(zhì)，然后由脫泡器進行連續(xù)脫泡。在過濾器和脫泡器之間的配管上設(shè)有夾套，夾套內(nèi)用30℃的熱水保持循環(huán)，使PP3保持溫度。通過脫泡器移送PP3到紡絲槽中儲存，再通過紡絲槽泵將PP3向紡絲機移送。在紡絲機中，由紡絲齒輪泵輸送PP3，并在原液管道內(nèi)通過45℃熱水的調(diào)節(jié)，經(jīng)過濾器過濾，將PP3從噴絲板噴出。然后經(jīng)過甬道出來高透明度有光氨綸絲。
將該高透明度有光氨綸絲用空氣噴嘴假捻進行抱合，復(fù)合成單根長絲，卷繞成高透明度有光氨綸絲卷。根據(jù)單根長絲數(shù)量多少，通過假捻器得到15D-840D(Denner)等不同旦數(shù)的高透明度有光氨綸絲卷。
(三)后處理將卷繞所得的70D(Denner)以上的高透明度有光氨綸絲卷進行濕熱定型處理，然后分級包裝。
權(quán)利要求
1.一種高透明度有光氨綸絲，其特征在于該有光氨綸絲包括聚醚二元醇、二異氰酸酯、正丁醇、混合二胺、防變黃劑、潤滑解舒劑、紫外線吸收劑、防氧化劑以及單胺類、酸性物質(zhì)、二甲基酰胺類組份；其中聚醚二元醇和二異氰酸酯的摩爾比為1∶(1.75-2.00)，聚醚二元醇和正丁醇的重量比為100∶(0.1-0.4)而組成預(yù)聚體PP1；預(yù)聚體PP1和混合二胺的重量比為100∶(1.5-3.5)以及適量的單胺類、酸性物質(zhì)、二甲基酰胺類而組成聚合物PP2；聚合物PP2和相對于PP1重量的1.5-2.5％防變黃劑、0.1-0.2％潤滑解舒劑、0.5-1.5％紫外線吸收劑和0.5-2.0％防氧化劑而組成原液PP3。
2.如權(quán)利要求1所述的高透明度有光氨綸絲，其特征在于所述的二甲基酰胺類為二甲基甲酰胺(DMF)。
3.如權(quán)利要求1所述的高透明度有光氨綸絲，其特征在于所述的二甲基酰胺類為二甲基乙酰胺(DMAC)。
4.如權(quán)利要求1至3中所述的任何一種高透明度有光氨綸絲的制備方法，包括聚合、紡絲、后處理工序，其特征在于所述的聚合工序為(1)在第一反應(yīng)釜中將聚醚二元醇和二異氰酸酯按摩爾比1∶(1.75-2.00)混合，同時加入相對于聚醚二元醇重量0.1-0.4％的反應(yīng)控制劑正丁醇，在攪拌機攪拌條件下，在罐外用30-50℃和60-80℃兩種溫度的水對第一反應(yīng)釜進行輪換加熱0.5-1.5小時以控制水溫，約1-3個小時得到單分子預(yù)聚物PP1；然后用相對于PP1重量25-35％的溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)對PP1進行溶解，經(jīng)攪拌均勻后用氮氣對第一反應(yīng)釜加壓，以移送PP1溶液至第二反應(yīng)釜；PP1溶液移送結(jié)束后，再向第一反應(yīng)釜加入上述溶解溶劑量2倍的溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)，啟動攪拌機清洗第一反應(yīng)釜，清洗完畢后，也移送至第二反應(yīng)釜；(2)在PP1溶液移送之前，先在第二反應(yīng)釜中加入上述溶解溶劑量1/2倍的浸漬用溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)；然后將PP1溶液以及清洗、浸漬用溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)在第二反應(yīng)釜中用攪拌機攪拌混合，并在罐外使用-10℃、濃度為50％的乙二醇水溶液進行冷卻；冷卻是從接受PP1溶液開始進行的，在2.5小時以內(nèi)，使第二反應(yīng)釜的罐內(nèi)溫度降至11℃以下；接著在第二反應(yīng)釜中添加相對于PP1重量1.5-3.5％的擴鏈劑混合二胺，進行鏈增長反應(yīng)；混合二胺的添加方式分為三個階段，其添加量分別為84-87％、12-15％、1-4％，以控制鏈增長速度，而且反應(yīng)溫度應(yīng)低于50℃，反應(yīng)時間應(yīng)不大于100分鐘，并最終控制該聚合物粘度要高于3000Poise以上而鏈增長反應(yīng)結(jié)束；添加擴鏈劑混合二胺使聚合物粘度達到目標值后，用末端終止劑單胺類物質(zhì)進行終止反應(yīng)，通過補加溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)調(diào)整聚合物的濃度在30-35％之間；然后待末端終止劑單胺類物質(zhì)添加結(jié)束后，再加入酸性物質(zhì)，以中和剩余的自由末端終止劑單胺類物質(zhì)；酸性物質(zhì)添加完畢后，得到反應(yīng)產(chǎn)物——分子量分布均勻的高分子聚合物PP2，然后再將PP2向混合槽移送；(3)在混合槽內(nèi)的PP2中添加相對于PP1重量的輔助添加劑1.5-2.5％防變黃劑、0.1-0.2％潤滑解舒劑、0.5-1.5％紫外線吸收劑和0.5-2.0％防氧化劑，攪拌1-2小時，經(jīng)攪拌混合后得到高透明度有光氨綸絲原液PP3；最后向熟化槽移送PP3，熟化時間為16-32小時；所述的紡絲工序為將熟化槽中的PP3通過過濾器過濾、脫泡器脫泡；在過濾器和脫泡器之間的配管上設(shè)有夾套，夾套內(nèi)用30℃的熱水保持循環(huán)，使PP3保持溫度；通過脫泡器移送PP3到紡絲槽中儲存，再通過紡絲槽泵將PP3向紡絲機移送；在紡絲機中，由紡絲齒輪泵輸送PP3，并在原液管道內(nèi)通過45℃熱水的調(diào)節(jié)，經(jīng)過濾器過濾，將PP3從噴絲板噴出，然后經(jīng)過甬道出來高透明度有光氨綸絲；將該高透明度有光氨綸絲用空氣噴嘴假捻進行抱合，復(fù)合成單根長絲，卷繞成高透明度有光氨綸絲卷；所述的后處理工序?qū)⒕砝@所得的70D(Denner)以上的高透明度有光氨綸絲卷進行濕熱定型處理，然后分級包裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高透明度有光氨綸絲及其制備方法，該有光氨綸絲包括聚醚二元醇、二異氰酸酯、正丁醇、混合二胺、防變黃劑、潤滑解舒劑、紫外線吸收劑、防氧化劑以及單胺類、酸性物質(zhì)、二甲基酰胺類組份；其制備方法是通過聚合反應(yīng)而逐步得到單分子預(yù)聚物、高分子聚合物、原液，再經(jīng)紡絲、后處理工序而得到高透明度有光氨綸絲(卷)。該高透明度有光氨綸絲具有高彈性、高透光度、優(yōu)良的染色性能和抗老化等特點，其外觀良好、性能穩(wěn)定，能滿足各種高級織物和高檔服裝面料要求，而且其制備方法工藝流程簡捷、生產(chǎn)過程穩(wěn)定、易于控制，對改善我國的紡織品結(jié)構(gòu)、提高紡織品檔次起到了積極而重要的作用。
文檔編號D01F6/58GK1654720SQ20051002354
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月25日
發(fā)明者楊從登, 席青, 吳慶治, 費長書, 梁紅軍 申請人:浙江華峰氨綸股份有限公司