一種具備記憶功能的紡絲原液的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種具備記憶功能的紡絲原液的制造方法，包括1)制備成纖聚合物溶液和2)制備記憶功能漿料，3)將步驟1)制備的成纖聚合物溶液與步驟2)制備的記憶功能漿料在攪拌設(shè)備中分散均勻，儲(chǔ)存24～36小時(shí)，熟化完全，得到殼部紡絲原液，以備紡制殼部時(shí)使用。本發(fā)明通過(guò)制備改性的紡絲原液可保證絲束經(jīng)牽伸和熱定型后基本不存在殘余應(yīng)力，絲束退卷順暢；更重要的是制得了一種結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定、纖維良好機(jī)械性能和更低纖維模量，具有形狀記憶特性的纖維制品。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種具備記憶功能的紡絲原液的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種高分子纖維的制造領(lǐng)域，具體為一種具備記憶功能的紡絲原液的 制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] "形狀記憶材料"是指具有某一原始形狀的制品，經(jīng)過(guò)形變并固定后，在特定的外 界條件(如熱、機(jī)械、光、磁或電等外加刺激)下能自動(dòng)回復(fù)到初始形狀的一類(lèi)材料。形狀記 憶纖維則是指纖維一次成型時(shí)，能記憶外界賦予的初始形狀和特性，定型后的纖維可以任 意的發(fā)生形變，并在較低的溫度下將此形變固定下來(lái)(二次成形)或者是在外力的強(qiáng)迫下將 此變形固定下來(lái)。但當(dāng)給予變形的纖維特定的外部刺激條件時(shí)形狀記憶纖維可回復(fù)至原始 形狀，也就是說(shuō)最終的產(chǎn)品具有對(duì)纖維最初形狀記憶的特性，使用該種形狀記憶纖維制得 的織物被稱(chēng)為形狀記憶織物。
[0003] 目前，形狀記憶材料還處于起步研究階段，國(guó)內(nèi)外也僅發(fā)表了少量基礎(chǔ)研究和綜 述文章，提出在紡織、生物醫(yī)學(xué)材料、包裝材料、工業(yè)密封材料等領(lǐng)域的各種用途。在紡織領(lǐng) 域形狀記憶材料主要用途包括運(yùn)動(dòng)服，軍用作戰(zhàn)服，登山服，帳篷等。利用聚氨酯的形狀記 憶功能，可以作矯形、保形用品如涂層繃帶、腹帶等。但是，由于目前還沒(méi)有形狀記憶纖維紡 織加工具有形狀記憶特性的織物，故其應(yīng)用主要是通過(guò)在織物/非紡織物上層壓聚氨酯膜 或涂飾聚氨酯涂層來(lái)賦予織物以形狀記憶的特征。如日本專(zhuān)利（公開(kāi)號(hào)252353/1986)公開(kāi) 了由形狀記憶樹(shù)脂、形狀記憶粘合劑和無(wú)紡布通過(guò)層壓制備形狀記憶織物的方法。美國(guó)專(zhuān) 利(US5098776/1992;US5128197/1992)亦公開(kāi)了一種形狀記憶織物的制備方法，這種織物 是由天然纖維/合成纖維和一層具有形狀記憶的聚合物粉末組成。CN1706998A涉及一種形 狀記憶纖維及其制備方法，該形狀記憶纖維是由形狀記憶聚氨酯制成，所述聚氨酯由形成 可逆相的組分(A)與形成固定相的組分(B)制備得到。CN1159498則提供了用于織物和成衣 抗皺的形狀記憶處理劑，包括主劑和輔劑兩部分，在普通印染廠和服裝廠設(shè)備上均可使用。 處理后洗可穿級(jí)別大于3.5級(jí)，褶裥防皺大于4級(jí)。
[0004] 聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纖維兼具常規(guī)聚酯(PET)纖維和尼龍(PA)纖維的優(yōu) 點(diǎn)，成為新合纖的代表。PTT與PET相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，如模量小，彈性和拉伸回復(fù)性好、染色 性好、手感柔軟等。目前PTT長(zhǎng)絲的紡絲生產(chǎn)通常采用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的生產(chǎn)裝置來(lái) 進(jìn)行，生產(chǎn)工藝則僅根據(jù)PTT的物性加以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。其中熱輥法紡絲、牽伸一步法工藝生 產(chǎn)全牽伸絲最為普遍被采用，經(jīng)過(guò)噴絲板擠出的熔體細(xì)流經(jīng)過(guò)冷卻后在一對(duì)牽伸輥中經(jīng)過(guò) 一定倍率的牽伸，并經(jīng)過(guò)定型輥的定型，最后卷繞得到全牽伸絲。
[0005] 眾所周知，絲束的成纖加工過(guò)程中，纖維的牽伸和熱處理在化纖生產(chǎn)中是一個(gè)非 常重要的工藝過(guò)程，初生纖維經(jīng)過(guò)牽伸后大分子取向程度和結(jié)晶程度得到提高，纖維的結(jié) 晶規(guī)整性得到提高，從而纖維能獲得后道紡織所必要的斷裂強(qiáng)度?，F(xiàn)有的PTT全牽伸絲制造 方法通常將后道牽伸的牽伸倍率控制在1.3~3.5倍。這種現(xiàn)有的PTT全牽伸絲制造方法存 在明顯的缺陷，即牽伸后的纖維盡管經(jīng)歷了定型輥的熱定型，但仍然存在較大的內(nèi)應(yīng)力，由 于PTT纖維的玻璃化溫度低，絲束在卷繞過(guò)程中會(huì)在筒管上產(chǎn)生較強(qiáng)的收縮從而造成卷裝 卡軸，給退卷帶來(lái)困難，也造成了纖維結(jié)構(gòu)和性能的不穩(wěn)定。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)以下一些技術(shù)方案來(lái)彌補(bǔ)上述缺陷：一、采用較低的紡絲速度制 得卷裝成形良好的低取向絲，控制初生纖維的取向度來(lái)解決ΡΤΤ的卷裝成形問(wèn)題，然后再對(duì) 低取向的初生纖維進(jìn)行牽伸加工制得全牽伸絲;二、減小卷裝滿卷重量，卷裝量減小后筒管 所承受的總應(yīng)力減小，絲束的收縮程度得到控制，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)順利退卷的目的；三、卷繞前 再增加一對(duì)熱輥，通過(guò)進(jìn)一步的松弛和延長(zhǎng)紡程上絲束的松弛時(shí)間來(lái)消除絲束的殘余應(yīng) 力。
[0007] 但是，這些方法或降低生產(chǎn)效率，或制得的纖維成品結(jié)構(gòu)和性能上還是存在很大 的缺陷和不足，因此，結(jié)果都不盡理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是提高一種具有形狀記憶特性的 功能纖維的制備方法，用該紡絲原液制得的纖維具有良好的卷裝外觀成型、良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn) 定性、極其柔軟的手感，且纖維具有更低的模量而仍具良好的彈性和拉伸回復(fù)性能，用該方 法制得的纖維制成的織物具有良好的形狀記憶特性。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種具備記憶功能的紡絲原液的制造方法，包括以下步驟： 1) 制備成纖聚合物溶液:將原料聚四亞甲基醚二醇和4,4_二苯基甲烷二異氰酸酯混 合，在75~90°C反應(yīng)50-90min，制備得到預(yù)聚物，其中4，4-二苯基甲烷二異氰酸酯與聚四 亞甲基醚二醇的摩爾比為（1.80~2.00):1;預(yù)聚合完成后，向預(yù)聚物中添加 N，N-二甲基乙 酰胺溶劑制成質(zhì)量百分比濃度為40~50%的預(yù)聚物溶液;將戊二胺添加到預(yù)聚物溶液中擴(kuò) 鏈，擴(kuò)鏈后即制得成纖聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺類(lèi)占成纖聚合物的質(zhì)量比為1.0 ~2.0%，溶液的質(zhì)量百分比濃度為33~35% ; 2) 制備記憶功能漿料： 將記憶功能漿料各組分按比例添加到一定用量的N，N-二甲基乙酰胺溶劑中混合，通過(guò) 攪拌器攪拌、研磨機(jī)研磨達(dá)到均勻分散的目的，制備的漿料的質(zhì)量百分比濃度為33~35%; 3) 將步驟2.1)制備的成纖聚合物溶液與步驟2.2)制備的記憶功能漿料在攪拌設(shè)備中 分散均勻，儲(chǔ)存24~36小時(shí)，熟化完全，得到殼部紡絲原液，以備紡制殼部時(shí)使用； 進(jìn)一步，記憶功能漿料包括以下主要組分，以重量份計(jì)： 二羥甲基脲樹(shù)脂 15-20 二羥甲基三嗪酮 18-30 羥甲基三聚氰胺 12-15 聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物 2-5 檸檬酸銨 7-10 馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物 3-6 油酸正丁酯磺酸鈉 1-1.5 脂肪醇聚氧乙烯醚 2-5 納米二氧化鈦 0.5-3 月桂醇聚氧乙烯醚磷酸鹽 1-2 滲透劑 3-6。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是： 1.本發(fā)明的紡絲原液可保證絲束經(jīng)牽伸和熱定型后基本不存在殘余應(yīng)力，絲束退卷順 暢;更重要的是制得了一種結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定、纖維良好機(jī)械性能和更低纖維模量，具有形狀記 憶特性的纖維制品。
[0011] 2.本發(fā)明制得的纖維具有良好的卷裝外觀成型、良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、極其柔軟的 手感，且纖維具有更低的模量而仍具良好的彈性和拉伸回復(fù)性能，用該方法制得的纖維制 成的織物具有良好的形狀記憶特性。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0013] 實(shí)施例一 一種具備記憶功能的紡絲原液的制造方法，包括以下步驟： 1) 制備成纖聚合物溶液:將原料聚四亞甲基醚二醇和4,4_二苯基甲烷二異氰酸酯混 合，在75°C反應(yīng)50min，制備得到預(yù)聚物，其中4,4_二苯基甲烷二異氰酸酯與聚四亞甲基醚 二醇的摩爾比為（1.80~2.00):1;預(yù)聚合完成后，向預(yù)聚物中添加 N，N-二甲基乙酰胺溶劑 制成質(zhì)量百分比濃度為40%的預(yù)聚物溶液;將戊二胺添加到預(yù)聚物溶液中擴(kuò)鏈，擴(kuò)鏈后即 制得成纖聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺類(lèi)占成纖聚合物的質(zhì)量比為1.0%，溶液的質(zhì) 量百分比濃度為33%; 2) 制備記憶功能漿料:包括以下主要組分：以重量份計(jì)， 二羥甲基脲樹(shù)脂 15 二羥甲基三嗪酮 18 羥甲基三聚氰胺 12 聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物 2 檸檬酸銨 7 馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物 3 油酸正丁酯磺酸鈉 1 脂肪醇聚氧乙烯醚 2 納米二氧化鈦 0.5 月桂醇聚氧乙烯醚磷酸鹽 1 滲透劑 3; 將各組分按比例添加到一定用量的N，N-二甲基乙酰胺溶劑中混合，通過(guò)攪拌器攪拌、 研磨機(jī)研磨達(dá)到均勻分散的目的，制備的漿料的質(zhì)量百分比濃度為33% ; 3) 將步驟2.1)制備的成纖聚合物溶液與步驟2.2)制備的記憶功能漿料在攪拌設(shè)備中 分散均勻，儲(chǔ)存24~36小時(shí)，熟化完全，得到殼部紡絲原液，以備紡制殼部時(shí)使用。
[0014] 實(shí)施例二 一種具備記憶功能的紡絲原液的制造方法，包括以下步驟： 1)制備成纖聚合物溶液:將原料聚四亞甲基醚二醇和4,4_二苯基甲烷二異氰酸酯混 合，在90°C反應(yīng)90min，制備得到預(yù)聚物，其中4,4_二苯基甲烷二異氰酸酯與聚四亞甲基醚 二醇的摩爾比為（1.80~2.00):1;預(yù)聚合完成后，向預(yù)聚物中添加 N，N-二甲基乙酰胺溶劑 制成質(zhì)量百分比濃度為50%的預(yù)聚物溶液;將戊二胺添加到預(yù)聚物溶液中擴(kuò)鏈，擴(kuò)鏈后即 制得成纖聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺類(lèi)占成纖聚合物的質(zhì)量比為2.0%，溶液的質(zhì) 量百分比濃度為35%; 2) 制備記憶功能漿料:包括以下主要組分：以重量份計(jì)， 二羥甲基脲樹(shù)脂 20 二羥甲基三嗪酮 30 羥甲基三聚氰胺 15 聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物5 檸檬酸銨 10 馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物 6 油酸正丁酯磺酸鈉 1.5 脂肪醇聚氧乙烯醚 5 納米二氧化鈦 3 月桂醇聚氧乙烯醚磷酸鹽 2 滲透劑 6; 將各組分按比例添加到一定用量的N，N-二甲基乙酰胺溶劑中混合，通過(guò)攪拌器攪拌、 研磨機(jī)研磨達(dá)到均勻分散的目的，制備的漿料的質(zhì)量百分比濃度為35% ; 3) 將步驟2.1)制備的成纖聚合物溶液與步驟2.2)制備的記憶功能漿料在攪拌設(shè)備中 分散均勻，儲(chǔ)存36小時(shí)，熟化完全，得到殼部紡絲原液，以備紡制殼部時(shí)使用。
[0015] 應(yīng)用例一： 一種具備記憶功能的纖維的制造方法，該制造方法按以下工藝進(jìn)行： 芯部紡絲原液的制造方法為： 1.1) 干燥泡沫銅，在l〇〇°C下干燥4小時(shí)左右，再置于不銹鋼釜中，抽真空至0.2個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 大氣壓以下，溫度95°C，向不銹鋼釜中注入二十二烷液浸漬泡沫銅，施加 O.IMPa的壓力，保 持4小時(shí)，制得改性泡沫銅； 1.2) 制備成纖聚合物溶液:將原料聚四亞甲基醚二醇和4,4_二苯基甲烷二異氰酸酯混 合，在75°C反應(yīng)50min，制備得到預(yù)聚物，其中4,4_二苯基甲烷二異氰酸酯與聚四亞甲基醚 二醇的摩爾比為（1.80~2.00):1;預(yù)聚合完成后，向預(yù)聚物中添加 N，N-二甲基乙酰胺溶劑 制成質(zhì)量百分比濃度為40~50%的預(yù)聚物溶液;將戊二胺添加到預(yù)聚物溶液中擴(kuò)鏈，擴(kuò)鏈 后即制得成纖聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺類(lèi)占成纖聚合物的質(zhì)量比為1.0%，溶液 的質(zhì)量百分比濃度為33%; 1.3) 將步驟1.1)制得的改性泡沫銅加入到步驟1.2)制備的成纖聚合物溶液中，儲(chǔ)存24 ~36小時(shí)，熟化完全，配制成質(zhì)量百分比濃度為33~35%的含改性泡沫銅的紡絲原液，以備 紡制芯部材料時(shí)使用。
[0016] 采用噴絲板組合件，將含改性泡沫銅的紡絲原液從噴絲板組合件的空心針擠出， 溶劑揮發(fā)后成為具備記憶功能的紡絲原液的芯部;不含改性泡沫銅的殼部紡絲原液從噴絲 板組合件擠壓孔擠出將具備記憶功能的紡絲原液的芯部包住，溶劑揮發(fā)后成為具備記憶功 能的纖維；制備得到所述具備記憶功能的纖維中，芯部材料的質(zhì)量百分比配方為：竹炭粉 2%，聚苯乙烯磺酸酯3%，十二水磷酸氫二鈉0.05%，羥丙基甲基纖維素0.05%，抗氧劑0.1%， 含改性泡沫銅的成纖聚合物75%;其殼部材料的質(zhì)量百分比配方為：聚乳酸0.1%，抗紫外 劑0.1%，抗氧劑0.1%，磺化蓖麻油0.1%，消光劑0.1%，纖維素酯0.1%，鄰苯二甲酸丁基芐基酯 0.2%，成纖聚合物75%，記憶功能漿料5%。所述的泡沫銅的粒徑大約為0.5μπι。
[0017] 應(yīng)用例二： 一種具備記憶功能的纖維的制造方法，該制造方法按以下工藝進(jìn)行： 芯部紡絲原液的制造方法為： 1.1) 干燥泡沫銅，在120°C下干燥6小時(shí)左右，再置于不銹鋼釜中，抽真空至0.2個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 大氣壓以下，溫度98°C，向不銹鋼釜中注入二十二烷液浸漬泡沫銅，施加0.2MPa的壓力，保 持6小時(shí)，制得改性泡沫銅； 1.2) 制備成纖聚合物溶液:將原料聚四亞甲基醚二醇和4,4_二苯基甲烷二異氰酸酯混 合，在90°C反應(yīng)90min，制備得到預(yù)聚物，其中4,4_二苯基甲烷二異氰酸酯與聚四亞甲基醚 二醇的摩爾比為（1.80~2.00):1;預(yù)聚合完成后，向預(yù)聚物中添加 N，N-二甲基乙酰胺溶劑 制成質(zhì)量百分比濃度為50%的預(yù)聚物溶液;將戊二胺添加到預(yù)聚物溶液中擴(kuò)鏈，擴(kuò)鏈后即 制得成纖聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺類(lèi)占成纖聚合物的質(zhì)量比為2.0%，溶液的質(zhì) 量百分比濃度為35%; 1.3) 將步驟1.1)制得的改性泡沫銅加入到步驟1.2)制備的成纖聚合物溶液中，儲(chǔ)存36 小時(shí)，熟化完全，配制成質(zhì)量百分比濃度為35%的含改性泡沫銅的紡絲原液，以備紡制芯部 材料時(shí)使用； 殼部紡絲原液的制造方法為： 采用噴絲板組合件，將含改性泡沫銅的紡絲原液從噴絲板組合件的空心針擠出，溶劑 揮發(fā)后成為具備記憶功能的紡絲原液的芯部;不含改性泡沫銅的殼部紡絲原液從噴絲板組 合件擠壓孔擠出將具備記憶功能的紡絲原液的芯部包住，溶劑揮發(fā)后成為具備記憶功能的 纖維；制備得到所述具備記憶功能的纖維中，芯部材料的質(zhì)量百分比配方為：竹炭粉10%， 聚苯乙烯磺酸酯8%，十二水磷酸氫二鈉0.1%，羥丙基甲基纖維素0.2%，抗氧劑0.5%，含改性 泡沫銅的成纖聚合物92%;其殼部材料的質(zhì)量百分比配方為：聚乳酸0.5%，抗紫外劑0.5%， 抗氧劑〇. 5%，磺化蓖麻油0.5%，消光劑0.5%，纖維素酯0.5%，鄰苯二甲酸丁基芐基酯0.4%， 成纖聚合物80%，記憶功能衆(zhòng)料10%。所述的泡沫銅的粒徑大約為1. Ομπι。
[0018] 經(jīng)測(cè)試，應(yīng)用例一和二制備的功能纖維的力學(xué)參數(shù)如下：
以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉 本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替 換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所限定 的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具備記憶功能的紡絲原液的制造方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 制備成纖聚合物溶液： 將原料聚四亞甲基醚二醇和4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯混合，在約75~90°C反應(yīng)50-90min，制備得到預(yù)聚物，其中4,4_二苯基甲烷二異氰酸酯與聚四亞甲基醚二醇的摩爾比為 (1.80~2.00):1;預(yù)聚合完成后，向預(yù)聚物中添加 N，N-二甲基乙酰胺溶劑制成質(zhì)量百分比 濃度為40~50%的預(yù)聚物溶液;將戊二胺添加到預(yù)聚物溶液中擴(kuò)鏈，擴(kuò)鏈后即制得成纖聚 合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺類(lèi)占成纖聚合物的質(zhì)量比為1.0~2.0%，溶液的質(zhì)量百 分比濃度為33~35 %; 2) 制備記憶功能漿料： 將漿料各組分按比例添加到一定用量的N，N-二甲基乙酰胺溶劑中混合，通過(guò)攪拌器攪 拌、研磨機(jī)研磨達(dá)到均勻分散的目的，制備的漿料的質(zhì)量百分比濃度為33~35% ; 3) 將步驟1)制備的成纖聚合物溶液與步驟2)制備的記憶功能漿料在攪拌設(shè)備中分散 均勻，儲(chǔ)存24~36小時(shí)，熟化完全，得到殼部紡絲原液，以備紡制殼部時(shí)使用。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的記憶功能漿料:包括以下主要 組分：以重量份計(jì)， 二羥甲基脲樹(shù)脂 15-20 二羥甲基三嗪酮 18-30 羥甲基三聚氰胺 12-15 聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物 2-5 檸檬酸銨 7-10 馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物 3-6 油酸正丁酯磺酸鈉 1-1.5 脂肪醇聚氧乙烯醚 2-5 納米二氧化鈦 0.5-3 月桂醇聚氧乙烯醚磷酸鹽 1-2 滲透劑 3-6。
【文檔編號(hào)】D01D1/02GK105862170SQ201610238990
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月18日
【發(fā)明人】葉澄
【申請(qǐng)人】溫州泓呈祥科技有限公司