[发明专利]一种用于高速纺丝的聚氨酯原液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高速纺丝的聚氨酯原液的制备方法，属于聚氨酯弹性纤维领域。

背景技术

聚氨酯弹性纤维又称氨纶，是一种高弹性的纺织纤维，其断裂伸长一般为500%～700%，断裂强度高，弹性回复率大，因此，氨纶纤维被广泛应用织物中。目前已经有许多关于氨纶生产方面的专利技术。

干法纺丝的生产效率与纺速、旦数、丝卷个数有关。其中，最为关键的是纺丝速度。它主要受到聚合物溶液浓度和所用溶剂种类，以及溶剂蒸发速率的影响。蒸发速率又与单根丝旦数和丝的数目有关。例如：纺制一种40旦、3跟丝的氨纶纱，在保证氨纶纱40D不变的前提下，减少丝的数目（相当于使每根丝变粗），这意味着降低丝的表面积和减缓溶剂蒸发的速率。这种情况下，必须降低卷绕速度，使溶剂在纺丝甬道中有足够的时间蒸发，这显然不利于企业生产效率。

在JP2002-155421A“Dry-Spinning Process”中公开了通过优化纺丝条件提高生产率，该方法是通过调节纺丝甬道条件。同时许多研究者，很早前就认识到：若提高卷绕速度，须缩短单丝在纺丝甬道的蒸发时间，在纺丝甬道条件保持不改变的前提下，最佳的方法就是通过提高纺丝原液的浓度，即减少干法纺丝中所使用的溶剂的量。然而，现有适合于氨纶生产的聚合物溶液最大可能含固量仅在约37%，近年来，制备更浓聚合物溶液的努力在商业上鲜有成功。也有研究出超过37%含固量的聚合溶液，但是这种溶液是不稳定的，会出现聚合原液粘度过大，无法正常纺丝。即使一些生产商能做到高含固量聚合物溶液生产氨纶，生产率也不高，且以牺牲纤维的优异性能为代价。专利CN101195935A提及的方法，虽然生产效率有一定的提升，但其纺丝速度在800m/min左右，已不能满足当前旺盛的氨纶竞争市场。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于克服现有技术高浓度下，聚氨酯脲原液不能高效纺丝的问题，提供了一种新的预聚体，使纺丝原液均一稳定，以解决氨纶高速纺丝存在的困难问题。

本发明制备了一种用于高速纺丝的聚氨酯原液，其制备的产品，常规物性指标与同规格产品基本一致，但纺丝速度在1000m/min以上，大幅度提升了生产效率。

技术方案：本发明的用于高速纺丝的聚氨酯原液的制备方法是通过以下技术方案实现的：

1.）预聚物溶液的制备：在反应器中依次加入溶剂与混合聚醚，然后按照异氰酸酯基团NCO与聚醚二元醇中的羟基OH摩尔比为1.60～2.00的比例，加入混合的二异氰酸酯，预聚反应温度控制为40～50℃，反应时间为90～150min，反应过程中氮气保护，得到的预聚物原液；

2.）将得到的预聚物原液移送至扩链罐中，在预聚罐中再加入溶剂，充分搅拌溶解，也移送至扩链罐中，形成预聚物溶液；

3.）然后将预聚物溶液降温至0～20℃时，缓慢加入扩链胺溶液，进行扩链反应，得到聚氨酯脲溶液；

4.）往得到的聚氨酯脲溶液中，加入辅料助剂，搅拌2～8h，得到了均一的聚氨酯脲纺丝原液；

5.）聚氨酯脲纺丝原液通过计量泵输送，经纺丝组件、干法纺丝甬道、卷绕机，在1000m/min速度以上进行纺丝作业。

其中：

所述步骤1）中混合聚醚为含20～40%分子量为3000的聚四亚甲基醚二醇PTMG与60%～80%分子量为2000聚四亚甲基醚二醇PTMG的混合物，所述的混合二异氰酸酯指的是含2%～8%间-四甲基苯二甲基二异氰酸酯（间-TMXDI）与92%～98%的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯4，4-MDI溶液，所用的溶剂为N，N二甲基乙酰胺DMAc或者N，N二甲基甲酰胺DMF。

所述步骤3）中扩链胺溶液，里面包含的扩链物质主要包括：乙二胺、1,3-丙二胺、1,3-戊二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、1,4-丁二胺、1,-3丁二胺的一种或者多种二元胺组合。

所述的扩链胺溶液，里面包含的封端剂物质主要包括：二乙胺或者单乙醇胺中的一种或两种。

所述步骤4）中聚氨酯脲纺丝原液浓度为40%wt～45%wt。

所述步骤4）中辅料助剂包括：抗氧化剂、抗紫外助剂、染色助剂、消光剂或润滑剂中的一种或多种。

所述步骤5）中纺丝速度在1000m/min～1500m/min。