[发明专利]一种轻质聚氨酯弹性纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种轻质聚氨酯弹性纤维及其制备方法，其制备方法如下：(1)支链化聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯反应生成‑NCO封端的预聚体；(2)进行扩链、交联、封端反应，形成聚氨酯脲溶液；(3)添加多种功能辅料助剂，搅拌均匀；(4)熟化完全后，通过干法纺丝技术，纺制成轻质聚氨酯弹性纤维。本发明制备的弹性纤维，具有轻质——密度低、比重小的特点。

技术领域

本发明涉及一种轻质聚氨酯弹性纤维及其制备方法，属于聚氨酯弹性纤维领域。

背景技术

轻质高强是材料发展永恒的主体,随着世界先进材料的不断更新与发展，人们对日常生活所需品的品质要求越来越高，轻质化成为材料发展的一个潮流。尤其是日常携带的物品正在朝着轻质化方向转变，例如：轻巧的笔记本，轻便的行李箱等等，这都需要性能卓越的高分子材料为基础，而此类材料不仅保持优异的力学性能及耐化学性能，而且同时具有低比重轻质的特性。目前，轻质化纤维正日益受到下游服装企业的追捧，这正是为了满足了人们对服装丝滑、飘逸以及轻盈自在感觉的不断追求。《化纤十三五规划》明确提出，要加快高性能纤维的研究和突破产业化瓶颈，其中高性能纤维是指有高的拉伸强度和压缩强度、耐摩擦、高的耐破坏力、低比重(g/m³)等优良物性的纤维材料，它是近年来纤维高分子材料领域中发展迅速的一类特种纤维。

要实现纤维的低比重，目前主要是通过改变纤维的形态来实现：(1)将圆形纤维做成中空型、异形(三角形、五角形、凹槽等)等；(2)将纤维(或内部)多孔化，增加纤维的空隙率来减少纤维的重量。

中国专利CN105568414A公开了一种轻薄五角形截面纤维，其包括五角形截面纤维、动物纤维、天然纤维和有机纤维组合而成。中国专利CN105696111A公开了一种轻量型保温长丝纤维，它由分割型复合纤维通过后溶出处理后制备，其表面带有连续沟槽，其轻量率为15％～40％。此类方法通过改变纤维形态来减少了纤维的材料质量，必然引起纤维机械性能的劣化。对氨纶生产来讲，在把聚合原液高速成纤过程中，实现纤维具有异形或者沟槽，工艺实施将非常困难，而且会极大影响聚氨酯弹性纤维的性能。

中国专利CN104093891A公开了具有低密度的可再生聚酯纤维的制备方法，主要使纤维具有空隙化结构来达到低密度的目的。中国专利CN104838049A公开了低密度纤维及其形成方法。该方法是通过热塑性组合物中的发泡剂在挤出期间被活化从而在纤维中形成气泡，最终在纤维上形成高表面积纳米结构。中国专利CN105504317A公开了一种制备超轻质纤维素的方法，该纤维素具有高分子量、高度多孔、纤维I结晶结构的特点，该纤维素可继续改性再应用了生物医学、催化剂负载等多个领域。中国专利CN1973069A公开了一种轻量性优异的聚酯纤维，该纤维含有聚酯A和与聚酯A不相溶的聚合物B，在纤维轴方向上具有不连续的空隙，纤维的表观比重在1.20以下。在纤维轴方向上形成不连续的空隙时，理论上来说该空隙存在越多越好，所得的纤维质量越轻，然而空隙过多时，反而引起强度低下，容易断丝。空隙太少，又不能达到轻量的目的。

上述方法基本上是将纤维多孔化，在纤维内部或者表面形成空隙，从而降低纤维的质量。尽管采用了一系列的技术手段来弥补由于空隙化给纤维带来的不利影响，但显然这种的做法过于复杂和难以控制，恐怕只能停留在实验室阶段，不适宜大规模产业化。

中国专利CN1625614A，公开了含有空心球形微粒的合成纤维。该发明是合成一种含有空心球形微粒，来降低纤维的整体比重。这种方法虽然较空隙化，易操作，但此空心球形微粒的粒径大小(太大就会堵滤网)，受热性能(氨纶工艺纺丝用到温度260℃左右)、析出性能等，都会对聚氨酯弹性纤维成型加工产生不可预知的影响。

综上所述，目前制备轻质化纤维，主要是减少了形成纤维所需材料的总量。然而，在纤细的纤维中运用这些技术，一方面实施起来十分困难，另一方面，这些方法也会对对纤维拉伸强度、模量等力学性能造成损伤。

发明内容