[发明专利]一种相变聚氨酯纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种相变聚氨酯纤维及其制备方法，属于功能纤维材料领域。所述相变聚氨酯纤维是将合成的相变聚氨酯直接经熔融纺丝得到的，本方法制备相变纤维简单高效，可实现相变聚氨酯纤维的大规模生产。本发明制备的相变聚氨酯纤维的相变焓值高达120J/g，其强度可以达到0.91cN/dtex，其断裂伸长率可以达到140.38％，具有较好的调温功能和服用性能，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种相变聚氨酯纤维及其制备方法，属于功能纤维材料领域。

背景技术

随着生活水平的不断提高和科学技术的不断发展，人们对纺织品的要求越来越高。传统纺织品只能通过减小热对流、控制热传导以及降低热辐射来实现单向保温，其保暖性能难以满足人们的需求。

相变纤维能够适应周围环境温度的变化，通过相变材料的相态转变，发生吸放热，实现对纤维内部温度的调控，其作为一种具有双向温度调节功能的织物而备受人们关注。目前，制备相变纤维的主要方法有中空纤维填充法、后整理法、静电纺丝法、湿法纺丝法和熔融纺丝法等。其中，熔融纺丝法是工业纺丝中制备长丝的常用方法，无溶剂产生，可大规模生产，在合成纤维的制备中占有重要的地位[Chem.Eng.J.2021,403,126369]。但是，目前熔融纺丝法制备相变纤维主要是将相变材料(如聚乙二醇、石蜡、相变微胶囊等)添加到可纺性好的高分子材料中共混纺丝，相变材料添加量过多会导致丝条难以成型、丝条易断等问题，添加量过少又会导致相变纤维焓值低、调温性能不佳。因此开发一种具有较高相变焓值和强度的相变纤维及其制备方法对于调温纺织品的发展具有重要意义。

本发明的目的是开发一种相变聚氨酯纤维及其制备方法，该相变聚氨酯纤维是将合成的相变聚氨酯加入到熔融纺丝机中，经熔融纺丝、冷却、上油、牵引卷绕得到初生纤维，再经热定型牵伸得到的。本发明的相变聚氨酯纤维相变焓值达120J/g，断裂强度达0.91cN/dtex，断裂伸长率在140.38％，所得相变纤维具有较高的潜热和优异的调温功能、适宜的弹性与强度，在功能纤维领域具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种相变聚氨酯纤维及其制备方法，所述的相变聚氨酯纤维是将合成的相变聚氨酯加入到熔融纺丝机中，经熔融纺丝、冷却、上油、牵引卷绕得到初生纤维，再经热定型牵伸得到的。本发明的相变聚氨酯纤维相变焓值达120J/g，断裂强度达0.91cN/dtex，断裂伸长率在140.38％，所得相变纤维具有较高的潜热和优异的调温功能、适宜的弹性与强度。

为实现该目的，本发明通过以下方案予以实现：

将聚乙二醇与二异氰酸酯溶于甲苯中，并向溶液中加入催化剂二月桂酸二丁基锡，在N₂保护下，在40～70℃反应2～8h生成预聚体；再加入扩链剂，升温到80～100℃反应4～10h得相变聚氨酯；将干燥后的相变聚氨酯放入熔融纺丝机料筒中5min，使物料充分熔融，然后以一定的挤出速度将物料通过喷头挤出，丝条经冷却、上油、牵引卷绕得到初生纤维，再经热定型牵伸得到相变聚氨酯纤维。

优选的，所述的聚乙二醇的分子量为1000～20000；所述的二异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种；所述的扩链剂为N-苯基二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、1,4-丁二醇的任意一种。

优选的，所述的熔融纺丝的料筒温度在130-140℃，喷丝头孔径为0.5mm，挤出速度4.5m/min，卷绕速度50-65m/min。

优选的，所述的初生纤维的热定型温度为30-45℃，烘箱长度为500mm，牵伸倍数为3。

本发明具有的有益效果

1、本发明制备的相变聚氨酯可以直接纺丝成纤维，且所得纤维具有较高强度和弹性，服用性能好。

2、本发明制备的相变聚氨酯纤维具有较高的融化相变焓值和结晶相变焓，具有优异的双向调温的效果。