具有吸湿放湿性能的聚氨酯弹性纤维的制备方法

摘要

本发明涉及一种具有吸湿放湿性能的聚氨酯弹性纤维的制备方法，1)以聚四氢呋喃醚二醇PTMG和二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯4,4’-MDI为基本原料，先后经预聚反应、扩链反应和链终止反应，得到聚氨酯脲原液；2)将天然高分子丝素蛋白粉末在有机溶剂二甲基乙酰胺DMAC中进行研磨分散，得到丝素蛋白悬浮液；3)将所述聚氨酯脲原液、丝素蛋白悬浮液同时计量入静态混合器中混合均匀，形成氨纶共混纺丝液；4)将制备的氨纶共混纺丝液，通过干法纺丝系统，对纺丝液进行喷吐、拉伸成丝，并随着溶剂挥发、干燥，即得到具有吸湿放湿性能的聚氨酯弹性纤维。本发明制备的产品与常规聚氨酯弹性纤维相比，其吸湿放湿性能明显提高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有吸湿放湿性能的聚氨酯弹性纤维的制备方法，属于高分子 纺织材料及其制备技术领域。

背景技术

氨纶是一种软硬段交替的多嵌段共聚物，具有弹性恢复好、断裂伸长率高等优 点，可以用于制造各种泳衣、内衣、牛仔裤、弹性织带等。但由于氨纶不含亲水基 团，纤维表面光滑，导致其吸湿性能差，而其疏水性使其在吸湿性要求高的纺织领 域的应用受到了限制。

天然丝素蛋白来源于蚕丝，是一种天然的高分子，无毒、无刺激，具有良好的 生物相容性、生物可降解性，由其制成的服装不仅手感柔软，而且穿着舒适。同时， 丝素蛋白经过不同加工处理可得到不同的形态，如溶液、纤维、粉末、薄膜等。如 中国专利CN1560136A公开了一种用蚕丝制造丝素颗粒的方法，采用此方法可以制备 出纳米级丝素颗粒，平均粒度30～60nm。就其化学结构而言，丝素蛋白作为一种天 然高分子，含有羧基、氨基、羟基等多个极性基团，因而具有很好的吸水性能，在 改善其他合成高分子材料的亲水性方面有一定的应用。如中国专利CN102357347N公 开了一种改性聚丙烯腈膜的制备方法，该专利将成膜基体聚丙烯腈与含有亲水基团 的天然高分子丝素蛋白充分混匀制膜，所制备的膜亲水效果改善良好。

目前，合成纤维亲水改性的常用方法包括表面改性、接枝、共聚和共混等。接 枝和共聚的方法要经过复杂的化学反应，实现起来比较困难。而共混改性在工业上 比较容易实现。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种具有吸湿放湿性能的聚氨酯弹性纤维的 制备方法。该纤维是由聚氨酯脲聚合物和丝素蛋白粉末共混，然后经干法纺丝制备 而成，具有良好的吸湿放湿性能。

技术方案：本发明提供的一种具有吸湿放湿性能的聚氨酯弹性纤维的制备方法 包括如下几个步骤：

1)：以聚四氢呋喃醚二醇PTMG和二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯4,4’-MDI为基 本原料，先后经预聚反应、扩链反应和链终止反应，得到聚氨酯脲原液；

2)：将天然高分子丝素蛋白粉末在有机溶剂二甲基乙酰胺DMAC中进行研磨 分散，得到丝素蛋白悬浮液；

3)：将所述聚氨酯脲原液、丝素蛋白悬浮液同时计量入静态混合器中混合均匀， 形成氨纶共混纺丝液；

4)：将制备的氨纶共混纺丝液，通过干法纺丝系统，对纺丝液进行喷吐、拉伸 成丝，并随着溶剂挥发、干燥，即得到具有吸湿放湿性能的聚氨酯弹性纤维。

步骤2)中所述的丝素蛋白悬浮液的质量浓度为2％～15％，丝素蛋白粉末的粒度 小于1μm。

步骤3)中所述的氨纶共混纺丝液中的丝素蛋白粉末与聚氨酯脲聚合物的重量 比为5:95～20:80。

所述的氨纶共混纺丝液在40℃下表观粘度为3500～5000泊。

有益效果：本发明所制备的具有吸湿放湿性能的聚氨酯弹性纤维与现有纤维相 比，具有如下优点和效果：

(1)本发明所制备的产品具有良好的吸湿放湿性能，改变了传统氨纶纤维疏水 的特性。

(2)本发明采用天然高分子丝素蛋白粉末对聚氨酯脲原液改性，与人工合成的 吸水树脂类高聚物相比，具有来源广、材料简单易得、成本低廉和可降解等优点。

具体实施方式

下面用实例来详细描述本发明，但这些实例不得理解为任何意义上对本发明的 限制。

实施例1：

(1)将聚四氢呋喃醚二醇750克和二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯172克置于反应 器中，在86±2℃反应120min，得到异氰酸酯基封端的预聚物，再加入1.36Kg的 二甲基乙酰胺溶解预聚物形成溶液；然后边搅拌边向预聚物溶液中加入由2.3克1,2- 丙二胺、17克乙二胺、0.3克二乙胺溶解于713克二甲基乙酰胺中所形成的胺类混 合溶液，进行扩链反应和链终止反应，得到聚氨酯脲原液；

(2)研磨由100克丝素蛋白粉末、900克二甲基乙酰胺组成的混合物，使之成 为均匀的悬浮液；

(3)将聚氨酯脲原液、丝素蛋白悬浮液同时计量入静态混合器中混合均匀，形 成氨纶共混纺丝液，其中丝素蛋白粉末与聚氨酯脲聚合物的重量比为5:95；

(4)将制备的氨纶共混纺丝液，通过干法纺丝系统，对纺丝液进行喷吐、拉伸 成丝，随着溶剂挥发、干燥，即得到40D具有吸湿放湿性能的聚氨酯弹性纤维。

实施例2：

制备过程同实施例1，区别在于步骤(3)控制丝素蛋白粉末与聚氨酯脲聚合物 的重量比为10:90。

实施例3：

制备过程同实施例1，区别在于步骤(3)控制丝素蛋白粉末与聚氨酯脲聚合物 的重量比为20:80。

对比例1：

制备过程同实施例1，区别在于聚氨酯脲原液中不添加丝素蛋白粉末。

通过以上实施例和对比例,得到以下测试数据：

本发明的各种性能的测试方法。

1)氨纶纤维的吸湿放湿率：

将一定量的氨纶纤维试样于105℃烘干至恒重，迅速称量重量W₀；然后在20℃ ×65％RH(基于假定的温度和湿度条件接近于年均的室内环境)环境下放置24h后， 迅速称量重量W₁；再将样品转移到34℃×90％RH(基于假定的温度和湿度条件相 当于人在夏季期间穿衣时人体与衣服之间的温度与湿度)条件下放置30min后，迅 速称量重量W₂；称量W₂后，将样品在34℃×90％RH条件下放置24h后，迅速称 量重量W₃；再将样品转移到20℃×65％RH条件下放置30min后，迅速称量重量 W₄。按照下式计算吸湿放湿率：

吸湿率(％)＝[(W₂-W₁)/W₀]×100

放湿率(％)＝[(W₃-W₄)/W₀]×100

2)氨纶纤维的断裂强力、断裂伸长率：

用自动拉伸测试仪测量样品初始长度为50mm,拉伸速度为500mm/min下氨纶 丝的断裂强度及断裂伸长率。