阅读说明：本技术 一种表面处理的聚氨酯弹性纤维的制备方法 (A kind of preparation method of the polyurethane elastomeric fiber of surface treatment ) 是由 薛士壮 晋中成 杨晓印 钱锦 刘珊珊 肖华 刘刚 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种表面处理的聚氨酯弹性纤维的制备方法,该制备方法包括以下步骤：1)聚合：采用溶液聚合法制备聚氨酯脲纺丝液；2)制备涂覆组合物：将稳定剂、阴离子表面活性与纤维用油剂均匀混合；3)纺丝及成型：采用干法纺丝技术将步骤1)中所述的聚氨酯脲纺丝液拉伸成丝,后经上油、牵伸工序将步骤2)中所述的组合物涂覆在纤维表面,经卷绕机卷绕后形成卷装的聚氨酯弹性纤维。相对于未经处理的聚氨酯弹性纤维,所述的表面处理后的聚氨酯弹性纤维具有低摩擦系数、稳定的摩擦阻力及良好的退绕解舒性。(The present invention relates to a kind of preparation method of the polyurethane elastomeric fiber of surface treatment, 1) preparation method is the following steps are included: polymerize: preparing polyurethane-urea spinning solution using solution polymerization process；2) it prepares application composition: stabilizer, anion surface active is uniformly mixed with Finish for fiber；3) polyurethane-urea spinning solution described in step 1) spinning and molding: is drawn by silk using dry spinning technology, by oil, composition described in step 2) is coated in fiber surface by drafting process, the polyurethane elastomeric fiber of package is formed after rolled machine winding.Relative to untreated polyurethane elastomeric fiber, the polyurethane elastomeric fiber after the surface treatment has low-friction coefficient, stable frictional resistance and good unwinding easy zbility.)

一种表面处理的聚氨酯弹性纤维的制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种聚氨酯弹性纤维，所述纤维至 少部分用液态复合稳定剂进行表面处理及其制备方法。相对于未经处理的聚氨酯弹性纤 维，表面处理后的纤维具有低摩擦系数、稳定的摩擦阻力、良好的退绕解舒性及优异的加工稳定性。

背景技术

聚氨酯弹性纤维是一种软硬段交替的多嵌段共聚物，具有优异的拉伸性能和回弹性 能。通常与涤纶、锦纶、棉、粘胶纤维等交织使用，广泛的应用在内衣、短袜、泳衣、 连裤袜、运动衣及紧身衣等服装面料领域。

聚氨酯弹性纤维与其他合成纤维或天然纤维包覆后交织过程，会与导丝轮、导丝器、 导丝针及织针等产生摩擦。在这个工序中，如果纤维表面的摩擦系数过大，织造设备与纤维之间的过大摩擦力会对纤维表面造成损伤，严重的会引起断丝、分丝等现象。此外， 纤维在织造过程中的摩擦力突变也会引起断丝及织物表面上出现条纹，影响加工的稳定 性。

与非弹性纤维相比，聚氨酯弹性纤维显示出一定的粘性，这种粘性会导致纤维长丝 之间相互粘连。当聚氨酯弹性纤维长丝卷绕在纸管上时，这种粘性就会成为特别严重的问题。纤维长丝之间的相互挤压力，特别是在纸管底部时，会导致相邻长丝间的粘连更 加严重，底部的长丝无法从纸管上正常退绕下来，造成底部纤维长丝的浪费。

针对聚氨酯弹性纤维的表面摩擦性及纤维长丝之间的防粘性，目前相关专利文献报 道的技术方案主要采用在聚氨酯脲纺丝原液中添加无机纳米粒子或防粘有机化合物。专 利CN1926268A公开了一种聚氨酯弹性纤维及其制造方法，通过在纺丝原液中添加无机化 合物粒子及控制纤维表面的形貌特征，达到降低纤维摩擦、实现纤维具有特定的摩擦性能及优良加工稳定性的目的，但无机化合物粒子在聚氨酯脲溶液中的分散状态会影响过滤器及组件喷丝板的压力。专利CN102362020A通过在聚氨酯脲纺丝液中添加纤维素酯类物质来提高产品的防粘性和退绕均一性，但是会降低纤维的断裂强力，同时纤维素酯在 聚氨酯脲原液中的溶解分散需要一定的时间。专利CN108138373A公布了具有优异退绕性 的聚氨酯脲弹性纱线及其制备方法，通过控制弹性纱线的截面异形度，实现纤维花生状 截面，从而改善了纱线的退绕性及后期处理中的编织操作性，但由于有机溶剂在高温甬 道里挥发的不均一性而导致纤维的截面很难实现稳定的控制。

因此，目前关于聚氨酯弹性纤维长丝表面的摩擦性及纤维在卷装上退绕性的研究大 多集中在对纺丝原液的共混改性方面，而对于纺丝液拉伸成丝后、卷绕成型前的研究较少。本发明的目的在于通过一种纤维表面处理技术，提供一种具有低摩擦系数、稳定摩 擦阻力及良好的退绕解舒性和加工稳定性的聚氨酯弹性纤维。

发明内容

技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供了一种表面处理的聚氨酯弹性纤维的 制备方法。更详细的讲，目的在于提供一种方便的聚氨酯弹性纤维表面处理技术，经处理的纤维表面具有低摩擦系数、稳定的织造摩擦力及良好的退绕解舒性。该聚氨酯弹性 纤维在织造时具有断丝少、张力波动小及加工稳定的优点。

技术方案：为实现上述目的，本发明所述的表面处理的聚氨酯弹性纤维的制备方法 采用的技术方案如下，

1)聚合：将聚四氢呋喃醚二醇PTMG、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI和小分子 胺混合溶液经聚合反应后制备聚氨酯脲纺丝液；

2)制备涂覆组合物：将稳定剂、阴离子表面活性剂及纤维用油剂均匀混合，形成涂覆组合物；

3)纺丝及成型：将步骤1)中制备的聚氨酯脲纺丝液采用干法纺丝技术拉伸成纤维丝，后经上油、牵伸工序将步骤2)中所述的涂覆组合物涂覆在纤维丝表面，经卷绕机 卷绕后形成卷装的表面处理的聚氨酯弹性纤维。

其中，

步骤1)中所述的聚氨酯脲纺丝液由以下原料按重量配比制得：

聚四氢呋喃醚二醇 78.5％～80％

4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯 17％～20％

小分子胺 1.5％～3％。

步骤2)中所述的涂覆组合物中稳定剂的质量百分含量为1％～10％，阴离子表面活 性剂的质量百分含量为0.2％～2％。

步骤2)中所述稳定剂为透明液态复合稳定剂。

步骤2)中所述稳定剂为钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂或钾锌复合稳定剂中的一种或二种及以上的混合物。

步骤2)中所述阴离子表面活性剂为琥珀酸二异辛酯磺酸钠。

步骤3)中的纤维在上油、牵伸过程中的上油率为2％～6％。

有益效果：本发明通过表面处理技术对聚氨酯弹性纤维表面进行处理，工艺操作简 单可行；能够避免共混改性技术对纤维物理性能的损伤，降低纤维表面的摩擦系数、实现稳定的摩擦阻力、退绕解舒性及良好的加工稳定性。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明的技术方 案进行清楚、完整的描述，但这些实施例不得理解为任何意义上的对本发明的限制。

实施例1：

(1)聚氨酯脲纺丝液制备

聚四氢呋喃醚二醇PTMG(分子量1810)310.09Kg和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯59.02Kg，在80℃下反应2h生成异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚物，再加入459.8kg的 N,N-二甲基乙酰胺溶剂，使预聚物在极性溶剂中溶解。然后，加入含有5.136Kg的乙二 胺、0.704Kg的丙二胺和1.068Kg的二乙胺的N,N-二甲基乙酰胺溶液进行扩链反应和链 终止反应；再加入消光剂、防黄变剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂等形成聚氨酯脲溶液； 溶液熟化后制得聚氨酯脲纺丝原液，40℃下表观粘度为4500poise。

(2)涂覆组合物制备

将钙锌复合稳定剂和阴离子表面活性剂琥珀酸二异辛酯磺酸钠溶解分散在纤维用 油剂中，其中钙锌复合稳定剂的质量百分比为1％，阴离子表面活性剂琥珀酸二异辛酯磺酸钠的质量百分比为0.2％。

(3)纺丝及成型

将聚氨酯脲纺丝原液，在纺速900m/min、热风温度260℃条件下进行干法纺丝，在原液拉伸成丝后、纤维在被卷取成卷装前，聚氨酯弹性纤维牵伸通过涂覆组合物，然后 再卷取到纸管上，得到44dtex/3孔长丝的聚氨酯弹性纤维的卷装，其中上油率控制在6％。

实施例2：

制备方法同实施例1，区别在于涂覆组合物由钡锌复合稳定剂、阴离子表面活性剂琥珀酸二异辛酯磺酸钠和纤维用油剂组成，其中钡锌复合稳定剂的质量百分比为5％， 离子表面活性剂琥珀酸二异辛酯磺酸钠的质量百分比为1.0％；纺丝及成型工序中上油 率控制在4％。

实施例3：

制备方法同实施例1，区别在于涂覆组合物由钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂、阴离子表面活性剂琥珀酸二异辛酯磺酸钠和纤维用油剂组成，其中2种混合的复合稳定 剂的质量百分比为8％，阴离子表面活性剂琥珀酸二异辛酯磺酸钠的质量百分比为1.5％； 纺丝及成型工序中上油率控制在3％。

实施例4：

制备方法同实施例1，区别在于涂覆组合物由钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂、钾锌复合稳定剂、阴离子表面活性剂琥珀酸二异辛酯磺酸钠和纤维用油剂组成，其中3 种混合的复合稳定剂的质量百分比为10％，阴离子表面活性剂琥珀酸二异辛酯磺酸钠的 质量百分比为2％；纺丝及成型工序中上油率控制在2％。

对比例:

制备方法同实施例1，区别在于涂覆物中没有添加复合稳定剂及阴离子表面活性剂， 纺丝及成型工序中，聚氨酯弹性纤维牵伸过程中仅通过纤维用纺丝油剂，其中上油率控 制6％。

将以上各实施例和对比例的成分组成表示在表1中，得到的聚氨酯弹性纤维的摩擦 系数和退绕性能表示在表2中。

在下面的实施例和对比例中提到的氨纶纤维的性质按下面的方式进行测量

(1)摩擦系数测量

当测量摩擦系数时，在聚氨酯弹性纤维(Spandex)的一端加载 2g的负荷(W₁)，经第一滑轮1引导，通过与纤维成直角的陶瓷摩擦器2后经过张力计3， 然后再经过第二滑轮4后进行卷绕。实验控制以20cm/mim的速度使聚氨酯弹性纤维移 动。此时，加载在纤维上的张力计记载纤维移动过程中的张力值(T₂)。纤维和陶瓷摩擦 器之间的摩擦系数(μs)可以由下式计算：

μs＝ln(T₂/T₁)/(π/2)

其中T₁为纤维加载的负荷重量，T₂为纤维运行过程中的张力值。

(2)退绕性能测量

利用电子恒定张力传送系统，在恒定的输入速度10m/min的条件下，记录聚氨酯弹性纤维丝之间发生粘连时的输出速度，以输出速度与输入速度比来表示聚氨酯弹性纤维的退绕性，该比值越小，表明纤维的退绕性越好。

表1.实施例和对比例组成

表2聚氨酯弹性纤维的摩擦系数及退绕性