[發明專利]一種納米凹凸棒土改性聚氨酯彈性纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201010001009.6
• 申請日: 2010-01-18
• 公開（公告）號: CN102127827A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 楊從登;陳大俊;席青;徐寧;梁紅軍;李建通;吳國華;吳建儒
• 申請（專利權）人: 浙江華峰氨綸股份有限公司;東華大學
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;C08G18/48;C08K9/00;C08K3/34
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技術領域

本發明屬于高分子材料自造領域，特別涉及一種納米凹凸棒土改性聚氨酯彈性纖維的原位制備方法。本發明制造的聚氨酯彈性纖維具有較好的熱穩定性和力學性能。

背景技術

聚氨酯彈性纖維在常溫下具有比重輕、斷裂強度高、斷裂伸長高、彈性高和彈性回復好等諸多優點。但隨著聚氨酯彈性纖維使用和應用范圍的逐漸變廣，對聚氨酯彈性纖維的力學性能越來越高，氨綸絲用于制作鬃絲、降落傘綢、繩索、濾布等，對氨綸絲的力學性能均有較高的要求，而一些普通氨綸絲已經較難達到要求。而且當氨綸與聚酯纖維一起織造或針織紡織品在染色時，需要在190℃左右高溫下定型和在130℃左右的溫度下長時間染色或改色處理，而聚氨酯彈性纖維其熱穩定性差，使其聚氨酯彈性纖維的物理性能嚴重受到破壞，纖維發生斷裂。鑒于此，聚氨酯彈性纖維的使用受到很大的限制，因此，近年來，諸多國內外公司、科研院所從事對氨綸力學性能和熱穩定性的研究。

中國專利CN03153706.5公開使用層狀納米復合材料插層來增強聚氨酯彈性纖維力學性能的方法，中國專利200410009599.1公開使用稀土元素通過配位鍵與聚氨酯纖維分子基質結合來提高其力學性能，但這兩方法無法提高其熱穩定性。美國專利US?5879799和日本專利JP?782608；JP?08020625；JP08176268等均公開了使用各種摩爾比的2，4-MDI和4，4-MDI復合異氰酸酯生產聚氨酯彈性纖維，以提高其熱穩定性，但這種方法無法提高彈性纖維的力學性能。中國專利CN?01109463報道了一種制備納米蒙脫土復合物的方法，提高熱穩定性和力學性能，但未說明該產品應用在聚氨酯彈性纖維的情況。中國專利CN?1687173和CN16933550分別公開了利用二元胺改性蒙脫土和季銨鹽蒙脫土添加到氨綸紡絲原液中，改性生產高力學性能和高熱穩定的氨綸。但由于蒙脫土是片層狀結構，對紡絲溶液的可紡性會產生不良影響。

納米凹凸棒土又名坡縷石或坡縷縞石，是一種層鏈狀結構的含水富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物。納米凹凸棒粘土晶體形狀為棒狀或纖維狀，長0.15μm～5μm，直徑0.01μm～0.1μm。納米凹凸棒具有獨特的分散、耐鹽堿等膠體性質和較高的吸附脫色能力，具有一定的可塑性和粘結力，使其在各行各業得到廣泛應用。數十年來，納米凹凸棒粘土已在石油化工、日用化工、精細化工、食品加工、新型建材、環保、輕紡、催化劑、飼料、農藥等領域得到了廣泛的應用。目前，納米凹凸棒土作為一種硅酸鹽粘土，引起了學者的注意，把它作為填充劑以減少聚合物材料的消耗和作為在一些結晶聚合物的成核劑。(Peng?ZQ，Chen?DJ.Study?on?thenonisothermal?crystallization?behavior?of?poly(vinyl?alcoh-ol)/attapulgitenanocompositesby?DSC?analysis.J?Polym?Sci?B?Polym?Phys.2006；44：534-540)。

而目前為止，使用納米凹凸棒粘土改性氨綸的技術尚未報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，通過原位聚合方法制備了納米凹凸棒土改性聚氨酯彈性纖維，其特征在于該發明所述的納米凹凸棒土為棒狀結構，可以均勻的分散在聚氨酯彈性纖維中，呈納米尺寸分布。本發明制造的聚氨酯彈性纖維不僅具有高熱穩定性，還有較好的力學性能。

一種納米凹凸棒土改性聚氨酯彈性纖維的原位制備方法，包括以下步驟：

1納米凹凸棒原土經過濾、溶解、攪拌、靜置、再攪拌、再過濾、研磨和烘干處理，然后加到以N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的溶劑中，混合物在超聲波振蕩器中超聲處理1～5小時，使納米凹凸棒土在溶劑中呈絮狀分散，形成納米凹凸棒土的分散液。

2將納米凹凸棒土溶液加入到以用DMAC為溶劑的低聚二元醇和反應控制劑a的混合溶液中，通過轉速為1000～3000轉的攪拌器高速攪拌分散形成穩定均勻的膠體，然后向溶液中加入二異氰酸酯，控制溫度反應一定時間，制備得到預聚體溶液；

所述的納米凹凸棒土直徑10-100nm，長度為300-900nm。

所述的納米凹凸棒土在聚氨酯彈性纖維的質量百分比為0.1％-4％。

所述低聚二元醇是數均分子量為1800～4000的聚四氫呋喃醚二醇；

所述的反應控制劑a為正丁醇，添加量相當于0～0.45wt％低聚二元醇的量；

所述二異氰酸酯為4，4二苯基甲烷二異氰酸酯；

所述的反應溫度38～50℃；

所述的反應時間60～180min；