CN108138388B - 具有改善的可着色性的聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有改善的可着色性的聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝及其制备方法。在本文中，向聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝添加0.1wt％‑20wt％的如下材料中的至少一种：含有电负性(鲍林标度)为1.2以上的碱土金属元素的材料、含有电负性(鲍林标度)为1.8以上的类金属元素的材料或含有电负性(鲍林标度)为1.5以上的后过渡金属元素的材料。因此，不仅可通过与活性染料共价键合来改善聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝在活性染料中的可着色性，还可预期到在织物(其中棉和聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝被编织在一起)中增加染色的色深的优点。
Description
技术领域
本发明涉及具有改善的可着色性的聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝及其制造方法，更具体而言，本发明涉及与活性染料具有改善的可着色性的聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝及其制造方法。
背景技术
具有弹性的聚氨酯纤维在纤维工业中被广泛使用。术语“氨纶(spandex)”纤维通常是指如下的弹性纤维：具体地，在纤维形成结构之间包含85％以上的聚氨酯键的合成纤维。
聚氨酯纤维一般通过以下制造：通过使作为具有高分子量的二醇化合物的多元醇与过量的二异氰酸酯化合物反应来进行初次聚合，以产生在多元醇的两端具有异氰酸酯基团的预聚物；以及通过将上述预聚物溶于适当溶剂中以产生溶液，然后向所述溶液中添加二胺类或二醇类扩链剂并使其反应来进行二次聚合。
取决于其最终用途，聚氨酯纤维可与各种纤维(例如亚克力(acryl)、羊毛、棉花和丝绸)组合使用，并且一般被用于弹性需求目的，例如内衣、泳装和长袜。
由于其固有弹性，聚氨酯纤维被活跃地用于各种目的，并且随着聚氨酯纤维的用途的扩展，向常规的聚氨酯纤维赋予新的附加性能已变得必要。迄今为止，已经开发了具有更加增强的耐热性和回弹性的多种类型的聚氨酯纤维，而近年来，对具有高热固性的聚氨酯纤维和具有改善的可着色性的聚氨酯纤维的需求持续增加。
聚氨酯纤维由于其可着色性差而通常具有问题。改善与酸性染料的可着色性的典型技术包括：使用丙烯酸染料增强剂或氨基甲酸乙酯类染料增强剂、或使用具有伯胺或仲胺的聚合物。
尽管通过上述技术可改善聚氨酯纤维与酸性染料的可着色性，但是通过与活性染料键合来改善聚氨酯纤维与活性染料的可着色性的常规技术并不存在。
发明内容
技术问题
因此，本发明旨在提供与活性染料具有改善的可着色性的聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝及其制造方法。
技术方案
因此，本发明提供了一种制造聚氨酯脲弹性丝的方法，所述方法包括：通过使多元醇和二异氰酸酯进行聚合以产生聚氨酯前体，然后溶解在溶剂中，制备预聚物溶液；通过将扩链剂和链终止剂溶解在溶剂中，制备胺溶液；通过使预聚物溶液和胺溶液经受搅拌和扩链反应，制备聚氨酯脲纺丝溶液；向聚氨酯脲纺丝溶液添加含有电负性(鲍林标度)为1.2以上的碱土金属元素的材料、含有电负性(鲍林标度)为1.8以上的类金属元素的材料以及含有电负性(鲍林标度)为1.5以上的后过渡金属元素的材料中的至少一种；以及对聚氨酯脲纺丝溶液进行纺丝和卷绕。
有益效果
聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝包含如下材料中的至少一种：含有电负性(鲍林标度)为1.2以上的碱土金属元素的材料、含有电负性(鲍林标度)为1.8以上的类金属元素的材料以及含有电负性(鲍林标度)为1.5以上的后过渡金属元素的材料，由此通过上述元素与活性染料之间的共价键合改善了聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝与活性染料的可着色性，此外，可预期到增加织物(其中棉和本发明的弹性丝被编织在一起)的染色的色深的优点。
具体实施方式
在下文中，将给出对本发明的详细描述。
本发明提出了一种聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝，所述弹性丝包含如下材料中的至少一种：含有电负性(鲍林标度)为1.2以上的碱土金属元素的材料、含有电负性(鲍林标度)为1.8以上的类金属元素的材料以及含有电负性(鲍林标度)为1.5以上的后过渡金属元素的材料。
在本发明中，含有电负性(鲍林标度)为1.2以上的碱土金属元素的材料的非限制性实例可包括氯化镁(MgCl2)、硝酸镁(Mg(NO3)2)等，含有电负性(鲍林标度)为1.8以上的类金属元素的材料的非限制性实例可包括四氯化硼(B2Cl4)、碘化硼(BI3)等。另外，含有电负性(鲍林标度)为1.5以上的后过渡金属元素的材料的非限制性实例可包括氟化铝(AlF3)、碘化铝(AlI3)等。在上面列出的包含碱土金属、类金属元素和后过渡元素的材料的实例中，优选地使用至少一种。
在本发明中，优选地以0.1wt％-20wt％的量添加如下材料中的至少一种：含有电负性(鲍林标度)为1.2以上的碱土金属元素的材料、含有电负性(鲍林标度)为1.8以上的类金属元素的材料以及含有电负性(鲍林标度)为1.5以上的后过渡金属元素的材料。如果包含碱土金属、类金属元素或后过渡金属元素的化合物的量小于0.1wt％，则不能预期与活性染料的可着色性的改善。另一方面，如果该化合物的量超过20wt％，则所得的弹性丝的性能可能严重劣化。
另外，在本发明中，为了防止归因于紫外光、大气烟雾和氨纶加工过程中涉及的热处理的聚氨酯脲的颜色和性能劣化，纺丝溶液可与空间位阻苯酚类化合物、苯并呋喃酮类化合物、氨基脲类化合物、苯并***类化合物、聚合的叔胺稳定剂等组合而被适当地添加。除了上述组分之外，为了减轻所述丝的黄变，还可进一步向本发明的氨纶纤维添加蓝色的颜料或染料，蓝色为黄色的互补色。
此外，除了上述组分之外，本发明的聚氨酯脲弹性丝可包含添加剂，例如二氧化钛、硬脂酸镁等。
实施例
将通过以下实施例和测试例给出对本发明的更好的理解，所述实施例和测试例仅用于说明，而不应被解释为限制本发明的范围。
实施例1
通过添加氯化镁(MgCl2)来生产氨纶，氯化镁为含有镁作为电负性(鲍林标度)为1.2-1.3的碱土金属元素的化合物。特别地，在氮气气氛中，在90℃下随着搅拌使8.9kg的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与37.5kg的聚四亚甲基醚二醇(PTMG，分子量1800)反应120min，以产生在其两端具有异氰酸酯的聚氨酯脲预聚物。将预聚物冷却至室温，然后添加75.4kg的二甲基乙酰胺溶剂，由此获得聚氨酯脲预聚物溶液。
随后，将0.87kg的乙二胺(作为扩链剂)和0.14kg的二乙胺(作为链终止剂)溶解在13.4kg的二甲基乙酰胺中，并在10℃以下将所得溶液添加至上述预聚物溶液，由此获得聚氨酯脲溶液。向聚氨酯脲溶液添加0.1wt％的氯化镁，并在45℃下混合60min。
此外，将聚氨酯脲溶液与如下混合，由此制备聚氨酯脲纺丝溶液：1.5wt％的三乙二醇-双-3-(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯(作为抗氧化剂)、4wt％的涂覆有1wt％磷酸三聚氰胺的水滑石(Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O)(作为无机耐氯剂)以及0.5wt％的二氧化钛(作为耐光剂)。
使由此获得的纺丝溶液以900m/min的速度经受干法纺丝，从而制造40旦尼尔3长丝(40denier 3filaments)的聚氨酯脲弹性丝。
实施例2
除了向实施例1的聚氨酯脲溶液添加10.0wt％的碘化硼(BI3)(其为含有硼作为电负性(鲍林标度)为1.9-2.0的类金属元素的化合物)之外，以与实施例1相同的方式制造聚氨酯脲弹性丝。
实施例3
除了向实施例1的聚氨酯脲溶液添加20.0wt％的氟化铝(AlF3)(其为含有铝作为电负性(鲍林标度)为1.5-1.6的后过渡金属元素的化合物)之外，以与实施例1相同的方式制造聚氨酯脲弹性丝。
比较例1
除了未添加氯化镁(MgCl2)之外，以与实施例1相同的方式制造聚氨酯脲弹性丝。
比较例2
除了添加21.0wt％的氯化镁(MgCl2)之外，以与实施例1相同的方式制造聚氨酯脲弹性丝。
测试例
将各实施例和比较例的氨纶用蓝色的活性染料染色，然后基于亮度(L*)值对可着色性的程度(色深)进行测量，并对其进行比较和评价。
其评价结果示于下表1中。
通过使用分光光度计测量所述丝的反射率，然后将其代入CIE Lab色差方程中来确定可着色性的程度L*。
表1
| 添加剂 | 添加量 | L*值 | 纺丝可加工性 | |
| 实施例1 | MgCl<sub>2</sub> | 0.1wt％ | 81 | 良好 |
| 实施例2 | BI<sub>3</sub> | 10.0wt％ | 51 | 良好 |
| 实施例3 | AlF<sub>3</sub> | 20.0wt％ | 39 | 良好 |
| 比较例1 | - | 未添加 | 88 | 良好 |
| 比较例2 | MgCl<sub>2</sub> | 21.0wt％ | 37 | 差 |
※L*：L*a*b*颜色值的L*表示亮度，并且用相同的染料染色时，颜色越深，L*越低。
从测试结果可明显看出，与比较例相比，本发明的实施例显示出非常优越的可着色性。另外，就其量而言证实了根据本发明的如下材料中的至少一种具有重要意义：含有电负性(鲍林标度)为1.2以上的碱土金属元素的材料、含有电负性(鲍林标度)为1.8以上的类金属元素的材料以及含有电负性(鲍林标度)为1.5以上的后过渡金属元素的材料。
在比较例2中，氯化镁(MgCl2)(其为含有镁作为电负性(鲍林标度)为1.2以上的碱土金属元素的化合物)的过量添加导致在纺丝期间的可加工性差以及劣化的性能，不能作为弹性丝被应用。
Claims (2)
1.包含在聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝中的如下材料中的至少一种用于改善所述聚氨酯或聚氨酯脲弹性丝与活性染料的可着色性的用途：含有电负性鲍林标度为1.2以上的碱土金属元素的材料，所述含有电负性鲍林标度为1.2以上的碱土金属元素的材料为氯化镁或硝酸镁；含有电负性鲍林标度为1.8以上的类金属元素的材料，所述含有电负性鲍林标度为1.8以上的类金属元素的材料为四氯化硼或碘化硼；以及含有电负性鲍林标度为1.5以上的后过渡金属元素的材料，所述含有电负性鲍林标度为1.5以上的后过渡金属元素的材料为氟化铝或碘化铝。
2.如权利要求1所述的用途，其中，以0.1wt%-20wt%的量添加如下材料中的至少一种：含有电负性鲍林标度为1.2以上的碱土金属元素的材料、含有电负性鲍林标度为1.8以上的类金属元素的材料以及含有电负性鲍林标度为1.5以上的后过渡金属元素的材料。
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