一种高柔顺性弹性聚氨酯纤维及其制备工艺的制作方法

本申请属于氨纶制备，具体而言，涉及一种高柔顺性弹性聚氨酯纤维及其制备工艺。

背景技术：

1、氨纶纤维是一种具备优异弹性的高分子纤维材料，凭借优良的伸缩性、回弹性广泛应用于紧身服饰、运动面料、家纺弹性辅料等领域。随着纺织行业对穿着舒适性要求的提高，高端氨纶品类中高柔顺性、低应力的软氨纶纤维需求日益增长。软氨纶纤维在低伸长率条件下具有较低的拉伸应力，可有效降低织物对人体的束缚感，提升贴身服饰的穿着舒适度。然而，软氨纶纤维的制备对聚合工艺的精度控制提出了更高的要求，纤维的柔顺性与聚合液的分子量及其分布、聚合物链结构及纺丝原液粘度密切相关。

2、现有氨纶干法纺丝工艺中，聚合体系粘度控制存在显著的技术瓶颈。一方面，传统工艺中扩链反应的粘度控制主要依赖操作经验，通过监测粘度变化手动调整扩链剂和终止剂的加入量及配比，容易导致聚合液粘度波动范围大。粘度过高时，纺丝原液流动性不足，挤出压力升高，易出现断丝、毛丝、纤度不均等缺陷；粘度过低时，纺丝液流动性过大，丝条成形困难，同样影响纺丝作业性和产品合格率。另一方面，聚合液粘度的波动直接导致纤维内部分子链取向度和硬段微相分离程度的差异，进而造成纤维拉伸应力的批次间不一致，难以满足软氨纶纤维对低应力和高批次稳定性的要求。

3、此外，不同批次多元醇原料的分子量分布差异对聚合体系粘度的影响十分显著。在现有工艺中，由于缺乏有效的粘度控制机制，原料分子量分布的波动在扩链反应和熟化过程中被放大，导致相同工艺参数下不同批次原料的熟化后粘度出现大幅偏离，制约了生产的连续性和产品品质的一致性。

4、因此，有必要提供一种能够高效控制聚合体系粘度、提升原料适配性，并制得高柔性、低应力氨纶纤维的制备工艺。

技术实现思路

1、本申请所要解决的技术问题是：提供一种高柔顺性弹性聚氨酯纤维及其制备工艺，制备高柔性、低应力、批次稳定性优异的高柔顺性弹性纤维，解决现有氨纶制备工艺聚合粘度波动大、原料适配性差、成品柔性不足的技术短板。

2、为了实现上述技术效果，本申请提供了一种高柔顺性弹性聚氨酯纤维的制备工艺，包括：

3、将数均分子量≥1800的聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚酯聚醚型多元醇中的一种或多种与二异氰酸酯按照摩尔比1.55～2.2:1混合进行预聚合反应，反应物用非质子性极性溶剂溶解后制得预聚物溶液；向所述预聚物溶液中加入混合胺溶液对所述预聚物溶液进行扩链反应和链终止反应，扩链反应至聚合物粘度达到3000～5000p时终止，得到浓度为29%～36%的聚合液；对所述聚合液进行熟化，控制熟化后的聚合液粘度为6000～9000p；将熟化后的聚合液经干法纺丝制得高柔顺氨纶纤维。

4、优选地，所述扩链反应中端氨基与异氰酸酯基的摩尔比即a/n比为1.01～1.20；

5、进一步优选地，所述a/n比为1.03～1.07。

6、优选地，所述混合胺溶液由扩链剂和链终止剂以及稳定剂组成；

7、所述扩链剂包括：乙二胺、1,3丙二胺、1,2丙二胺、2-甲基戊二胺、1,4-亚环己基二胺、乙醇胺中的一种或多种；终止剂：二乙胺、二异丙胺、二异丁胺、环己胺、正己胺、正丁胺中的一种或多种；稳定剂为二乙烯三胺（deta）、三乙烯四胺（teta）或四乙烯五胺（tepa）中的一种。

8、优选地，所述混合胺中扩链剂和终止剂摩尔比为5～10:1；

9、进一步优选地，所述扩链剂和终止剂摩尔比为6.5-～8:1。

10、所述稳定剂添加量按氨纶成品质量计，添加量为30～150ppm。

11、优选地，所述熟化步骤中，控制熟化储罐夹套温度为20～60℃，熟化时间为18～24h。

12、优选地，在所述对扩链后的聚合液进行熟化之前，还包括：向聚合液中加入助剂，搅拌1-6h；所述助剂包括防变黄剂、消光剂、抗氧化剂、硬脂酸镁中的一种或多种。

13、优选地，所述聚醚多元醇包括：聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、聚氧乙烯醚二醇中的一种或多种；

14、所述聚酯多元醇包括：聚己二酸乙二酯二醇（pea）、聚己二酸丁二酯二醇（pba）、聚己二酸己二酯二醇（pha）中的一种或多种；

15、所述聚酯聚醚型多元醇包括：聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇中的一种或多种；

16、本申请还提供一种高柔顺性弹性聚氨酯纤维，采用上述任一项制备工艺制得。

17、本申请的有益效果在于：

18、1. 本申请提供的方案通过对扩链终点粘度与熟化后原液粘度的两级锚定，将聚合原液粘度稳定在目标区间，避免了因粘度过高导致的分子链刚性增加及应力升高，提升可纺性及纺丝稳定性，提高产品合格率。

19、2. 本申请提供的方案通过扩链剂和终止剂摩尔比的限定控制链延伸与终止的比例，将扩链终点粘度收敛于目标区间，配合熟化阶段的恒温控制抑制残余nco与胺基的过度反应速率，有利于减缓不同批次多元醇原料分子量分布差异引发的粘度异常增长，降低对原料品质的过度依赖，提升批次间的工艺适配性与生产连续性。

20、3. 本申请制得的高柔顺氨纶纤维具有低拉伸应力特性，满足高端柔性弹性面料的使用需求。

1.一种高柔顺性弹性聚氨酯纤维的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述扩链反应中端氨基与异氰酸酯基的摩尔比为1.01～1.20。

3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述扩链反应中端氨基与异氰酸酯基的摩尔比为1.03～1.07。

4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述聚醚多元醇包括：聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、聚氧乙烯醚二醇中的一种或多种；

5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述混合胺溶液由扩链剂和链终止剂以及稳定剂组成；

6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述混合胺中扩链剂与终止剂摩尔比为5～10:1。

7.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述稳定剂添加量按氨纶成品质量计，添加量为30～150ppm。

8.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述熟化步骤中，控制熟化储罐夹套温度为20～60℃，熟化时间为18～24h。

9.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在对扩链后的聚合液进行熟化之前，还包括：

10.一种高柔顺性弹性聚氨酯纤维，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项的制备工艺制得。