熔纺热塑性聚氨酯纤维的制作方法

背景技术：

1、在服装市场中，对可拉伸但保持形状和贴合性的织物的兴趣日益增加。热塑性聚氨酯(“tpu”)纤维显示出提供拉伸和贴合特性的巨大潜力，但具有一些缺点。许多聚氨酯纤维是通过涉及将反应性成分溶解在溶剂中的干纺方法来制备的。此类纤维通常具有良好的耐热性，但是干纺方法昂贵、耗时，并且涉及挥发性溶剂的使用，从而造成环境问题。纤维熔纺具有制造优势，但并非所有tpu都适于在熔纺条件下形成纤维。此外，可熔纺成纤维的现有技术tpu不具有允许它们经受某些染色条件的耐热性。这使得难以将熔纺tpu纤维与其他常见的合成纤维或天然纤维组合，因为tpu纤维在暴露于染色条件之后可能失去其拉伸和回复特性。

2、因此，期望拥有具有良好拉伸和回复特性，但可在分散染色条件下(例如，在约130℃至135℃的温度下)染色的熔纺tpu纤维。还期望拥有由tpu纤维单独或与其他纤维材料组合制成的织物，以提供可染色并具有期望特性的织物。

3、此外，废料或用过的织物的回收是越来越受关注的领域。期望拥有回收织物材料以制备其他制品的方法。

技术实现思路

1、在一个实施方案中，本发明是一种熔纺纤维，其中纤维包含热塑性聚氨酯组合物和异氰酸酯官能交联剂。纤维中使用的热塑性聚氨酯组合物包含以下物质的反应产物：(i)多元醇组分，该多元醇组分包含衍生自己内酯单体和聚(四亚甲基醚二醇)的共聚物二醇或由该共聚物二醇组成，(ii)羟基封端扩链剂组分，和(iii)第一二异氰酸酯组分。

2、在另一个实施方案中，本发明包括一种用于制备热塑性聚氨酯的方法，该方法具有以下步骤：(a)制备反应性热塑性聚氨酯组合物，其为以下物质的反应产物：(a)多元醇组分，其中该多元醇组分包含衍生自己内酯单体和聚(四亚甲基醚二醇)的共聚物二醇，(b)包含1,4-双(β-羟基乙氧基)苯的扩链剂组分；和(c)二异氰酸酯；(2)干燥反应性热塑性聚氨酯组合物；(3)使反应性热塑性聚氨酯组合物在挤出机中熔融；(4)将异氰酸酯官能预聚物添加到挤出机中；(5)在挤出机中混合反应性热塑性聚氨酯组合物和异氰酸酯官能预聚物以形成交联热塑性聚氨酯聚合物；(6)将交联热塑性聚氨酯聚合物进料到至少一个喷丝头以产生熔纺纤维；(7)冷却熔纺纤维；以及(8)将熔纺纤维卷绕到线轴上。

3、在又一个实施方案中，本发明提供了一种织物，该织物包含第一纤维组分和第二纤维组分，该第一纤维组分包含具有根据astm d2256测量的10％至75％极限伸长率的硬纱，例如聚酯纤维，并且该第二纤维组分包含具有根据astm d2731测量的至少300％极限伸长率的熔纺热塑性聚氨酯长丝，其中该第一纤维组分和该第二纤维组分针织在一起以形成该织物，并且其中该织物使用分散染色条件来染色。

4、在另一个实施方案中，本发明提供了一种回收本文制备的织物以制备其他制品的方法。

5、下文更详细地描述了这些各种实施方案。

技术特征：

1.一种熔纺纤维，所述熔纺纤维包含：

2.根据权利要求1所述的熔纺纤维，其中所述共聚物二醇包含50重量％己内酯单体多元醇和50重量％聚(四亚甲基醚二醇)的反应产物。

3.根据权利要求1或2所述的熔纺纤维，其中所述共聚物具有通过端基分析测量的约2000道尔顿的数均分子量。

4.根据任一项前述权利要求所述的熔纺纤维，其中所述扩链剂组分包含1,4-双(β-羟基乙氧基)苯或由1,4-双(β-羟基乙氧基)苯组成。

5.根据权利要求4所述的熔纺纤维，其中所述扩链剂组分还包含共扩链剂。

6.根据权利要求5所述的熔纺纤维，其中所述共扩链剂选自乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、2,2-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]丙烷、六亚甲基二醇、庚二醇、壬二醇、十二烷二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、乙二胺、丁二胺、六亚甲基二胺、羟乙基间苯二酚以及它们的混合物。

7.根据任一项前述权利要求所述的熔纺纤维，其中所述第一二异氰酸酯组分包含芳族二异氰酸酯或由芳族二异氰酸酯组成。

8.根据权利要求7所述的熔纺纤维，其中所述第一二异氰酸酯组分包含4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯或由4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯组成。

9.根据任一项前述权利要求所述的熔纺纤维，其中所述热塑性聚氨酯组合物含有50重量％至80重量％或60重量％至80重量％或70重量％至80重量％的所述多元醇组分。

10.根据任一项前述权利要求所述的熔纺纤维，其中所述热塑性聚氨酯组合物含有5重量％至25重量％或5重量％至15重量％或5重量％至10重量％的所述扩链剂组分。

11.根据任一项前述权利要求所述的熔纺纤维，其中所述热塑性聚氨酯组合物含有15重量％至30重量％或15重量％至25重量％或15重量％至20重量％的所述第一二异氰酸酯。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的熔纺纤维，其中所述异氰酸酯官能预聚物交联剂包含聚(四亚甲基醚二醇)和第二二异氰酸酯组分的反应产物或由所述反应产物组成。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的熔纺纤维，其中所述异氰酸酯官能预聚物交联剂包含己二酸新戊二醇酯和第二二异氰酸酯组分的反应产物或由所述反应产物组成。

14.根据权利要求12或13所述的熔纺纤维，其中所述第二二异氰酸酯组分包含芳族二异氰酸酯。

15.根据权利要求14所述的熔纺纤维，其中所述第二二异氰酸酯组分包含4,4′-亚甲基双(异氰酸苯酯)或由4,4′-亚甲基双(异氰酸苯酯)组成。

16.根据权利要求12或13所述的熔纺纤维，其中所述第二二异氰酸酯组分包含脂族二异氰酸酯。

17.根据权利要求16所述的熔纺纤维，其中所述第二二异氰酸酯组分包含二环己基甲烷-4,4′-二异氰酸酯或由二环己基甲烷-4,4′-二异氰酸酯组成。

18.一种熔纺热塑性聚氨酯纤维，所述熔纺热塑性聚氨酯纤维包含以下物质的反应产物：

19.根据权利要求18所述的熔纺热塑性聚氨酯纤维，其中所述共聚物二醇包含50重量％己内酯单体多元醇和50重量％聚(四亚甲基醚二醇)的反应产物。

20.根据权利要求18或19所述的熔纺热塑性聚氨酯纤维，其中所述第一二异氰酸酯组分包含芳族二异氰酸酯或由芳族二异氰酸酯组成。

21.根据权利要求20所述的熔纺热塑性聚氨酯纤维，其中所述第一二异氰酸酯组分包含4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯或由4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯组成。

22.根据权利要求18至21中任一项所述的熔纺热塑性聚氨酯纤维，其中所述热塑性聚氨酯组合物含有50重量％至80重量％或60重量％至80重量％或70重量％至80重量％的所述多元醇组分。

23.根据权利要求18至22中任一项所述的熔纺热塑性聚氨酯纤维，其中所述热塑性聚氨酯组合物含有5重量％至25重量％或5重量％至15重量％或5重量％至10重量％的所述扩链剂组分。

24.根据权利要求18至23中任一项所述的熔纺热塑性聚氨酯纤维，其中所述热塑性聚氨酯组合物含有15重量％至30重量％或15重量％至25重量％或15重量％至20重量％的所述第一二异氰酸酯。

25.根据权利要求18至24中任一项所述的熔纺热塑性聚氨酯纤维，其中所述异氰酸酯官能预聚物交联剂包含聚(四亚甲基醚二醇)和第二二异氰酸酯组分的反应产物或由所述反应产物组成。

26.根据权利要求18至24中任一项所述的熔纺热塑性聚氨酯纤维，其中所述异氰酸酯官能预聚物交联剂包含己二酸新戊二醇酯和第二二异氰酸酯组分的反应产物或由所述反应产物组成。

27.根据权利要求25或26所述的熔纺热塑性聚氨酯纤维，其中所述第二二异氰酸酯组分包含芳族二异氰酸酯。

28.根据权利要求27所述的熔纺热塑性聚氨酯纤维，其中所述第二二异氰酸酯组分包含4,4′-亚甲基双(异氰酸苯酯)或由4,4′-亚甲基双(异氰酸苯酯)组成。

29.根据权利要求25或26所述的熔纺热塑性聚氨酯纤维，其中所述第二二异氰酸酯组分包含脂族二异氰酸酯。

30.根据权利要求29所述的熔纺热塑性聚氨酯纤维，其中所述第二二异氰酸酯组分包含二环己基甲烷-4,4′-二异氰酸酯或由二环己基甲烷-4,4′-二异氰酸酯组成。

31.一种制备热塑性聚氨酯纤维的方法，所述方法包括以下步骤：

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述共聚物二醇包含50重量％己内酯单体多元醇和50重量％聚(四亚甲基醚二醇)的反应产物。

33.根据权利要求31或32所述的方法，其中所述热塑性聚氨酯纤维具有由气体渗透色谱法测量的300,000至450,000的重均分子量。

34.根据权利要求31至33中任一项所述的方法，其中所述第一二异氰酸酯组分包含芳族二异氰酸酯或由芳族二异氰酸酯组成。

35.根据权利要求34所述的方法，其中所述第一二异氰酸酯组分包含4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯或由4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯组成。

36.根据权利要求31至35中任一项所述的方法，其中所述反应性热塑性聚氨酯组合物含有50重量％至80重量％或60重量％至80重量％或70重量％至80重量％的所述多元醇组分。

37.根据权利要求31至36中任一项所述的方法，其中所述反应性热塑性聚氨酯组合物含有5重量％至25重量％或5重量％至15重量％或5重量％至10重量％的所述扩链剂组分。

38.根据权利要求31至37中任一项所述的方法，其中所述反应性热塑性聚氨酯组合物含有15重量％至30重量％或15重量％至25重量％或15重量％至20重量％的所述第一二异氰酸酯。

39.根据权利要求31至38中任一项所述的方法，其中所述异氰酸酯官能预聚物交联剂包含聚(四亚甲基醚二醇)和第二二异氰酸酯组分的反应产物或由所述反应产物组成。

40.根据权利要求31至38中任一项所述的方法，其中所述异氰酸酯官能预聚物交联剂包含己二酸新戊二醇酯和第二二异氰酸酯组分的反应产物或由所述反应产物组成。

41.根据权利要求39或40所述的方法，其中所述第二二异氰酸酯组分包含芳族二异氰酸酯。

42.根据权利要求41所述的方法，其中所述第二二异氰酸酯组分包含4,4′-亚甲基双(异氰酸苯酯)或由4,4′-亚甲基双(异氰酸苯酯)组成。

43.根据权利要求39或40所述的方法，其中所述第二二异氰酸酯组分包含脂族二异氰酸酯。

44.根据权利要求43所述的方法，其中所述第二二异氰酸酯组分包含二环己基甲烷-4,4′-二异氰酸酯或由二环己基甲烷-4,4′-二异氰酸酯组成。

技术总结
本发明涉及熔纺热塑性聚氨酯纤维以及由其制成的织物，所述熔纺热塑性聚氨酯纤维包含衍生自己内酯和聚醚多元醇的共聚物二醇，它们二者都能够在分散染色条件下被染色。

技术研发人员：L·B·苏拉加尼韦努,R·R·维杜拉,F·纳尔逊,C·A·斯普拉格,B·沃尔顿
受保护的技术使用者：路博润先进材料公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13