可染色且阻燃的热塑性聚氨酯纤维制造技术

本发明专利技术涉及热塑性聚氨酯纤维及其制备方法，其中所述纤维具有良好可染性以及在一些实施方案中良好的阻燃性能。这类纤维由包含(a)热塑性聚氨酯的组合物制备，所述热塑性聚氨酯本身包含以下组分的反应产物：(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂、(iv)任选一种或多种交联剂和(v)一种或多种官能改性剂，其中各所述官能改性剂为氨基二醇和布朗斯台德酸的反应产物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可染色且阻燃的热塑性聚氨酯纤维专利技术背景本专利技术涉及热塑性聚氨酯纤维及其制备方法，其中所述纤维具有良好可染性以及在一些实施方案中良好的阻燃性能。尽管由于它们的许多有用性能，由热塑性聚氨酯(TPU)制备的弹性纤维已拓宽了它们的用途并且目前在新兴纺织品工业市场中引起更多的注意，它们在要求染色的应用中的广泛使用受限。这是因为TPU纤维与常规纺织长丝，包括由尼龙或聚酯或者类似材料熔纺的那些相比不容易染色。一些TPU纤维可接受染料，但染料牢度性能通常是商业上不能接受的。其它的可能稍微可通过一类染料染色，但不能通过另一类染色，例如TPU纤维通常不能通过常用的酸性和/或碱性染料染色。这些问题由于没有任何令人满意的解决方法而持续多年，所以TPU纤维仅可通过酸性或碱性染料上色(或沾染)，但不能完全染色变成通常的印象。因此，它们在要求染色的应用中的使用受限。这些问题的一个解决方法是使用溶液染料(或颜料染料)与TPU纤维。然而，溶液染料的有效色泽受限且它们不能经济地作为更常用的染料和染色方法。TPU纤维的可染性问题的其它解决方法包括将TPU纤维用更加可染色的其它纤维覆盖或混合，以掩藏TPU纤维的可染性缺陷。然而，在这些情况下，当将由覆盖和/或混合TPU纤维制成的这类织物拉伸时，未染色或弱染色的TPU纤维可穿过覆盖的有色纤维显露出来或者在织物中可见。因此，仍需要可染色，具有改进的可染性，尤其是用酸性和/或碱性染料染色的TPU纤维。这类纤维降低或者甚至除去对覆盖热塑性聚氨酯纤维和/或将热塑性聚氨酯纤维与其它更可染色纤维混合的需要，从而提供给织物生产和使用染色织物的下游工业的显著益处。这类纤维可用于其中目前的TPU纤维不合适的更宽应用范围。还仍需要具有改进的阻燃性能的纤维，包括热塑性聚氨酯纤维。具有改进的阻燃性能的纤维可用于其中由于安全性顾虑和/或这类应用的准许要求而不能使用具有较差阻燃性能的现有纤维的应用中。本专利技术解决了这些持续要求中的两个。专利技术概述本专利技术提供由热塑性聚氨酯组合物制备的纤维，其包含(a)本身包含以下组分的反应产物的热塑性聚氨酯：(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂、(iv)任选一种或多种交联剂和(v)一种或多种官能改性剂。各所述官能改性剂本身为氨基二醇和布朗斯台德酸(其也可称为酸)的反应产物。所述热塑性聚氨酯组合物可进一步包含(b)本身包含以下组分的反应产物的第二热塑性聚氨酯：(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂和(iv)任选一种或多种交联剂，其中组分(b)的第二热塑性聚氨酯不同于组分(a)的热塑性聚氨酯。所述热塑性聚氨酯组合物可进一步包含(c)NCO封端预聚物。所述热塑性聚氨酯组合物可进一步包含(b)第二热塑性聚氨酯并且还包含(c)NCO封端预聚物。可将组分(a)和组分(b)和/或(c)混合和/或相互反应，所得产物然后可用于制备所述纤维。组分(a)可通过反应性挤出而与组分(b)和/或(c)反应。然而，组分(a)也可简单地与组分(b)混合，即不反应。在一些实施方案中，进一步描述了将本文所述官能改性剂并入组分(a)的热塑性聚氨酯的主链中。本专利技术纤维可以为单丝或复丝纤维。本专利技术进一步提供包含任何本文所述纤维的织物。本专利技术织物可仅由本文所述纤维构成，但也可由一种或多种其它纤维的组合构成。本专利技术织物可以为非织造物或机织物。本专利技术进一步提供制备纤维的方法。该方法包括步骤：(I)制备热塑性聚氨酯组合物，所述组合物包含：(a)包含以下组分的反应产物的热塑性聚氨酯：(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂、(iv)任选一种或多种交联剂和(v)一种或多种官能改性剂，其中各所述官能改性剂为氨基二醇和布朗斯台德酸的反应产物；(II)由所述热塑性聚氨酯组合物制备纤维。该方法的热塑性聚氨酯组合物可进一步包含(b)包含以下组分的反应产物的第二热塑性聚氨酯：(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂和(iv)任选一种或多种交联剂，其中组分(b)的第二热塑性聚氨酯不同于组分(a)的热塑性聚氨酯；(c)NCO封端预聚物；或(d)(b)和(c)。在这类实施方案中，步骤(II)可进一步包括将组分(a)和组分(b)、(c)或(d)混合和/或反应，产生热塑性聚氨酯组合物。本专利技术进一步提供提高由热塑性聚氨酯组合物制备的纤维的可染性的方法。该方法包括步骤：(I)将一种或多种官能改性剂加入(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂和(iv)任选一种或多种交联剂的混合物中，其中各所述官能改性剂为氨基二醇和布朗斯台德酸的反应产物；(II)使步骤(I)的混合物反应，产生其中官能改性剂并入热塑性聚氨酯的主链中的热塑性聚氨酯；(III)制备包含步骤(II)的热塑性聚氨酯的热塑性聚氨酯组合物；和(IV)由所得热塑性聚氨酯组合物制备纤维，其中所得纤维具有提高的可染性。该方法的热塑性聚氨酯组合物可进一步包含(b)包含以下组分的反应产物的第二热塑性聚氨酯：(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂和(iv)任选一种或多种交联剂，其中组分(b)的第二热塑性聚氨酯不同于组分(a)的热塑性聚氨酯；(c)NCO封端预聚物；或(d)(b)和(c)。在这类实施方案中，步骤(II)可进一步包括将组分(a)和组分(b)、(c)或(d)混合和/或反应，产生热塑性聚氨酯组合物。本专利技术进一步提供提高由热塑性聚氨酯组合物制备的纤维的阻燃性的方法。该方法包括步骤：(I)将一种或多种官能改性剂加入(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂和(iv)任选一种或多种交联剂的混合物中，其中各所述官能改性剂为氨基二醇和布朗斯台德酸的反应产物；(II)使步骤(I)的混合物反应，产生其中官能改性剂并入热塑性聚氨酯的主链中的热塑性聚氨酯；(III)制备包含步骤(II)的热塑性聚氨酯的热塑性聚氨酯组合物；和(IV)由所得热塑性聚氨酯组合物制备纤维，其中所得纤维具有提高的阻燃性。该方法的热塑性聚氨酯组合物可进一步包含(b)包含以下组分的反应产物的第二热塑性聚氨酯：(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂和(iv)任选一种或多种交联剂，其中组分(b)的第二热塑性聚氨酯不同于组分(a)的热塑性聚氨酯；(c)NCO封端预聚物；或(d)(b)和(c)。在这类实施方案中，步骤(III)进一步包括将组分(a)和组分(b)、(c)或(d)混合和/或反应，产生热塑性聚氨酯组合物。专利技术详述下面通过非限定性阐述描述本专利技术的各个特征和实施方案。纤维本专利技术提供具有改进的可染性以及在一些实施方案中改进的阻燃性能的纤维。本专利技术纤维由包含热塑性聚氨酯(TPU)的组合物制备。该组合物可称为热塑性聚氨酯组合物或TPU组合物。存在于TPU组合物中的TPU可最一般性地描述为TPU的主链结构的主链中包含官能改性剂的TPU。该官能改性剂并入TPU的主链中通过将官能改性剂加入用于制备TPU的反应物中而实现。在产生TPU的反应以后加入官能改本文档来自技高网...

【技术保护点】
由热塑性聚氨酯组合物制备的纤维，其中所述热塑性聚氨酯组合物包含：(a)包含以下组分的反应产物的热塑性聚氨酯：(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂、(iv)任选一种或多种交联剂和(v)一种或多种官能改性剂；其中各所述官能改性剂为氨基二醇和布朗斯台德酸的反应产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.23 US 61/717,1441.由热塑性聚氨酯组合物制备的纤维，其中所述热塑性聚氨酯组合物包含：(a)包含以下组分的反应产物的热塑性聚氨酯：(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂、(iv)任选一种或多种交联剂和(v)一种或多种官能改性剂；其中各所述官能改性剂为氨基二醇和布朗斯台德酸的反应产物；其中将官能改性剂并入组分(a)的热塑性聚氨酯的主链中。2.根据权利要求1的纤维，其中所述热塑性聚氨酯组合物进一步包含：(b)包含以下组分的反应产物的第二热塑性聚氨酯：(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂和(iv)任选一种或多种交联剂，其中第二热塑性聚氨酯不同于组分(a)的热塑性聚氨酯；(c)NCO封端预聚物；或(d)(b)和(c)，其中将组分(a)和组分(b)、(c)或(d)相互混合和/或反应，且所得产物用于制备纤维。3.根据权利要求1的纤维，其中所述布朗斯台德酸包含至少一种羧酸、膦酸、次膦酸、磺酸、酸式磷酸酯或其组合。4.根据权利要求2的纤维，其中所述布朗斯台德酸包含至少一种羧酸、膦酸、次膦酸、磺酸、酸式磷酸酯或其组合。5.根据权利要求1-4中任一项的纤维，其中所述氨基二醇包含N-甲基二乙醇胺(MDEA)、3-二乙基氨基-1,2-丙二醇(DEAPD)、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(AMPD)、N-(正丁基)二乙醇胺(BDEA)、N-(叔丁基)二乙醇胺(TBDEA)、N-苯基二乙醇胺(PDEA)、N-N-双(2-羟乙基)氨基甲基膦酸二乙酯、N-乙基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-异丙基二乙醇胺、氨基丙基二乙醇胺、3-氨基-1,2-丙二醇、3-二甲基氨基-1,2-丙二醇、3-二丙基氨基-1,2-丙二醇、3-二异丙基氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺、3-吡咯烷-1,2-丙二醇、二乙醇胺、二异丙醇胺、3-哌啶-1,2-丙二醇、4,4'-三亚甲基双(1-哌啶乙醇)、1,4-双(2-羟乙基)哌嗪、3-吗啉-1,2-丙二醇、双(2-羟乙基)十八胺或其任何组合。6.根据权利要求1-4中任一项的纤维，其中组分(a)的所述二异氰酸酯包含非受阻芳族二异氰酸酯、脂族二异氰酸酯或其组合；其中组分(a)的所述多元醇选自羟基封端聚醚、羟基封端聚酯、羟基封端聚己内酯、羟基封端聚碳酸酯或其混合物。7.根据权利要求1-4中任一项的纤维，其中纤维为具有20-360丹尼尔的直径的单丝纤维。8.根据权利要求1-4中任一项的纤维，其中纤维为具有30-300丹尼尔的总直径和10-100的丝数的复丝纤维。9.根据权利要求1-4中任一项的纤维，其中在将它制成纤维以前，组分(a)具有20,000至1,500,000的重均分子量。10.根据权利要求1-4中任一项的纤维，其中纤维的重均分子量为至少400,000。11.根据权利要求9的纤维，其中纤维的重均分子量为至少400,000。12.根据权利要求1-4中任一项的纤维，其中存在组分(a)的任选交联剂且包含衍生自聚醚多元醇和二异氰酸酯的化合物。13.包含根据权利要求1-12中任一项的纤维的织物。14.根据权利要求13的织物，其中织物为非织造物。15.根据权利要求13的织物，其中织物为机织物或针织物。16.制备纤维的方法，其包括步骤：(I)制备热塑性聚氨酯组合物，所述组合物包含：(a)包含以下组分的反应产物的热塑性聚氨酯：(i)一种或多种多元醇、(ii)一种或多种二异氰酸酯、(iii)一种或多种增链剂、(iv)任选一种或多种交联剂和(v)一种或多种官能改性剂，其中各所述官能改性剂为氨基二醇和布朗斯台德酸的反应产物；(II)由所述热塑性聚氨酯组合物制备纤维；其中将官能改性剂并入组分(a)的热塑性聚氨酯的主链中。17.根据权利要求16的方法，其中热塑性聚氨酯组合物进一步包含：(b)包含以下组分的反应产物的第二热塑性聚氨酯：(i)一种或多种多...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·R·维杜拉，MW·李，J·法尔卡斯，
申请(专利权)人：路博润先进材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US