【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子纤维材料的，尤其涉及一种生物基氨纶纤维及其制备方法。
技术介绍
1、氨纶具有其他合成纤维无可比拟的弹性，其断裂伸长高达800％，弹性回复率达95％以上，广泛应用于纺织服装、医疗卫生、体育运动和国防军工等领域。少量的加入即可赋予纺织品优异的弹性、舒适性和保型性，是高端纺织品不可或缺的纤维材料。同时在纸尿裤、防护服、护理用品等一次性卫生用品领域和运动休闲领域也具有广泛的应用。
2、常规氨纶是由石油基的聚醚多元醇和二异氰酸酯经聚合、纺丝制备得到，其分子链中也缺少可降解基元和生物活性成分，一方面不利于降低碳排放，不符合氨纶行业绿色发展的要求，同时限制了氨纶纤维在医用卫生材料领域的应用。专利cn117127276a将含有生物基1,3丙二醇结构的聚醚多元醇与常规二异氰酸酯通过预聚、扩链、纺丝制备生物基氨纶纤维，由于1,3丙二醇结构的聚醚多元醇较聚四亚甲基醚二醇(ptmeg)柔性较小且结构单一，制备出的氨纶纤维断裂伸长和强度相对较低且不可调控，也不具有生物活性，应用领域单一。
技术实现思路
1、针对氨纶纤维制备消耗石化资源及断裂伸长不可控和强度低、生物活性差的技术问题，本专利技术提出一种生物基氨纶纤维及其制备方法，通过分子结构设计开发兼具生物活性和常规氨纶优异特性的氨纶纤维，满足高端纺织品、医疗卫生用品的应用需求，大幅度提升了产品的附加值。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种生物基氨纶纤维制备方法，步骤如下：
4、(1)将二异氰酸酯ⅰ、生物基多聚二元醇溶于极性胺溶液ⅰ中，随后进行预聚反应ⅰ制得预聚物溶液a；
5、(2)将多聚二元醇与二异氰酸酯ⅱ溶于极性胺溶液ⅱ，随后进行预聚反应ⅱ制得异氰酸根封端的预聚物溶液b；
6、(3)将预聚物溶液a与b按照质量比1:9-9:1混合于60-80℃反应60-90min，随后加入天然产物，再进行扩链反应30-60min，经熟化后获得纺丝液；(4)将纺丝液进行纺丝制得生物基氨纶纤维。
7、所述二异氰酸酯ⅰ和ⅱ独立的选自4，4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)、二环己甲烷4,4'-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、4,4'-二异氰酸基-3,3'-二甲基联苯中的一种。
8、所述步骤(1)中二异氰酸酯ⅰ与生物基多聚二元醇的摩尔比1：(1.5-1.8)；预聚反应ⅰ的条件为：温度80-100℃，时间80-120min，获得预聚物占比为20-35wt％的a溶液。
9、所述步骤(2)中多聚二元醇与二异氰酸酯ⅱ的摩尔比1：(1.8-2.5)；预聚反应ⅱ的条件为：温度80-100℃，时间80-120min，获得预聚物占比为20-35wt％的b溶液。
10、所述极性胺溶液ⅰ和ⅱ独立的选自n,n-二甲基甲酰胺或n,n-二甲基乙酰胺。
11、所述的生物基二元醇为聚醚多元醇、聚乳酸二元醇或聚羟基乙酸二元醇，生物基二元醇的分子量为1000-3000；聚醚多元醇采用1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、1,4-丁二醇制备得到。
12、所述多聚二元醇为聚己内酯二元醇、聚乙二醇、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃醚二醇中的一种。
13、所述步骤(3)的纺丝液中还添加有助剂，用量为纺丝液总质量的0.1-3wt％；所述助剂包括抗氧剂、纳米颗粒、稳定剂、阻燃剂中任意一种或两种以上。所述抗氧剂为抗氧剂1010、168、1135，所述纳米颗粒为二氧化钛、氧化锌、银，所述光稳定剂为光稳定剂770、531、329，所述阻燃剂为硼酸锌、三聚氰胺尿酸盐、聚磷酸铝。
14、所述的天然产物为茶多酚、花青素、苹果酸、氨基酸、海藻酸、三萜类化合物中的一种或两种以上，用量为预聚物溶液a与b总量的1-10wt％。所述的扩链反应需加入二胺类扩链剂。
15、所述步骤(4)中纺丝的步骤为：将纺丝液经计量泵输送到纺丝箱体中挤出、丝条在纺丝甬道固化、卷绕，得到生物基氨纶纤维，所述纺丝的条件为丝孔数为30-200孔，纺丝甬道内充满230-280℃的热空气或热氮气，气体流速0.1-3m/s，卷绕速度为600-1500m/min。
16、一种生物基氨纶纤维，所述生物基氨纶纤维的细度为5-40d，断裂强度为1.5-2.1cn/detx，断裂伸长为100-600％。
17、本专利技术的有益效果：
18、本专利技术先将生物基多聚二元醇与二异氰酸酯反应制备得到羟基封端的预聚物溶液a；再将常规多聚二元醇与二异氰酸酯制备得到异氰酸根封端的预聚物溶液b；通过调控两者比例，将两者进行混合扩链反应，赋予氨纶纤维具有两嵌段结构，再加入天然产物进行二次扩链及封端，使得分子链进一步增长及微交联化，可以提升分子间的作用力及生物活性，获得重均分子量高达10万以上的生物基氨纶纺丝原液，赋予氨纶纤维优异的力学性能且在一定范围内可调可控，生物基氨纶纤维的细度为5-40d，断裂强度为1.5-2.1cn/detx，断裂伸长为100-600％。
19、本专利技术所涉及到的氨纶纤维具有优异的生物相容性、抗菌性和促进细胞再生能力，能够用于人造血管、骨骼修复、伤口敷料等医用领域，也可赋予纺织品及卫生用品优异的保健功能，大幅度提高了产品的附加值。
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1.一种生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯Ⅰ和Ⅱ独立的选自4，4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)、二环己甲烷4,4'-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、4,4'-二异氰酸基-3,3'-二甲基联苯中的一种。
3.根据权利要求1所述生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中二异氰酸酯Ⅰ与生物基多聚二元醇的摩尔比1：(1.5-1.8)；预聚反应Ⅰ的条件为：温度80-100℃，时间80-120min，获得预聚物占比为20-35wt％的A溶液。
4.根据权利要求1所述生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中多聚二元醇与二异氰酸酯Ⅱ的摩尔比1：(1.8-2.5)；预聚反应Ⅱ的条件为：温度80-100℃，时间80-120min，获得预聚物占比为20-35wt％的B溶液。
5.根据权利要求1所述生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述极性胺溶液Ⅰ和Ⅱ独立的选自N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺；所述步骤(3)中预聚物溶液A与B的质量比(
6.根据权利要求1所述生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的生物基二元醇为聚醚多元醇、聚乳酸二元醇或聚羟基乙酸二元醇，生物基二元醇的分子量为1000-3000；聚醚多元醇采用1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、1,4-丁二醇制备得到。
7.根据权利要求6所述生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述多聚二元醇为聚己内酯二元醇、聚乙二醇、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃醚二醇中的一种。
8.根据权利要求1所述生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的天然产物为茶多酚、花青素、苹果酸、氨基酸、海藻酸、三萜类化合物中的一种或两种以上，用量为预聚物溶液A与B总量的1-10wt％。
9.根据权利要求1-8任一项所述生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的纺丝液中还添加有助剂，用量为纺丝液总质量的0.1-3wt％；所述助剂包括抗氧剂、纳米颗粒、稳定剂、阻燃剂中任意一种或两种以上。
10.权利要求1-9任一项所述方法制备的生物基氨纶纤维，其特征在于，所述生物基氨纶纤维的细度为5-40D，断裂强度为1.5-2.1cN/detx，断裂伸长为100-600％。
...【技术特征摘要】
1.一种生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯ⅰ和ⅱ独立的选自4，4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)、二环己甲烷4,4'-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、4,4'-二异氰酸基-3,3'-二甲基联苯中的一种。
3.根据权利要求1所述生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中二异氰酸酯ⅰ与生物基多聚二元醇的摩尔比1：(1.5-1.8)；预聚反应ⅰ的条件为：温度80-100℃，时间80-120min，获得预聚物占比为20-35wt％的a溶液。
4.根据权利要求1所述生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中多聚二元醇与二异氰酸酯ⅱ的摩尔比1：(1.8-2.5)；预聚反应ⅱ的条件为：温度80-100℃，时间80-120min，获得预聚物占比为20-35wt％的b溶液。
5.根据权利要求1所述生物基氨纶纤维的制备方法，其特征在于，所述极性胺溶液ⅰ和ⅱ独立的选自n,n-二甲基甲酰胺或n,n-二甲基乙酰胺；所述步骤(3)中预聚物溶液a与b的质量比(1：9)-(9：1)，混合反应的温度为60-80℃，时间为60-90min，加...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏朋，刘昱辰，张纪超，陈宇恒，王明环，郝克倩，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：
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