本發明涉及一種分散染料易染且具有優異耐高溫性能的氨綸及其制備方法，屬于差異化聚氨酯彈性纖維制備的方法技術。
背景技術：
氨綸是一種具有高伸長、高彈性回復率的彈性纖維，其斷裂伸長可以達到500％～700％，彈性回復率大于90％，被廣泛應用于服裝紡織品中。氨綸由軟緞和硬段兩部分組成，并且兩段會形成各自獨立的微區，有各自的玻璃化轉變溫度，是以一種熱力學不相容的狀態存在的。
氨綸一般是與錦綸或者滌綸混織，錦綸/氨綸混織物一般采用酸性染料染色，目前關于酸性染料易染氨綸的研究比較多，也有公司推出了相應的產品。而滌綸/氨綸混織物一般采用分散染料染色，染色溫度在125～135℃左右，在該溫度下染色，不僅對氨綸的性能影響很大，而且由于氨綸分子鏈間作用力小，染料上染后色牢度較差，所以滌綸/氨綸織物用分散染料染色后容易出現露白現象，從而影響紡織品的美觀。
目前，關于易染氨綸的研究及技術報道也比較多，但主要是針對酸性染料和活性染料的。如杜邦公司在專利US3180853中介紹了通過采用含叔胺基團的擴鏈二胺(結構如下)，從而在硬段中引入叔氨基以提供染料酸座，達到提高氨綸對酸性染料的染色效果。
英威達技術有限公司的發明專利200580038228.9“可染色斯潘德克斯”則是通過工藝控制來制備紡前具有一定伯胺含量的斯潘德克斯纖維，由該法制備的斯潘德克斯彈性纖維對酸性染料、直接染料、金屬絡合染料以及除單氯三嗪和氟氯三嗪外的活性染料具有良好的染色性和色牢度。專利201511016306.7“一種活性染料易染氨綸的制備方法”則是通過改性的方法對氨綸纖維進行季氨基改性以提高氨綸纖維對活性染料的反應性，從而提高活性染料的上染效果。以上技術發明主要是提高酸性染料或者是活性染料對氨綸的染色性能，而目前70％以上的氨綸都是和滌綸混織，滌綸/氨綸織物基本上是使用分散染料進行染色的，然而分散染料易染色氨綸鮮有報道。因此開發一種分散染料易染的氨綸，改善目前普遍采用分散染料染色的滌綸/氨綸混織物的染色效果，是非常有必要而且具有很大的現實意義的。
技術實現要素：
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技術問題：針對現有技術的不足，本發明擬解決的問題是提供一種分散染料易染且耐高溫性能優異的聚氨酯彈性纖維的制造方法。通過在軟段中引入極性基團，從而增加分子鏈間的作用力，同時提高聚氨酯分子與分散染料間的作用力，從而使分散染料與氨綸具有更強的結合力。該法制備的氨綸纖維不僅對分散染料上色效果好，上染率高，而且色牢度高，不易腿色，關鍵是該氨綸還有優異的耐高溫性能，確保滌綸/氨綸織物在高溫染色時氨綸的性能不受很大的影響。
技術方案：本發明提供的一種分散染料易染且耐高溫性能優異的聚氨酯彈性纖維的制造方法，是通過在聚氨酯軟段中引入極性基團來增加分子鏈段間的作用力來實現的，具體的制備步驟如下：
1)在第一反應器中依次加入溶劑DMAc，聚四亞甲基醚二醇PTMEG、極性基團改性聚醚二醇，以及4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯MDI進行反應得到-NCO封端的預聚物；
2)將預聚物移送到第二反應器中，添加一定比例的二胺類擴鏈劑和單胺類終止劑混合物的DMAc溶液對預聚物進行擴鏈反應和鏈終止反應得到聚氨酯脲原液。
3)將抗氧劑、消光劑、抗紫外助劑、潤滑劑等助劑加入到聚氨酯脲溶液中進行混合熟化，借助干法紡絲系統對熟化后的原液進行噴吐、拉伸、干燥成絲，即可制得分散染料易染且具有優異耐高溫性能的聚氨酯彈性纖維。
所述的極性基團改性聚醚二醇為側鏈含氟改性聚醚二元醇或者氰基改性聚醚二元醇。
所述的側鏈含氟改性聚醚二元醇是PTMG-g-HFP或者F-polyol中的一種或幾種，具體結構如下：
所述的氰基改性聚醚二元醇具有如下結構式：
具體可以是氰基改性聚四亞甲基醚二醇，氰基改性聚乙二醇，氰基改性聚丙二醇，氰基改性聚四氫呋喃-環氧丙烷共聚醚二醇中的一種或幾種。
所述的PTMEG和改性聚醚二元醇的質量比在80:20～40:60之間，所述的PTMEG的數均分子量在3000～5000之間，所述的改性聚醚二元醇的數均分子量在2000～6000之間。
所述的二胺類擴鏈劑是乙二胺，1,2-丙二胺，2-甲基-1,5-戊二胺，二乙烯三胺，甲基環己二胺，4,4-二氨基二環已基甲烷中的一種或幾種。
所述的單胺類終止劑是二乙胺，環己胺，N-甲基環己胺中的一種或幾種。
所述的二胺擴鏈劑與單胺終止劑的摩爾比在20:1～12:1之間。
所述的-NCO封端的預聚物的數均分子量在6200～7600之間。
有益效果：本發明涉及一種分散染料易染且具有優異耐高溫性能的氨綸及其制備方法，具體通過在聚氨酯軟段中引入極性基團來增加分子鏈段間的作用力，該法可賦予氨綸纖維如下優點：(1)由于分子鏈段間作用力增強，當溫度較高時(染色溫度125～135℃)，分子鏈運動較激烈，分子鏈間距離較大，分散染料可擴散進入纖維內部完成染色，而溫度降低后(＜90℃)，分子鏈運動較弱，鏈間距較小，染料分子不易從纖維上分離，從而保證纖維優異的色牢度。(2)隨著氟基或者-CN基團的引入，聚氨酯分子與分散染料的結合力增強，分散染料對氨綸的上染率和色牢度變好(3)隨著氟基或者-CN基團的引入，氨綸的耐高溫性能明顯提高，可減少高溫染色時對纖維性能的影響，使纖維維持較好的力學性能和回彈性能。
具體實施方式
下面實施例用來詳細描述本發明其生產過程，但這些實施例不得理解為任何意義上的對本發明的限制。
具體的制備步驟如下：
1)在第一反應器中依次加入溶劑DMAc、聚四亞甲基醚二醇PTMEG和極性基團改性聚醚二醇、以及4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯MDI進行反應得到-NCO封端的預聚物；
2)將上述預聚物移送到第二反應器中，添加二胺類擴鏈劑和單胺類終止劑混合物的DMAc溶液對預聚物進行擴鏈反應和鏈終止反應得到聚氨酯脲原液；
3)將抗氧劑、消光劑、抗紫外助劑、潤滑劑加入到聚氨酯脲溶液中進行混合熟化，借助干法紡絲系統對熟化后的原液進行噴吐、拉伸、干燥成絲，即可制得分散染料易染且具有優異耐高溫性能的聚氨酯彈性纖維。
實施例1：
將4.932kg溶劑二甲基乙酰胺(DMAC)加入到第一反應器(RA1)，開啟攪拌，再向RA1中加入6.40kg分子量3000的聚四氫呋喃醚二醇、2.77kg分子量為3500的PTMG-g-HFP和1.90kg二苯基甲烷二異氰酸酯，在45℃下反應3h得預聚體PPS，將PPS移送進入第二反應器中(RA2)。向RA1中加入5.10kg清洗DMAC，將清洗DMAC移送進入RA2，開啟攪拌，待RA2溫度冷卻到10℃左右時，向RA2中滴加含有0.328kg乙二胺和0.016kg的二乙胺的混合胺溶液進行擴鏈反應和鏈終止反應，其中混合胺溶液質量濃度為4.8％。反應完成后，將所得聚合物移送進入D-FETK。向D-FETK中加入30.8g防黃變劑UDT，34.3g抗紫外劑UTP，抗氧化劑CY24.1g，潤滑解舒劑硬脂酸鎂溶液MGS 376.1g(MG質量濃度8.5％)，反應熟化20h，得聚合紡絲原液，經干法紡絲得到分散染料易染的聚氨酯彈性纖維。
實施例2：
將5.500kg溶劑二甲基乙酰胺(DMAC)加入到第一反應器(RA1)，開啟攪拌，再向RA1中加入7.00kg分子量4000的聚四氫呋喃醚二醇、3.00kg分子量為4000的F-polyol和1.625kg二苯基甲烷二異氰酸酯，在45℃下反應3h得預聚體PPS，將PPS移送進入第二反應器中(RA2)。向RA1中加入6.746kg清洗DMAC，將清洗DMAC移送進入RA2，開啟攪拌，待RA2溫度冷卻到10℃左右時，向RA2中滴加含有0.20kg乙二胺、0.18kg丙二胺和0.014kg的二乙胺的混合胺溶液進行擴鏈反應和鏈終止反應，其中混合胺溶液質量濃度為4.8％。反應完成后，將所得聚合物移送進入D-FETK。向D-FETK中加入32.4g防黃變劑UDT，36.0g抗紫外劑UTP，抗氧化劑CY26.2g，潤滑解舒劑硬脂酸鎂溶液MGS 395.6g(MG質量濃度8.5％)，反應熟化20h，得聚合紡絲原液，經干法紡絲得到分散染料易染的聚氨酯彈性纖維。
實施例3：
將6.200kg溶劑二甲基乙酰胺(DMAC)加入到第一反應器(RA1)，開啟攪拌，再向RA1中加入5.50kg分子量3000的聚四氫呋喃醚二醇、5.0kg分子量為4000的氰基改性聚四亞甲基醚二醇和2.010kg二苯基甲烷二異氰酸酯，在45℃下反應3h得預聚體PPS，將PPS移送進入第二反應器中(RA2)。向RA1中加入6.87kg清洗DMAC，將清洗DMAC移送進入RA2，開啟攪拌，待RA2溫度冷卻到10℃左右時，向RA2中滴加含有0.121kg的乙二胺，0.074kg的甲基環己二胺和0.042kg的N-甲基環己胺的混合胺溶液進行擴鏈反應和鏈終止反應，其中混合胺溶液質量濃度為4.8％。反應完成后，將所得聚合物移送進入D-FETK。向D-FETK中加入35.1g防黃變劑UDT，39.0g抗紫外劑UTP，抗氧化劑CY28.1g，潤滑解舒劑硬脂酸鎂溶液MGS 428.5g(MG質量濃度8.5％)，反應熟化20h，得聚合紡絲原液，經干法紡絲得到分散染料易染的聚氨酯彈性纖維。
為了驗證本發明制備的聚氨酯彈性纖維的染色性能及耐高溫性能，將上述實施例中制得的氨綸纖維進行染色實驗及耐高溫性能測試。
本發明有關的分析測試方法如下：
1)氨綸染色
氨綸裸絲經處理后在恒溫震蕩水浴鍋里染色，染料采用分散黃RGFL，染液pH用緩沖液調至5左右。染料的質量濃度為3％，擴散劑用量為1.5g/L，浴比1:100，染色溫度125℃，時間1h，染色完成后，淋洗樣品。
2)上染率和色牢度測定
用DMF溶解殘液和原液中的分散染料，分別用分光光度計測吸光度，計算上染率。為了考察后處理工藝對染色色牢度的影響，選用皂洗、皂堿洗、和還原清洗三種后處理方法，分別測定其褪色牢度。
3)耐高溫性能測定
將染色前后的氨綸絲按照GB/T3923.1-1997在YG021A-1型強力機上測得，夾距50mm，預加張力0.5CN。根據染色前后氨綸絲回彈性能和斷裂強力的變化，判斷氨綸絲的耐高溫性能。
檢測結果：上染率和色牢度的測試結果見表1，耐高溫測試的結果見表2。對比樣為常規的氨綸絲。
表1：上染率和色牢度測試數據
從表1可以看出，由實施例制得的分散染料易染氨綸和對比樣對分散染料的上染率都很高，達到90％以上，但是在色牢度方面，無論是采用皂洗、皂堿洗還是還原清洗的后處理方法，實施例制備的氨綸具有明顯的優勢。
表2：耐高溫測試數據(染色溫度130℃)
從表2可以看出，經過高溫染色后，實施例中的氨綸無論是在斷裂強度還是在彈性回復率方面的變化都比對比樣要小。說明本發明制備的氨綸具有更優異的耐高溫性能。