聚氨酯彈性纖維已大量生產(chǎn)和應(yīng)用，發(fā)展很快。這是一種高彈性纖維，廣泛用于各種紡織品，它的彈性來自于前述其分子結(jié)構(gòu)由所謂“軟”和“硬”鏈段組成的嵌段共聚物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也稱“區(qū)段”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種纖維隨著嵌段共聚物不同，紡絲工藝不同，形成不同的“區(qū)段”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)后，彈性和染整加工性能也不同。“區(qū)段”結(jié)構(gòu)的共聚物是通過二異氰酸酯分段加聚獲得的，由低分子二異氰酸酯與低分子二羥基化合物反應(yīng)制得較短的“硬”鏈段。由于它們具有多種極性基團(tuán)(特別是脲基)，相互間可形成較多的氫鍵，并易結(jié)晶和發(fā)生分子間橫向交聯(lián)，在較低的應(yīng)力作用下，這種鏈段基本上不發(fā)生形變，從而可防止纖維大分子間發(fā)生滑移，并為“軟”鏈段大幅度伸長(zhǎng)后回彈提供節(jié)點(diǎn)，賦予纖維一定的強(qiáng)度、模量和耐磨性。
“區(qū)段”結(jié)構(gòu)共聚物的“軟”鏈段則是由長(zhǎng)鏈二羥基(大分子二醇)化合物組成，其相對(duì)分子質(zhì)量為l500—3000，熔點(diǎn)<5O℃，鏈段長(zhǎng)度為15～30nm，是“硬”鏈段長(zhǎng)度的10倍左右，玻璃化溫度很低(一5O～70℃)。長(zhǎng)鏈二醇可以是聚酯、聚醚、聚碳酸酯、聚乙酸內(nèi)酯或它們的復(fù)合物，難結(jié)晶，在常溫下呈高彈態(tài)，在很小應(yīng)力下就能發(fā)生很大的形變，從而使聚氨酯纖維容易伸長(zhǎng)。根據(jù)“軟”鏈段所含的醚基或是酯基的不同，聚氨酯彈性纖維又可分為聚醚型和聚酯型兩大類。兩類纖維彈性明顯不同，對(duì)化學(xué)品的穩(wěn)定性和抗老化性能也不同，染整加工性能當(dāng)然不同。一般來說，聚醚型的更柔軟，受力變形更大，而且拉伸后的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化非常明顯；聚酯型的“軟”鏈段在拉伸200％時(shí)，分子鏈只是沿著纖維軸向不斷取向，不出現(xiàn)結(jié)晶，而聚醚型的則不但取向，還產(chǎn)生結(jié)晶，因?yàn)榫勖逊肿渔溝嗷ラg更容易靠近并規(guī)整排列。從染整加工角度來說，聚酯型的聚氨酯纖維抗氧化性和耐熱性較好，對(duì)分散染料的吸附性也較強(qiáng)；聚醚型的耐洗滌劑和耐霉變性較好，所以兩者的加工條件和適用的產(chǎn)品不同。
聚氨酯分子長(zhǎng)鏈的組成和結(jié)構(gòu)如下：
由該結(jié)構(gòu)可知，聚氨酯纖維的分子軟鏈段由大分子二醇化合物鏈段組成，它們相互間分子作用力很弱，分子鏈段容易運(yùn)動(dòng)，而且軟鏈段質(zhì)量占整個(gè)聚氨酯纖維質(zhì)量的65％一90％，容易伸長(zhǎng)或收縮卷曲，纖維拉伸時(shí)易變細(xì)伸長(zhǎng)，有序性提高。不同軟鏈段拉伸后有序度變化也不同。
目前聚氨酯彈性纖維主要采用溶劑紡絲工藝生產(chǎn)，需要使用大量的溶劑(例如DMF等)。這些溶劑存在污染環(huán)境和對(duì)人體健康等問題，因此近年來大力開發(fā)熔紡生產(chǎn)技術(shù)。雖然該工藝生產(chǎn)的纖維在彈性回復(fù)率、耐水解性和耐熱性等方面不及傳統(tǒng)溶劑法制得的纖維，但隨著紡絲技術(shù)不斷成熟，產(chǎn)品性能已逐漸接近或達(dá)到傳統(tǒng)纖維的水平，同時(shí)熔紡纖維品種愈來愈多。
不同工藝生產(chǎn)的聚氨酯彈性纖維，由于化學(xué)組成和超分子結(jié)構(gòu)不完全相同，其彈性和染整加工性能存在明顯差異，染整加工時(shí)應(yīng)注意。以熔紡產(chǎn)品為例，選用不同原料生產(chǎn)的聚氨酯彈性體(TPU)性能差別很大。例如用聚己內(nèi)酯二醇生產(chǎn)的纖維耐水性好，用聚碳酸酯二醇生產(chǎn)的耐熱性好。選用脂肪族聚酯低聚物作交聯(lián)劑可改善彈性，加入適當(dāng)?shù)亩坊衔镞€可改善染色性能等。為適應(yīng)市場(chǎng)需求，目前生產(chǎn)了一批高吸放濕氨綸、高熱定形氨綸和抗菌、耐磨、耐氯、抗靜電、吸汗、除臭、透氣、保暖等高性能氨綸。
1．3聚醚酯彈性纖維
聚醚酯彈性纖維是由聚酯和聚醚共聚物通過熔融紡絲制得的彈性纖維，日本帝人公司于1990年首次生產(chǎn)。聚醚酯彈性纖維與聚氨酯彈性纖維結(jié)構(gòu)類似，也具有“區(qū)段”結(jié)構(gòu)特征。“軟”鏈段主要是聚醚鏈段，柔軟性好，鏈較長(zhǎng)，容易伸長(zhǎng)變形；“硬”鏈段則是聚酯鏈段，相對(duì)較僵硬，易于結(jié)晶，鏈較短，在纖維受力變形時(shí)起節(jié)點(diǎn)作用，賦予彈性回復(fù)性能，并決定纖維的強(qiáng)力和耐熱性。無(wú)論是聚醚或是聚酯鏈段都不具備形成共價(jià)鍵的能力，也難形成氫鍵結(jié)合，故分子鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要是結(jié)晶單元，即聚酯鏈段形成的結(jié)晶單元。這種彈性纖維的“區(qū)段”結(jié)構(gòu)如下：
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