一種基于rim技術(shù)制備的水可溶、可紡聚氨酯彈性體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱塑性聚氨酯彈性體領(lǐng)域，特別是指一種基于R頂技術(shù)制備的水可溶、可紡聚氨酯彈性體。
【背景技術(shù)】
[0002]海島纖維是將兩種不相容的聚合物進(jìn)行共混紡絲或復(fù)合紡絲制造的異形纖維，島組分聚合物以維系纖維的形式分散于另一種海組分聚合物中，當(dāng)把海組分去除后，就得到有島組分行程的超細(xì)纖維；超細(xì)纖維有纖度細(xì)、手感柔軟，具有大比表面積和毛細(xì)效應(yīng)，有良好的吸濕散濕性等特點(diǎn)。
[0003]超細(xì)纖維在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，僅2014年國內(nèi)超細(xì)纖維合成革的產(chǎn)量近1億米。國內(nèi)超細(xì)纖維合成革主要使用海島纖維制備，采用苯減量或堿減量方式進(jìn)行:苯減量是使用甲苯做溶劑將纖維中的海組份一聚乙烯溶解、去除，苯減量雖然在相對(duì)密閉的環(huán)境中進(jìn)行，但減量及聚乙烯回收過程仍然會(huì)有大量甲苯(85-150g/lkg纖維)揮發(fā)，造成嚴(yán)重污染及資源浪費(fèi)；堿減量是在10%的氫氧化鈉堿液中將海組份一滌綸水解、去除，滌綸水解成為對(duì)苯二甲酸鹽和乙二醇，同時(shí)產(chǎn)生大量含苯二甲酸鹽和乙二醇的廢水，既不易回收和高附加值利用，又造成廢水中C0D含量高，不易降解，直接排放亦造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。
[0004]海島纖維減量造成污染的主要原因是沒有適用于熔融紡絲的聚合物彈性體作為海組分，如果這種聚合物彈性體既能紡絲，又能在溫和條件下減量并回收利用，則在減量和回收過程中就不會(huì)產(chǎn)生有機(jī)污染物和大量含有機(jī)物的廢水，其環(huán)境污染問題便可迎刃而解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于R頂技術(shù)制備的水可溶、可紡的聚氨酯彈性體，該彈性體作為海組份與尼龍(PA)復(fù)合紡絲可制備具有海島結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維。該彈性體本身含有潛在親水基團(tuán)，能在不破壞分子主鏈的前提下實(shí)現(xiàn)水溶與不水溶相互轉(zhuǎn)換，即可在溫和條件下將其溶解于水中實(shí)現(xiàn)減量、可將減量后溶解于水中的聚氨酯回收再利用，在減量和回收過程中不產(chǎn)生有機(jī)廢物，減量后的廢水也可多次循環(huán)利用。
[0006]本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
采用R頂技術(shù)制備水可溶、可紡聚氨酯彈性體，具體通過如下步驟制備:
a.將二元醇組分混合均勻并由保溫40-60°C的儲(chǔ)罐保存，標(biāo)記為A料，將二異氰酸酯組分由保溫40-60°C的儲(chǔ)罐保存，標(biāo)記為B料；
b.經(jīng)計(jì)量裝置按A料與B料中活性基團(tuán)1:1-1.05摩爾比的比例送至高速混合頭混合3-15秒，擠出后將物料置于固化模具中；
c.將盛有物料的模具在80-110°C的條件下熟化2-10小時(shí)后取出物料，造粒，得到水可溶、可紡聚氨酯彈性體。
[0007]A料由(1)低聚二元醇、(2)親水?dāng)U鏈劑、(3)催化劑及可選(4)小分子擴(kuò)鏈劑組成:
(1)低聚二元醇為耐水解的、相對(duì)分子質(zhì)量100-4000的聚四氫呋喃二元醇中的1種或其組合；
(2)親水?dāng)U鏈劑為N，N- 二羥乙基馬來酰胺酸或N，N - 二羥乙基馬來酰胺酸與熔點(diǎn)低于60°C、相對(duì)分子質(zhì)量為500-1500的含磺酸基的二元醇的組合；
(3)催化劑為:有機(jī)鉍、有機(jī)銀和/或有機(jī)錫中的一種；
(4)小分子擴(kuò)鏈劑為乙二醇、1，4-丁二醇、己二醇、乙二胺、己二胺中的1種或其組合。
[0008]二異氰酸酯組分為MDI100、MDI50或液化MDI中的一種。
[0009]水可溶、可紡聚氨酯彈性體中含磺酸基的二元醇及# , 二羥乙基馬來酰胺酸的含量為彈性體總重的15-23%，且含磺酸基的二元醇的含量不超過彈性體總重的3%。
[0010]A料的活性基團(tuán)為羥基和氨基，B料的活性基團(tuán)為異氰酸酯基團(tuán)。
[0011]由上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
1、水可溶、可紡聚氨酯彈性體含潛在親水基團(tuán)，親水基團(tuán)未釋放時(shí)聚氨酯彈性體不親水，從而其適用熔融紡絲工藝；調(diào)整環(huán)境的酸堿性來釋放和封閉聚氨酯中的親水基團(tuán)，可改變聚氨酯彈性體的水溶性，從而可以作為海島纖維的海組分；作為海島纖維海組分時(shí)，纖維減量過程、海組分回收過程不對(duì)水可溶、可紡聚氨酯彈性體的分子主鏈造成破壞，回收后可以再次利用，不造成資源浪費(fèi)；過程中無有機(jī)物排放，不造成環(huán)境污染。
[0012]2、采用反應(yīng)注射成型技術(shù)制備水可溶、可紡聚氨酯彈性體，具有反應(yīng)速度快，加工過程能耗低，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0013]3、作為海島纖維海組分紡絲時(shí)，可使用現(xiàn)有海島復(fù)合紡絲設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，可為超細(xì)纖維行業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供方案。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只是用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015]實(shí)施例一:
A料為110重量份PTMG1000、40重量份二羥乙基馬來酰胺酸、0.1重量份的有機(jī)錫催化劑、8重量份1，4- 丁二醇組成的混合物料為MDI50。A、B料分別在儲(chǔ)罐中40°C保溫。經(jīng)計(jì)量裝置將A料與B料按活性基團(tuán)1:1.01的摩爾比送至高速混合頭混合10秒，擠出后將物料置于固化模具中，然后將物料及固化模具放于110°C的條件下熟化6小時(shí)后取出物料，造粒得到水可溶、可紡聚氨酯彈性體，親水基團(tuán)含量為15.5%。
[0016]實(shí)施例二:
A料為110重量份PTMG1000、6重量份百源3306、56重量份二羥乙基馬來酰胺酸、0.2重量份的有機(jī)銀催化劑；B料為MDI100。A、B料分別在儲(chǔ)罐中46°C保溫。經(jīng)計(jì)量裝置將A料與B料按活性基團(tuán)1:1.01的摩爾比送至高速混合頭混合5秒，擠出后將物料置于固化模具中，然后將物料及固化模具放于90°C的條件下熟化10小時(shí)后取出物料，造粒得到水可溶、可紡聚氨酯彈性體，親水基團(tuán)含量為22.79%，其中含磺酸基的二元醇含量2.21%。
[0017] 實(shí)施例三:
A料為220重量份PTMG2000、58.5重量份二羥乙基馬來酰胺酸、0.2重量份的有機(jī)鉍催化劑料為MDI100。A、B料分別在儲(chǔ)罐中46°C保溫。經(jīng)計(jì)量裝置將A料與B料按活性基團(tuán)1:1.01的摩爾比送至高速混合頭混合10秒，擠出后將物料置于固化模具中，然后將物料及固化模具放于100°C的條件下熟化10小時(shí)后取出混合料，得到水可溶、可紡聚氨酯彈性體，親水基團(tuán)含量為15.46%ο
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于RM技術(shù)制備的水可溶、可紡聚氨酯彈性體，其特征在于:采用RIM技術(shù)制備水可溶、可紡聚氨酯彈性體，具體通過如下步驟制備: a.將二元醇組分混合均勻并由保溫40-60°C的儲(chǔ)罐保存，標(biāo)記為A料，將二異氰酸酯組分由保溫40-60°C的儲(chǔ)罐保存，標(biāo)記為B料； b.經(jīng)計(jì)量裝置按A料與B料中活性基團(tuán)1:1-1.05摩爾比的比例送至高速混合頭混合3-15秒，擠出后將物料置于固化模具中； c.將盛有物料的模具在80-110°C的條件下熟化2-10小時(shí)后取出物料，造粒，得到水可溶、可紡聚氨酯彈性體。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于RIM技術(shù)制備的水可溶、可紡聚氨酯彈性體，其特征在于:所述A料由(1)低聚二元醇、(2)親水?dāng)U鏈劑、(3)催化劑及可選(4)小分子擴(kuò)鏈劑組成: (1)低聚二元醇為耐水解的、相對(duì)分子質(zhì)量100-4000的聚四氫呋喃二元醇中的1種或其組合； (2)親水?dāng)U鏈劑為N，N- 二羥乙基馬來酰胺酸或N，N - 二羥乙基馬來酰胺酸與熔點(diǎn)低于60°C、相對(duì)分子質(zhì)量為500-1500的含磺酸基的二元醇的組合； (3)催化劑為:有機(jī)鉍、有機(jī)銀和/或有機(jī)錫中的一種； (4)小分子擴(kuò)鏈劑為乙二醇、1，4-丁二醇、己二醇、乙二胺、己二胺中的1種或其組合。3.如權(quán)利要求1所述的一種基于RIM技術(shù)制備的水可溶、可紡聚氨酯彈性體，其特征在于所述二異氰酸酯組分為MDI100、MDI50或液化MDI中的一種。4.如權(quán)利要求1所述的一種基于RIM技術(shù)制備的水可溶、可紡聚氨酯彈性體，其特征在于:所述水可溶、可紡聚氨酯彈性體中含磺酸基的二元醇及N，N - 二羥乙基馬來酰胺酸的含量為彈性體總重的15-23%，且含磺酸基的二元醇的含量不超過彈性體總重的3%。5.如權(quán)利要求1所述的一種基于RIM技術(shù)制備的水可溶、可紡聚氨酯彈性體，其特征在于:所述A料的活性基團(tuán)為羥基和氨基，B料的活性基團(tuán)為異氰酸酯基團(tuán)。
【專利摘要】一種基于RIM技術(shù)制備的水可溶、可紡聚氨酯彈性體，將含有潛在親水基團(tuán)的二元醇組分和二異氰酸酯組分通過RIM技術(shù)制備得到線性聚合物。因其含有潛在親水基團(tuán)，能在不破壞分子主鏈的前提下實(shí)現(xiàn)水溶與不水溶相互轉(zhuǎn)換：親水基團(tuán)釋放前為不親水的彈性體，可用于海島纖維海組分紡絲；親水基團(tuán)釋放后為水溶性高分子化合物，可在溫和條件下進(jìn)行減量開纖；封閉親水基團(tuán)后不水溶，可在溫和條件下實(shí)現(xiàn)回收。過程中不產(chǎn)生有機(jī)溶劑或含有機(jī)物廢水排放，有利于環(huán)境保護(hù)。
【IPC分類】C08G18/32, C08G18/66, C08G18/48, D01F8/16
【公開號(hào)】CN105399920
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510783576
【發(fā)明人】顏俊, 范浩軍, 陳意, 張家發(fā), 許凡平, 白玲
【申請(qǐng)人】四川大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年11月16日