一種具有良好耐熱性的聚氨酯擴鏈劑的製備方法
2023-08-05 07:53:16
專利名稱：一種具有良好耐熱性的聚氨酯擴鏈劑的製備方法
技術領域：
本發明屬熔紡氨綸製備領域，特別是涉及一種具有良好耐熱性的聚氨酯擴鏈劑的制 備方法。
背景技術：
熔體反應擠出紡絲技術是近年來發展起來的新型紡絲技術，其最大的特點是不用溶 劑，使用設備少，能耗低，定員少，建築面積小，建廠投資少。由於無需有機溶劑，在 生產過程和最終產品中都絕對不含有機溶劑，更主要的是，杜絕了溶劑對生產人員和環 境的汙染。
氨綸的熔融紡絲方法採用熔體反應擠出紡絲技術，其生產工藝如下熱塑性聚氨酯 (TPU)切片經乾燥後進入螺杆入口，經熔融後在螺杆出口加入擴鏈劑，然後經靜態混 合器混合後經計量泵計量後進入組件紡絲、甬道冷卻、上油、巻繞、後處理。用該法生 產的氨綸彈性纖維具有模量低、不含溶劑、耐氯性較好、投資少、易擴大規模等特點，
但由於熔紡氨綸纖維耐熱性較差，只能達到ll(TC的耐熱水平，因此不可使用於高溫染
色，目前只能用於有色紗包芯、包覆，裸絲針織，或低溫染色及不染色的應用場合，這
類市場約佔目前市場的50%。同時，還存在如下問題熔體管道的結焦，炭化直接影響 泵供量，從而產生斷頭以及成品率下降。究其原因，在TPU的後加工中經常以部分預聚 體為擴鏈劑，而擴鏈劑一般為兩端含異氰酸酯(一NC0)基團的預聚體，這類化合物在 熔體擠出加工的高溫狀態下，兩端的活性基團與TPU的端羥基發生反應，從而形成擴鏈 反應。但由於其高反應活性，使得在熔體管道中發生交聯反應形成凝膠，最後結焦炭化， 嚴重時產生堵塞。此外，還可能存在擴鏈劑中二異氰酸酯的一系列複雜的化學反應，如 預聚體的一NC0端基與聚氨酯中一NH—的反應、與預聚體中的一NH—的反應、一NC0之 間的反應、一NC0與聚氨酯熱降解產物的反應以及一NCO與預聚體熱降解產物的反應等。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種具有良好耐熱性的聚氨酯擴鏈劑及其製備方 法，以解決現有技術中熔體管道結焦、炭化、泵供量不足、斷頭以及成品率下降等缺點。
本發明的聚氨酯擴鏈劑通式如下
ONC-R-Diol-R-NCO
其中R為異佛爾酮二異氰酸酯；Diol為二元醇化合物，包括但不限於聚乙二醇、 聚四氫呋喃醚、羥基有機矽、1， 4一丁二醇。
本發明的一種具有良好耐熱性的聚氨酯擴鏈劑的製備方法，包括以下步驟
(1) 二元醇的脫水將二元醇置於三口燒瓶內，加熱至50~180°C，抽真空脫水1 20 小時，除去原料中的水分，然後充入惰性氣體保護；
(2) 異佛爾酮二異氰酸酯與二元醇的反應將異佛爾酮二異氰酸酯加入到用惰性氣體 置換的三口燒瓶內，然後將已脫水的二元醇加入，其中已脫水的二元醇與二異氰酸酯的 摩爾比為l: 1~1: 10，在40 16(TC溫度下，反應l 20h，得到聚氨酯擴鏈劑。
所述步驟(1)中二元醇包括聚乙二醇、聚四氫呋喃醚、羥基有機矽、1， 4一丁二
醇等，但不限於這些。
所述步驟(2)中溫度為60~120°C。
所述步驟(2)中的聚氨酯擴鏈劑的一0基團質量百分含量為1~10%。 有益效果
可以得到具有良好耐熱性的聚氨酯擴鏈劑，從而減少熔紡氨綸過程中的熔體結焦現 象。同時，製備方法簡單易行，具有大規模工業化生產的潛力，並有望改善氨綸纖維的 性能。
圖1是含量為6%的聚乙二醇一異佛爾酮二異氰酸酯擴鏈劑中一0含量與加熱時 間的關係圖G9(TC)。
圖2是含量為6%的聚乙二醇一異佛爾酮二異氰酸酯擴鏈劑的落球粘度與加熱時間 的關係圖(190。C)。
圖3是含量為4X的聚乙二醇一異佛爾酮二異氰酸酯擴鏈劑中一NC0含量與加熱時 間的關係圖(190°C)。
圖4是含量為4%的聚乙二醇一異佛爾酮二異氰酸酯擴鏈劑的落球粘度與加熱時間 的關係圖(190°C)。
圖5是不同結構的擴鏈劑中一NC0含量與加熱時間的關係圖(190°C)，其中，(a) 是PEA—MDI擴鏈劑中一NCO含量與加熱時間的關係圖，(b)是PEA—TDI擴鏈劑中一NCO 含量與加熱時間的關係圖，(c)是PEA—HDI擴鏈劑中一NCO含量與加熱時間的關係圖， (d)是PEA—IPDI擴鏈劑中一NCO含量與加熱時間的關係圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步的闡述，應理解，這些實施例僅用於說明本 發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領
域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價同樣落於本申請所附權利要求書 所限定的範圍。
實施例1
將聚乙二醇(PEA，分子量2000)置於三口燒瓶內，加熱至10(TC-11(TC，抽真空脫 水2個小時以上，以除去原料中的水分。根據合成的擴鏈劑預聚體中一NCO質量百分含量 6%，將0.36mol的異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)加入充氮氣的三頸燒瓶中，再將O. 125mol 已脫水的聚乙二醇加入，在80。C下反應6小時，製得一NC0含量為6X的PEA—IPDI擴鏈齊廿。
實施例2
按照實施例1製備PEA—IPDI擴鏈劑，並加入預先充滿氮氣的試管中，並使預聚體 保持在氮氣氛圍中，油浴加熱至190。C並保持不同時間，然後取0.1g樣品採用甲苯二 正丁胺法滴定來測定聚氨酯擴鏈劑中一NCO基團含量的變化，圖1是PEA—IPDI擴鏈劑 中一NCO含量與加熱時間的關係圖。
實施例3
按照實施例1製備PEA—IPDI擴鏈劑，將其加入到預先充滿氮氣的試管中，並使預 聚體保持在氮氣氛圍中，把試管放入標有刻度的透明油浴中加熱至190。C並保持不同時 間，用落球粘度法測定小鋼球在擴鏈劑預聚體中的下落時間，圖2是在190'C下加熱不 同時間的PEA—IPDI擴鏈劑落球粘度的變化。
實施例4
將聚乙二醇置於三口燒瓶內，加熱至10(TC-ll(TC，抽真空脫水2個小時以上，以 除去原料中的水分。根據合成的擴鏈劑預聚體中一NC0質量百分含量4X，將0.33mo1 的異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)加入充氮氣的三頸燒瓶中，再將0.15nx)1已脫水的聚乙 二醇加入，在8(TC下反應6小時，製得一NC0含量為4X的PEA—IPDI擴鏈劑。
實施例5
按照實施例4製備PEA—IPDI擴鏈劑，並加入預先充滿氮氣的試管中，並使預聚體 保持在氮氣氛圍中，油浴加熱至190。C並保持不同時間，然後取0.1g樣品採用甲苯二 正丁胺法滴定來測定聚氨酯擴鏈劑中一NCO基團含量的變化，圖3是PEA—IPDI擴鏈劑 中一NCO含量與加熱時間的關係圖。
實施例6
按照實施例4製備PEA—IPDI擴鏈劑，將其加入到預先充滿氮氣的試管中，並使預 聚體保持在氮氣氛圍中，把試管放入標有刻度的透明油浴中加熱至190。C並保持不同時
間，用落球粘度法測定小鋼球在擴鏈劑預聚體中的下落時間。圖4是在19(TC下加熱不 同時間的PEA—IPDI擴鏈劑落球粘度的變化。
實施例7
按照實施例1製備PEA—IPDI擴鏈劑，並製備具有相近一NCO含量的PEA—TDI， PEA 一MDI， PEA—HDI擴鏈劑，然後採用甲苯二正丁胺法測定各擴鏈劑在19(TC下加熱不同 時間的一NC0含量的變化，圖5是幾種不同結構的擴鏈劑中一NCO含量與加熱時間的關 系圖。
權利要求
1.一種具有良好耐熱性的聚氨酯擴鏈劑的製備方法，包括以下步驟(1)二元醇的脫水將二元醇置於三口燒瓶內，加熱至50～180℃，抽真空脫水1～20小時，除去原料中的水分，然後充入惰性氣體保護；(2)異佛爾酮二異氰酸酯與二元醇的反應將異佛爾酮二異氰酸酯加入到用惰性氣體置換的三口燒瓶內，然後將已脫水的二元醇加入，其中已脫水的二元醇與二異氰酸酯的摩爾比為1∶1～1∶10，在40～160℃溫度下，反應1～20h，得到聚氨酯擴鏈劑。
2. 根據權利要求2所述的一種具有良好耐熱性的聚氨酯擴鏈劑的製備方法，其特徵在於， 所述步驟(1)中二元醇是聚乙二醇、聚四氫呋喃醚、羥基有機矽或l， 4一丁二醇。
3. 根據權利要求2所述的一種具有良好耐熱性的聚氨酯擴鏈劑的製備方法，其特徵在於， 所述步驟(2)中溫度為60~120°C。
4. 根據權利要求2所述的一種具有良好耐熱性的聚氨酯擴鏈劑的製備方法，其特徵在於， 所述步驟(2)中的聚氨酯擴鏈劑的一NCO基團質量百分含量為1~10%。
全文摘要
本發明涉及一種具有良好耐熱性的聚氨酯擴鏈劑的製備方法，包括(1)將二元醇置於三口燒瓶內，加熱至50～180℃，抽真空脫水1～20小時，除去原料中的水分，然後充入惰性氣體保護；(2)將異佛爾酮二異氰酸酯加入到用惰性氣體置換的三口燒瓶內，然後將已脫水的二元醇加入，其中已脫水的二元醇與二異氰酸酯的摩爾比為1∶1～1∶10，在40～160℃溫度下，反應1～20h，得到聚氨酯擴鏈劑。該方法簡單易行，且製備的聚氨酯擴鏈劑具有良好耐熱性，適合工業化生產。
文檔編號C08G18/00GK101186681SQ20071017051
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月16日 優先權日2007年11月16日
發明者餘木火, 曾曉知, 韓克清 申請人:東華大學