一种基于rim技术制备的水可溶、可纺聚氨酯弹性体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热塑性聚氨酯弹性体领域，特别是指一种基于R頂技术制备的水可溶、可纺聚氨酯弹性体。
【背景技术】
[0002]海岛纤维是将两种不相容的聚合物进行共混纺丝或复合纺丝制造的异形纤维，岛组分聚合物以维系纤维的形式分散于另一种海组分聚合物中，当把海组分去除后，就得到有岛组分行程的超细纤维；超细纤维有纤度细、手感柔软，具有大比表面积和毛细效应，有良好的吸湿散湿性等特点。
[0003]超细纤维在国民经济中占有重要的地位，仅2014年国内超细纤维合成革的产量近1亿米。国内超细纤维合成革主要使用海岛纤维制备，采用苯减量或碱减量方式进行:苯减量是使用甲苯做溶剂将纤维中的海组份一聚乙烯溶解、去除，苯减量虽然在相对密闭的环境中进行，但减量及聚乙烯回收过程仍然会有大量甲苯(85-150g/lkg纤维)挥发，造成严重污染及资源浪费；碱减量是在10%的氢氧化钠碱液中将海组份一涤纶水解、去除，涤纶水解成为对苯二甲酸盐和乙二醇，同时产生大量含苯二甲酸盐和乙二醇的废水，既不易回收和高附加值利用，又造成废水中C0D含量高，不易降解，直接排放亦造成严重的环境污染和资源浪费。
[0004]海岛纤维减量造成污染的主要原因是没有适用于熔融纺丝的聚合物弹性体作为海组分，如果这种聚合物弹性体既能纺丝，又能在温和条件下减量并回收利用，则在减量和回收过程中就不会产生有机污染物和大量含有机物的废水，其环境污染问题便可迎刃而解。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于R頂技术制备的水可溶、可纺的聚氨酯弹性体，该弹性体作为海组份与尼龙(PA)复合纺丝可制备具有海岛结构的超细纤维。该弹性体本身含有潜在亲水基团，能在不破坏分子主链的前提下实现水溶与不水溶相互转换，即可在温和条件下将其溶解于水中实现减量、可将减量后溶解于水中的聚氨酯回收再利用，在减量和回收过程中不产生有机废物，减量后的废水也可多次循环利用。
[0006]本发明采用如下的技术方案:
采用R頂技术制备水可溶、可纺聚氨酯弹性体，具体通过如下步骤制备:
a.将二元醇组分混合均匀并由保温40-60°C的储罐保存，标记为A料，将二异氰酸酯组分由保温40-60°C的储罐保存，标记为B料；
b.经计量装置按A料与B料中活性基团1:1-1.05摩尔比的比例送至高速混合头混合3-15秒，挤出后将物料置于固化模具中；
c.将盛有物料的模具在80-110°C的条件下熟化2-10小时后取出物料，造粒，得到水可溶、可纺聚氨酯弹性体。
[0007]A料由(1)低聚二元醇、(2)亲水扩链剂、(3)催化剂及可选(4)小分子扩链剂组成:
(1)低聚二元醇为耐水解的、相对分子质量100-4000的聚四氢呋喃二元醇中的1种或其组合；
(2)亲水扩链剂为N，N- 二羟乙基马来酰胺酸或N，N - 二羟乙基马来酰胺酸与熔点低于60°C、相对分子质量为500-1500的含磺酸基的二元醇的组合；
(3)催化剂为:有机铋、有机银和/或有机锡中的一种；
(4)小分子扩链剂为乙二醇、1，4-丁二醇、己二醇、乙二胺、己二胺中的1种或其组合。
[0008]二异氰酸酯组分为MDI100、MDI50或液化MDI中的一种。
[0009]水可溶、可纺聚氨酯弹性体中含磺酸基的二元醇及# , 二羟乙基马来酰胺酸的含量为弹性体总重的15-23%，且含磺酸基的二元醇的含量不超过弹性体总重的3%。
[0010]A料的活性基团为羟基和氨基，B料的活性基团为异氰酸酯基团。
[0011]由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
1、水可溶、可纺聚氨酯弹性体含潜在亲水基团，亲水基团未释放时聚氨酯弹性体不亲水，从而其适用熔融纺丝工艺；调整环境的酸碱性来释放和封闭聚氨酯中的亲水基团，可改变聚氨酯弹性体的水溶性，从而可以作为海岛纤维的海组分；作为海岛纤维海组分时，纤维减量过程、海组分回收过程不对水可溶、可纺聚氨酯弹性体的分子主链造成破坏，回收后可以再次利用，不造成资源浪费；过程中无有机物排放，不造成环境污染。
[0012]2、采用反应注射成型技术制备水可溶、可纺聚氨酯弹性体，具有反应速度快，加工过程能耗低，成本低等优点。
[0013]3、作为海岛纤维海组分纺丝时，可使用现有海岛复合纺丝设备进行生产，可为超细纤维行业可持续发展提供方案。
【具体实施方式】
[0014]下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0015]实施例一:
A料为110重量份PTMG1000、40重量份二羟乙基马来酰胺酸、0.1重量份的有机锡催化剂、8重量份1，4- 丁二醇组成的混合物料为MDI50。A、B料分别在储罐中40°C保温。经计量装置将A料与B料按活性基团1:1.01的摩尔比送至高速混合头混合10秒，挤出后将物料置于固化模具中，然后将物料及固化模具放于110°C的条件下熟化6小时后取出物料，造粒得到水可溶、可纺聚氨酯弹性体，亲水基团含量为15.5%。
[0016]实施例二:
A料为110重量份PTMG1000、6重量份百源3306、56重量份二羟乙基马来酰胺酸、0.2重量份的有机银催化剂；B料为MDI100。A、B料分别在储罐中46°C保温。经计量装置将A料与B料按活性基团1:1.01的摩尔比送至高速混合头混合5秒，挤出后将物料置于固化模具中，然后将物料及固化模具放于90°C的条件下熟化10小时后取出物料，造粒得到水可溶、可纺聚氨酯弹性体，亲水基团含量为22.79%，其中含磺酸基的二元醇含量2.21%。
[0017] 实施例三:
A料为220重量份PTMG2000、58.5重量份二羟乙基马来酰胺酸、0.2重量份的有机铋催化剂料为MDI100。A、B料分别在储罐中46°C保温。经计量装置将A料与B料按活性基团1:1.01的摩尔比送至高速混合头混合10秒，挤出后将物料置于固化模具中，然后将物料及固化模具放于100°C的条件下熟化10小时后取出混合料，得到水可溶、可纺聚氨酯弹性体，亲水基团含量为15.46%ο
【主权项】
1.一种基于RM技术制备的水可溶、可纺聚氨酯弹性体，其特征在于:采用RIM技术制备水可溶、可纺聚氨酯弹性体，具体通过如下步骤制备: a.将二元醇组分混合均匀并由保温40-60°C的储罐保存，标记为A料，将二异氰酸酯组分由保温40-60°C的储罐保存，标记为B料； b.经计量装置按A料与B料中活性基团1:1-1.05摩尔比的比例送至高速混合头混合3-15秒，挤出后将物料置于固化模具中； c.将盛有物料的模具在80-110°C的条件下熟化2-10小时后取出物料，造粒，得到水可溶、可纺聚氨酯弹性体。2.如权利要求1所述的一种基于RIM技术制备的水可溶、可纺聚氨酯弹性体，其特征在于:所述A料由(1)低聚二元醇、(2)亲水扩链剂、(3)催化剂及可选(4)小分子扩链剂组成: (1)低聚二元醇为耐水解的、相对分子质量100-4000的聚四氢呋喃二元醇中的1种或其组合； (2)亲水扩链剂为N，N- 二羟乙基马来酰胺酸或N，N - 二羟乙基马来酰胺酸与熔点低于60°C、相对分子质量为500-1500的含磺酸基的二元醇的组合； (3)催化剂为:有机铋、有机银和/或有机锡中的一种； (4)小分子扩链剂为乙二醇、1，4-丁二醇、己二醇、乙二胺、己二胺中的1种或其组合。3.如权利要求1所述的一种基于RIM技术制备的水可溶、可纺聚氨酯弹性体，其特征在于所述二异氰酸酯组分为MDI100、MDI50或液化MDI中的一种。4.如权利要求1所述的一种基于RIM技术制备的水可溶、可纺聚氨酯弹性体，其特征在于:所述水可溶、可纺聚氨酯弹性体中含磺酸基的二元醇及N，N - 二羟乙基马来酰胺酸的含量为弹性体总重的15-23%，且含磺酸基的二元醇的含量不超过弹性体总重的3%。5.如权利要求1所述的一种基于RIM技术制备的水可溶、可纺聚氨酯弹性体，其特征在于:所述A料的活性基团为羟基和氨基，B料的活性基团为异氰酸酯基团。
【专利摘要】一种基于RIM技术制备的水可溶、可纺聚氨酯弹性体，将含有潜在亲水基团的二元醇组分和二异氰酸酯组分通过RIM技术制备得到线性聚合物。因其含有潜在亲水基团，能在不破坏分子主链的前提下实现水溶与不水溶相互转换：亲水基团释放前为不亲水的弹性体，可用于海岛纤维海组分纺丝；亲水基团释放后为水溶性高分子化合物，可在温和条件下进行减量开纤；封闭亲水基团后不水溶，可在温和条件下实现回收。过程中不产生有机溶剂或含有机物废水排放，有利于环境保护。
【IPC分类】C08G18/32, C08G18/66, C08G18/48, D01F8/16
【公开号】CN105399920
【申请号】CN201510783576
【发明人】颜俊, 范浩军, 陈意, 张家发, 许凡平, 白玲
【申请人】四川大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月16日