[发明专利]一种涤纶混杂纤维制备聚氨酯的方法及聚氨酯的应用

说明书

本发明所述的涤纶混杂纤维制备聚氨酯的方法，包括步骤：聚氨酯多元醇前驱体的制备：将涤纶混杂纤维与醇解剂混合，在金属锡类催化剂作用下及惰性气体保护下，加热反应得聚氨酯多元醇前驱体；聚氨酯的制备：将聚氨酯多元醇前驱体与聚醚多元醇按比例混合，加热反应后冷却，再加入异氰酸酯，反应后经熟化得到含有纤维增强颗粒的、具有弹性的聚氨酯。本发明中采用涤纶为主的混杂纤维作为原料，包含醇解后带羟基的化合物、及具有酰胺结构的化合物，羟基和酰胺基中均具有活泼氢，可在后续的反应中形成氢键交联，提高产品聚氨酯的力学性能。未被醇解的混杂纤维如丙纶可起到纤维增强的效果，使聚氨酯不仅具备很高的力学性能，同时具有耐磨性能及回弹性。

技术领域

本发明涉及废弃涤纶混杂纤维再利用领域，更具体地，涉及一种涤纶混杂纤维制备聚氨酯的方法及聚氨酯的应用。

背景技术

通常，涤纶纤维材料具有优良的抗皱性、尺寸稳定性和弹性，同时良好的绝缘性和耐老化特性使其成为化纤产品中产量最大的品种。随着涤纶纤维用量在纺织、服装中的占比增加，涤纶纤维固废的数量也日渐增多，对社会造成了极大的环境和资源压力。针对废旧涤纶再资源化的方法很多，其中经济效益较好的是利用废旧涤纶进行降解制备再生化合物。如CN110156932A公开了一种以涤纶纤维为原料制备不饱和树脂的方法；CN111647147A公开了一种以涤纶纺纤维为原料制备纤维源不饱和树脂的方法，该发明将含聚酯纤维(≥80％)的废旧涤纶纺纤维作为主要原料，经醇解过程，将分离出来的未醇解的纤维作为其它用途纤维增强材料。分离的液体部分经缩聚反应制备高粘结强度的纤维源不饱和树脂用于人造石材和户外砖等绿色建材的粘结剂材料。华南理工大学利用PET醇解多元醇用于聚氨酯弹性体的合成(卢晓玲，黄承亚，赵冉.废PET醇解产物及在聚氨酯弹性体合成中的应用，聚氨酯工业，2011)。

上述的技术主要针对较高纯度涤纶纤维的化学回收方法，而在实际生产中，涤纶纤维往往混杂锦纶、丙纶和氨纶等废料，导致对涤纶为主混杂纤维固废的回收利用往往需要预先分离地步骤。然而，复杂繁琐的分离操作大大增加了聚酯混纺纤维纺织品回收利用的难度。

发明内容

本发明的首要目的在于针对上述缺陷和不足，解决现有技术中废弃涤纶混杂纤维回收再利用过程繁杂、难度大的技术问题，通过对60～80％涤纶含量的混杂纤维进行醇解获得部分带有端羟基的聚酯多元醇前驱体作为原料并进一步制备聚氨酯弹性体，为涤纶为主混杂纤维固废的高值资源化应用提供新途径。

本发明的另一个目的在于，提供一种制备得到的聚氨酯的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的具体技术方案为：

本发明所述的涤纶混杂纤维制备聚氨酯的方法，包括以下步骤：

1)聚氨酯多元醇前驱体的制备：

将涤纶混杂纤维与醇解剂按质量比1:2～6混合，在质量份数为涤纶混杂纤维0.2％～0.75％的金属锡类催化剂作用下，及惰性气体保护下，加热并冷凝回流反应得聚氨酯多元醇前驱体；

2)聚氨酯的制备：

将步骤1得到的聚氨酯多元醇前驱体与聚醚多元醇按质量比例1:3～8混合均匀，升温并真空脱水、降温，再按异氰酸酯基与羟基摩尔比1～1.5加入异氰酸酯，升温进行活泼氢原位交联反应，反应后经熟化得到含有纤维增强颗粒的、具有弹性的聚氨酯。

优选地，所述涤纶混杂纤维包括质量分数为60～80％的涤纶，其余为混杂物；该混杂物包括丙纶、氨纶、或锦纶中的一种或多种。

优选地，所述聚氨酯多元醇前驱体羟值为232～380，数均分子量为500～1500。

优选地，所述醇解剂为一缩二乙二醇。

优选地，所述步骤1中加热反应条件包括加热温度210～220℃，反应时间3～5h。

优选地，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。