[发明专利]一种非异氰酸酯法制备脂肪族聚氨酯弹性纤维的方法

说明书

本发明公开了一种非异氰酸酯法制备脂肪族聚氨酯弹性纤维的方法，其通过将氨基甲酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、扩链剂和催化剂进行混合后，再经酯交换缩聚反应，继而将反应产物取出并破碎、干燥制得脂肪族聚氨酯颗粒，然后将脂肪族聚氨酯颗粒依序进行熔融、挤出、冷却、切粒和干燥后，制得脂肪族聚氨酯切片，继而将脂肪族聚氨酯切片进行熔融纺丝处理，制得脂肪族聚氨酯弹性纤维。本方案避免了剧毒光气、异氰酸酯和有机锡类催化剂的使用，具有显著的社会经济效应；同时，直接将氨基甲酸酯与多元醇通过酯交换缩聚反应制得脂肪族聚氨酯，缩短反应流程，保证安全生产和环境保护。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备技术领域，尤其涉及一种非异氰酸酯法制备脂肪族聚氨酯弹性纤维的方法。

背景技术

聚氨酯弹性纤维主要由长链的聚醚或聚酯组成的软段和短链的二胺或二异氰酸酯反应形成的硬段构成，其在各类服装面料中均有广泛的应用。随着专业运动服装的发展，市场要求服装穿着更佳舒适、贴身，聚氨酯弹性纤维的应用也越来越广泛。

目前，聚氨酯主要由多异氰酸酯和含活泼氢的化合物来完成制备；由于多异氰酸酯有毒，且其主流生产工艺光气化法的原料光气剧毒，因此，近年来，越来越多研究者开始投入非异氰酸酯法合成聚氨酯的研究。

环碳酸酯法合成聚氨酯的研究基于环碳酸酯可与伯胺、仲胺或聚多胺类反应合成相应的聚氨酯结构，这是一种既环保又经济的聚氨酯合成方法，随着人们环保意识的增强，此法的提出掀起了非异氰酸酯法合成聚氨酯的热潮。但是，此法在聚氨酯的制备过程中使用溶剂，获得的聚氨酯的分子量较低，分子量分布范围较宽，对聚氨酯弹性纤维的物理性能产生不利影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种生产安全、对环境友好且能耗低的非异氰酸酯法制备脂肪族聚氨酯弹性纤维的方法。

为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种非异氰酸酯法制备脂肪族聚氨酯弹性纤维的方法，其通过将氨基甲酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、扩链剂和催化剂进行混合后，再经酯交换缩聚反应，继而将反应产物取出并破碎、干燥制得脂肪族聚氨酯颗粒，然后将脂肪族聚氨酯颗粒依序进行熔融、挤出、冷却、切粒和干燥后，制得脂肪族聚氨酯切片，继而将脂肪族聚氨酯切片进行熔融纺丝处理，制得脂肪族聚氨酯弹性纤维。

作为一种可能的实施方式，进一步，本方案具体包括如下步骤：

(1)将氨基甲酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、扩链剂和催化剂加入至聚合反应釜中混合，通入氮气置换反应釜中的空气，然后将反应釜升温至预设预聚温度，且降低系统压力至预设预聚压力，使反应釜内进行微真空预聚反应，其中，氨基甲酸酯、聚四氢呋喃醚二醇和扩链剂的添加份数比例为1.0∶0.6～1.0∶0～ 0.4，所述催化剂的添加量为氨基甲酸酯、聚四氢呋喃醚二醇和扩链剂总物料量的0.05wt％～0.25wt％；

(2)将反应釜升温至预设缩聚温度，且降低系统压力至预设缩聚压力，使反应釜内进行高真空缩聚反应；

(3)将高真空缩聚反应后的产物趁热取出，再将其冷却至室温，制得中间产物A；

(4)将中间产物A依序经过破碎、干燥后，制得脂肪族聚氨酯颗粒；

(5)将脂肪族聚氨酯颗粒依序经过熔融、挤出、冷却、切粒、干燥后，获得脂肪族聚氨酯切片；

(6)将脂肪族聚氨酯切片进行熔融纺丝处理，制得脂肪族聚氨酯弹性纤维。