[发明专利]一种绿色环保水性聚氨酯纳米纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种绿色环保水性聚氨酯纳米纤维的制备方法，该方法将50‑80份聚环氧丙烷二醇、10‑30份异氟尔酮二异氰酸酯和1‑8份前扩链剂混合，加入0.5‑1份催化剂，升温至80‑90℃反应4‑6小时，然后加入3‑10份丙酮降温至50‑70℃，加入2‑12份三乙胺反应10‑20分钟后得聚氨酯预聚体，于添加有后扩链剂的水中进行高速分散，得固含量为15‑30%的水性聚氨酯纺丝液；以水性聚氨酯纺丝液为原料，静电纺丝制得水性聚氨酯纳米纤维。本发明制备的水性聚氨酯纺丝液可单独应用于静电纺丝技术制备纳米纤维，具有良好成纤性，直径范围为100‑1500nm，改变了水性聚氨酯只能借助其他可纺高聚物制备纳米纤维的不足，以水为溶剂，避免了有机溶剂对人体及环境的伤害，绿色环保。

技术领域

本发明属于纳米纤维材料制备技术领域，具体涉及一种绿色环保水性聚氨酯纳米纤维的制备方法。

背景技术

静电纺丝方法是将高分子聚合物溶液置于高压电场中，聚合物溶液受电场力的激发形成射流，射流进而拉伸细化，最终在接收屏上得到超细纤维。静电纺丝法制得的纳米纤维具有直径小、均匀性好、比表面积高、易于合成等优点，广泛应用于高效过滤、组织工程、创伤敷料等领域。

聚合物分子链在溶液中形成缠结，并且具有一定的黏度，是静电纺丝技术制备聚合物纤维的必要条件。当聚合物溶液射流在泰勒锥表面形成以后，射流在高压静电场中受到电场力的拉伸，足够缠结的分子链沿着射流轴向取向化，可以平衡电场力的拉伸，保持射流的连续性，从而形成纤维。聚氨酯材料具有耐磨、力学性能好、可降解等优点。水性聚氨酯不仅保持了这些优点，同时它以水为溶剂，更为环保。但是由于水性聚氨酯在水中的分散形态是球形的，因此目前通常应用于静电纺丝的聚氨酯为溶剂型聚氨酯，其分子相互缠结有利于静电纺丝过程的进行，而水性聚氨酯的纺丝目前只能借助添加其他易于纺丝的高聚物来实现。如中国专利 CN105040123A公开了一种静电纺丝制备水性聚氨酯纳米纤维的方法，将水性聚氨酯溶液和聚乙烯醇溶液混合制得纺丝原液，进而经静电纺丝方法值得水性聚氨酯纳米纤维，因此该纳米纤维的获得必须借助于易于纺丝的高聚物聚乙二醇实现，在纺丝过程中无疑又引入了高聚物。

综上所述，研发一种在静电纺丝过程中不引入高聚物的制备水性聚氨酯纳米纤维的制备方法具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的制备水性聚氨酯纳米纤维必须添加易于纺丝的高聚物的问题，本发明公开了一种绿色环保水性聚氨酯纳米纤维的制备方法，制备的水性聚氨酯可单独应用于静电纺丝技术制备纳米纤维。

本发明通过以下技术方案实现：

一种绿色环保水性聚氨酯纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：

（1）水性聚氨酯纺丝液的制备：将50-80份聚环氧丙烷二醇、10-30份异氟尔酮二异氰酸酯和1-8份前扩链剂混合，混合后加入0.5-1份催化剂，升温至80-90℃，反应4-6小时，然后加入3-10份丙酮并降温至50-70℃，加入2-12份三乙胺反应10-20分钟后得聚氨酯预聚体，聚氨酯预聚体于添加有后扩链剂的水中进行高速分散，得固含量为15-30%的水性聚氨酯纺丝液；

（2）水性聚氨酯纳米纤维的制备：以步骤（1）制备的水性聚氨酯纺丝液为原料，静电纺丝制得水性聚氨酯纳米纤维；

所述的份数为重量份。

进一步地，步骤（1）中所述的前扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸，所述的后扩链剂磺酸盐；所述的催化剂为有机铋催化剂。

进一步地，步骤（1）中所述的高速分散速度为800-1500r/min，所述的高速分散时间为20-30min。

进一步地，步骤（1）中所述的添加有扩链剂的水中含后扩链剂5-20份。