[发明专利]聚氨酯和/或聚脲氨酯的熔融纺丝方法

说明书

本发明是关于聚氨酯和/或聚脲氨酯熔融纺丝方法，包括制备含有一种熔融助剂的预聚体。本发明还涉及实施这一方法的设备及用这种方法加工的丝条。

从EP 0553944已知用一种热稳定方法可加工的聚氨酯和/或聚脲氨酯弹性体熔体。这种熔体可通过长链二醇与二异氰酸酯，扩链剂和极性凝胶和/或熔融助剂加成反应或叠合反应制得。在此建议羧酸酰胺作为凝胶和/或熔融助剂。在该申请中还提到熔体可进一步加工成模压制品。作为一种方法，其中还包括熔融纺丝方法。但是对该熔体如何进行熔融纺丝并没有详细披露。

显而易见，根据EP 0553944，用这种熔体进行熔融纺丝只是在有限的程度上可行。要末纺丝是不可能的；要末所生产的丝条物理性能差。

由此得出本发明的目的是找出一种聚氨酯和/或聚脲氨酯弹性体进行熔融纺丝方法，通过这种方法得到的丝条，其物理性能可以和以前所用的溶液纺丝所得到的丝条性能相比较。

本发明的一个目的是提供一种聚氨酯和/或聚脲氨酯熔融纺丝方法，其中由一种聚合二醇和一种有机二异氰酸酯制备预聚体，随后往该预聚体中加入一种凝胶和/或熔融助剂和扩链剂，其特征为：

a．在50～150℃制备预聚体，

b．随后降低温度5～50℃(5～50K)，在液态下加入凝胶和/或熔融助剂，

c．把这种预聚体和扩链剂混合，搅拌，保持其熔融液体状态，

d．以熔融液体状态将这种预聚体通过挤压机，在高温下，聚合反应在挤压机中进行，和

e．聚合物熔体经丝板纺出，形成聚氨酯和/或聚脲氨酯丝条。

本发明的另一个目的是提供一种实施聚氨酯和/或聚脲氨酯熔融纺丝方法的装置，其特征是至少一个制备预聚体用的可加热反应器16通过至少一个可加热的、由至少一个输送泵18操作的给料管17与挤压机49的进料轴20相连接，其特征还在于挤压机49的排出口通过熔体管线24由泵23导入纺丝头25，纺丝头25又通向冷却室57，冷却室57又和纺丝机56相连。

根据本发明，本方法第一步(步骤a)是制备预聚体。这种预聚体含有从一种有机二异氰酸酯和聚合二醇进行反应得到的反应产物；紧接着第二步(步骤b)是在将该预聚体冷却10～50℃(10～50K)后加入凝胶和/或熔融助剂；第三步(步骤c)是保持其熔体状态的预聚体，在搅拌情况下和扩链剂混合。这里，最主要的是按上述方法制备的预聚体在熔体状态下通过挤压机，由此得到的聚合物熔体通过喷丝板纺出聚氨酯和/或聚脲氨酯丝条。本发明的主要之点是本方法从a到e各步骤精密的顺序设计。显而易见，只有遵守上述方法中的各步骤才能得到具有有用物理性能的聚氨酯/聚脲氨酯丝条。

制备预聚体的(即步骤1)程序如下：原料组分二醇和有机异氰酸酯最好分别呈液体状态提供，然后将其转入带搅拌的适宜反应器。反应温度和所选的原料有关，最好在50～150℃之间。反应持续进行，直到所有的或几乎所有的二醇和异氰酸酯转化完成为止。二醇和异氰酸酯的摩尔比，较好的是1∶1.1～1∶10.0，更好地摩尔比是1∶1.4～1∶4。在这种情况下，初始原料各自为单一成分，也可以是一个混合物。从原料角度讲，本发明包括在制造聚氨酯和聚脲氨酯中已知的所有的异氰酸酯或聚合二醇。本发明尤其包括EP0553944中所列的化合物。优选封端的和/或未封端的异氰酸酯作为有机异氰酸酯，具体地说，最好选择六亚甲基二异氰酸酯；二醇则最好选择聚醚二醇和/或聚酯二醇。更适合本发明方法的为聚四氢呋喃、聚合二醇的较好摩尔质量为1000～3000g/mol。M₁₀/M_n＜2.0。事实证明，一一遵循了这些条件对丝条性能是非常有利的，在统计学或非统计学分布中硬段(hard segment)的不同结合有可能影响产品的质量。

本发明方法的关键是如上所述的预聚体保持在熔体状态，然后将熔融液相的温度降低5～50℃(5～50K)。温度降低最好为10～30℃(10～30K)，只有在这一点，凝胶和/或熔融助剂在液态下加入。执行本方法的这一步骤时必须特别小心使在这里的凝胶和/或熔融助剂作为液态加入在预聚体中的分布是均匀的，因此最好在带搅拌的反应器中采用强化搅拌，加入凝胶和/或熔融助剂的量优选为大约预聚体重量百分数的1～25％。更优选为2～10％(重量百分数)，从原料角度看，最好加入一种羧酸酰胺作为凝胶/熔融助剂，在这种情况下具体使用ε-己内酰胺。