[发明专利]高性能聚胺酯弹性纤维之制造方法

说明书

本发明系一种适合熔融纺丝之聚胺酯弹性体及弹性纤维之制造方法，尤指一种以连续式生产特殊配方之聚胺酯弹性体，其特殊的配方能够使生产的弹性体适用于熔融纺丝制程，藉以使得生产的弹性纤维比一般的聚胺酯纤维，具有较佳的耐水解性、耐热性及耐候性。属于人造纤维技术领域。

聚胺酯弹性体(Polyurethane Elastomer，PU)为热可塑性弹性体中，最为广泛使用的一种，一般又称为TPU，其同时具有塑胶材料之热可塑性加工性能及橡胶材料之弹性，因此广泛地运用于射出成型、压出成型、压模成型、吹模成型等加工方面，其产品包括有各类的管件、零件、运动器材、电子零件及纤维制品等。

目前传统之弹性纤维，最负盛名者为杜邦公司之干式法制程，该等制法首先必须合成聚胺酯弹性体，再制成溶液方式，经压挤出纺口，接着以加热的氮气吹走溶剂，留下弹性体形成弹性纤维，此种制法因为涉及溶剂[如：二甲基甲醯胺(DMF)或二甲基乙醯胺(DMAC)]挥发的问题，对于人体及环境均会造成危害，使得其需要投入庞大资金进行溶剂的回收，造成利用此种方法的弹性纤维成本过高，不利于市场之推广应用及竞争。

进年来在日本发展以熔融法纺丝制造弹性纤维之技术，其有别于杜邦公司之干式法生产方式，利用熔融法生产之弹性纤维制程，没有溶剂回收的问题，可以使得生产的成本较低，但是由于一般聚胺酯弹性体之耐热性不佳，在经过高温熔融纺丝后，其物性会大为衰退，并且制成的弹性纤维于尔后的加工程序上，也会经过加热、染整等步骤，必须接受高温及水解等变化，这使得由日本发展出来的熔融纺丝法，其产品在用途上受到诸多的限制，并且于物理及化学性质方面低于杜邦公司以干式法生产的弹性纤维。

本发明的主要目的是：提供一种以连续性制程生产高性能聚胺酯弹性纤维之制造方法，其系先以反应槽进行预聚合反应，再以双螺杆压出机将预聚合物、链延长剂及添加剂等进行反应压出，并以高真空除去水份、未反应物及低聚合物，产物经双螺杆压出机出口拉条切粒，完成的聚胺酯弹性体经干燥后，就可以用来进行熔融纺丝之加工作业。

本发明一种高性能聚胺酯弹性纤维之制造方法，其中的聚胺酯弹性体制造采用的配方系以聚酯二元醇及二异氰酸盐先进行预聚合反应，再将预聚合反应产物与链延长剂，以计量齿轮泵送入双螺杆压出机进行反应押出，生产出具有高性能物理与化学性质的聚胺酯弹性体，藉以运用熔融纺丝制成聚胺酯弹性纤维。

其中的聚酯二元醇系采用A、B两类混合使用；

A类的成分为ploy(tetramethylene adipate)glycol或ploy(ε-caprolactone)glycol；

B类的成分为含高纯度之36碳二聚酸与二醇反应制成之聚酯二元醇；其中A、B两类的聚酯二元醇分子量为500g/mole-3000g/mole，其中B类聚酯二元醇的36碳二聚酸的化学结构为：

本发明采用A、B两类聚酯二元醇混合使用的混合的莫耳比为95∶5～5∶95。

其中，预聚合反应的温度为60～80℃、反应时间为0.5～2小时，且反应时以氮气充入预聚合反应槽。

其中的配方比例大致为：

聚酯二元醇∶链延长剂∶MDI＝1∶1∶2～1∶10∶11；原则为聚酯二元醇+链延长剂之莫耳数等于MDI(二异氰酸盐)之莫耳数。

其中的链延长剂为二醇类，可以分为A、B二部分；

A部分为1.4-丁二醇、1.6-己二醇或1.2-乙二醇，

B部分为芳香族二元族，其化学结构为：

其m，n为整数1、2、3、4、5，且m+n＝2～10。

其中A、B二类二醇类混合使用的混合莫耳比为95∶5～5∶95。

其中聚胺酯弹性体的干燥温度通常系以露点-60℃之绝干空气加热至70～100℃进行干燥。

本发明的优点是：本发明引用多项材料及制程设定，有效改善一般生产聚胺酯弹性之配方，其配方及制程的特色如下：

1.由高纯度含36碳之二聚酸与二醇反应制成之聚酯二元醇为部分的聚胺酯软节段，可以提高弹性体的耐热及耐水解性质。

2.由含芳香族结构组成之二醇为聚胺酯之链延长剂，可以增加弹性体的耐热性质及提高熔点。

3.以连续式双螺杆反应压出制造聚胺酯弹性体，其硬节段与软节段之比例可以任意调整，使得产品的品质稳定。

4.依特殊配方的弹性体进行熔融纺丝，可以具有优异的耐热性、耐水解性及耐候性。