制造聚氨酯脲粉末的方法技术

提供由斯潘德克斯在特殊工艺条件下制备的聚氨酯脲粉末。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由聚氨酯脲为基础的斯潘德克斯(spandex)制造粉末的方法，更具体地说涉及一种在特殊条件下挤塑斯潘德克斯以生产粉末的方法。
技术介绍
聚合物材料的回收和再利用已成为重要的工业考虑事项。此种回收的聚合物，包括聚氨酯和聚氨酯脲，可用作模塑树脂的、热熔体粘合剂的、化妆品之类的改性剂。有几种方法被用来回收利用交联聚氨酯。德国专利4,309,139公开一种分两步粉碎交联聚氨酯泡沫塑料以制造粉末的方法。德国专利4,309,228公开，将交联聚氨酯泡沫塑料切碎，用平模板压机将切碎的泡沫塑料压制成3mm直径的线料，然后将线料造粒。德国专利4,224,164公开造粒的交联聚氨酯塑料在挤塑机中的生产和加工。美国专利5,669,559公开，用辊炼机将预粉碎的交联聚氨酯加工成粉末的方法。然而，以上参考文献中没有一篇公开基本上完全基于线型双官能成分的软、粘着、聚氨酯脲的回收加工。它们的回收加工迄今一直采用低温研磨来实施。现已发现，精细分散的聚氨酯脲可采用一种出乎意料地简单的一步法由斯潘德克斯制备。专利技术概述本专利技术包括以下步骤将聚氨酯脲为基础的斯潘德克斯以小于挤塑机最大喂入速率的速率喂入到具有至少一个加热区的挤塑机中；以及挤塑该斯潘德克斯，使其经受不致使聚氨酯脲降解并形成粉末的某一平均温度范围和总停留时间范围。专利技术详述本文所使用的术语“斯潘德克斯”具有其惯用的含义，也就是，一种制造的纤维，其中成纤物质是一种由至少85wt％嵌段聚氨酯组成的长链合成弹性体。由于将交联聚合物纺丝成为纤维极其困难，故而制备斯潘德克斯用的弹性体由诸如聚合二元醇、二异氰酸酯以及一种或多种二官能异氰酸酯活性增链剂之类的双官能成分来制备。在制造斯潘德克斯中使用的聚合二元醇包括聚醚，例如聚(四亚甲基醚)二醇和聚(四亚甲基-共聚-3-甲基-四亚甲基醚)二醇；聚酯(例如，聚(对苯二甲酸乙二醇-共聚-1，4-丁二醇酯)二醇和聚(十二烷酸2，2-二甲基丙二醇酯)二醇)；以及聚碳酸酯，如聚(戊烷-1，5-碳酸酯)二醇和聚(己烷-1，6-碳酸酯)二醇。最常用的二异氰酸酯是1，1’-亚甲基双(4-异氰酸根合苯)。有用的增链剂包括二醇、二胺和链烷醇胺。当使用二醇时，生成聚氨酯；当使用二胺或链烷醇胺时，则生成聚氨酯脲。除非经过化学交联，聚氨酯一般都是热塑性的。即便在未经化学交联的情况下，聚氨酯脲，就它们不能反复熔融而不发生明显降解这种意义上而言，一般为非热塑性的。弹性体制备期间有时可加入非常少量三官能成分，例如ppm数量级的二亚乙基三胺，但这并不足以导致显著的交联，因此该弹性体依然基本上是线型的。本专利技术方法采用基于聚氨酯脲的斯潘德克斯。现已发现，“蓬松的”、略带纤维状的粉末很容易通过将聚氨酯脲为基础的斯潘德克斯送过挤塑机而一步制成。该聚氨酯脲粉末可以是精细地或者是比较粗大地分散的，取决于所用挤塑机条件，且其成形可不需要在挤塑机出口使用任何特殊口模，也不需要实施预-或后-加工。本专利技术方法实施起来比传统低温研磨方法容易得多，也经济得多。为获得聚氨酯脲粉末而不降解，斯潘德克斯所经历的温度必须保持低到与所要求的粉末的成形一致。加工期间，斯潘德克斯所经受的平均温度范围应介于约170℃～220℃，优选约180℃～200℃，同时斯潘德克斯在挤塑机中的总停留时间介于约3.5～22秒，优选约10～20秒。若采用较慢的挤塑机速度(rpm)和因而约10～20秒的较长总停留时间，则要求采取上述范围的较低温度，以制成聚氨酯脲粉末而不降解。即便总停留时间短到约3.5～5秒，平均温度也不得超过约220℃，以避免变色团块的形成。然而，在这样的总停留时间条件下，斯潘德克斯必须在挤塑机的至少一个加热区经受高于约210℃温度的作用，以便使斯潘德克斯的形态改变为粉末。任选地，挤塑机的第一加热区可用作预热区(例如，处于一种约150℃的机器设定)，于是，斯潘德克斯所受平均温度可以在以后的加热区中测定。在本专利技术方法中，斯潘德克斯以低于挤塑机能够加工的最高喂入速度喂入到挤塑机中，以便使挤塑机略微“吃不饱”。如果喂入挤塑机的物料过多，所形成的挤出物将不是粉末而是团块，并且在挤塑机中造成过高的扭矩。该方法对诸如斯潘德克斯上的整理剂(例如，硅油)之类的东西不特别敏感。本专利技术方法所使用的斯潘德克斯可具有约11～2500分特数(decitex)，优选约11～155分特。在精细分散的粉末中，尺寸分布为，至少约30wt％具有约0.1cm的平均长度。本专利技术方法制造的精细分散的聚氨酯脲可掺混到其他聚合物中。例如，当诸如Hytrel5556聚醚酯弹性体(杜邦)或UltramidB-3聚己内酰胺(BASF)这两种切片形式的热塑性聚合物与本专利技术的聚氨酯脲粉末(10～20wt％)掺混并挤出时，显示出屈服应力的增加，而10wt％本专利技术粉末与Dacron3934聚(对苯二甲酸乙二醇酯)纤维级树脂(杜邦)或Elvax40W聚(乙烯-共聚-醋酸乙烯)(杜邦)掺混并挤出则可提高它们的抗张强度。可以拟加入量的本专利技术粉末同时提高了Pellethane90AEF聚氨酯模塑树脂(Ashland Chemical)的屈服应力和抗张强度。在实施例中，除非另行指出，一律采用具有5个可加热区的16-mmPrism挤塑机(Prism，Staffordshire，英国)。除非另行指出，在第一(预热)区的机器设定是180℃。第五(下游)区，通常存在的加热口模被拆除并代之以不加热的1.5英寸(3.8cm)的嘴，以保护操作者免遭锐边和运动件的伤害。其余3个区设定为，使斯潘德克斯经受实例中规定的测定温度的作用。挤塑机的喉部用室温(约20℃)水冷却，但不从喉部排除空气。除非另行指出，一律采用“真空抽出”螺杆系列。该螺杆具有以下各段3个深进料段8个普通送料段7个30°桨叶捏合段5个60°桨叶捏合段 1个普通送料段1个反螺纹(左螺旋)段2个普通送料段10个60°桨叶捏合段3个普通送料段以及1个1.5英寸(3.8cm)直径的嘴。该挤塑机长度与内径之间的比值是25。挤出物收集在盘中，并以室温空气(约20℃)吹过以冷却它。当采用氮气冷却挤出物时，粉末变色，表明发生了降解。斯潘德克斯经受的温度是在挤塑机的三个中间区(区2、3和4)测定的(与机器设定不同)。在表格中，“RPM”是指挤塑机的运转速度，停留时间是根据M.Xanthos，《反应挤出原理及实践》，pp.222～225，牛津大学出版社，1992计算的。实例中使用的所有斯潘德克斯类型都基于聚醚氨酯脲，但样品13除外，后者基于聚酯-氨酯脲。“Comp.”指出，样品是对比样，不属于本专利技术范围之内。具体实施例方式实例12英寸长连续长丝莱卡斯潘德克斯，型号162C(11分特，杜邦(E.I.du Pout de Nemours and Company)公司注册商标)以挤塑机“吃不饱”的速率手工喂入到Prism挤塑机中，必要时用尼龙棒将斯潘德克斯推入到挤塑机的喉部中。第一(预热)挤塑机区的温度设定在180℃，在对比例1和样品4、5和6中；190℃，在对比例样品2、3、4和5中；195℃，在样品1、2和3中。挤塑机的转速rpm、计算的停留时间、斯潘德克斯所经历的测定温度、三个区中的平均测定的温度，以及所获挤出物的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造聚氨酯脲粉末的方法，该方法包括以下步骤： 将聚氨酯脲为基础的斯潘德克斯以小于挤塑机最大喂入速率的速率喂入到具有至少一个加热区的挤塑机中；以及 挤塑该斯潘德克斯，使其经受不致使聚氨酯脲降解并形成粉末的某一平均温度范围和总停留时间范围。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DH罗尔克，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]