一种水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体的制备方法技术

一种水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体的制备方法，将含有亲水侧基（‑COOH）的二元醇组分和二异氰酸酯组分按比例加入双螺杆挤出机，物料在分段控温的螺杆挤出机中进行混合和初期反应，然后经螺杆末端的模具挤出，挤出后的物料送入干燥、控温的环境里进行后期反应熟成，熟成后降温、破碎、挤出造粒，得到水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体粒料。因聚氨酯含有潜在亲水基团‑COOH，利用其离子化前（‑COOH）后（‑COO‑）亲水性的差异，可实现其水不溶与水溶相互转换，可用于需要调控聚合物水溶性的场合，例如：可用作海岛纤维的海组分进行纺丝，所纺的海岛纤维可以在温和条件下进行纤维减量开纤，并在温和条件下回收减量的海组分，过程中不产生有机溶剂或含有机物废水排放，有利于海岛型超细纤维的可持续发展及环境保护。

A preparation method of water-soluble water insoluble and controllable polyurethane elastomer

A method for preparing polyurethane elastomer water soluble and water insoluble controllable, containing hydrophilic side groups (COOH) diol component and diisocyanate component proportion of adding a double screw extruder, screw extrusion materials in temperature controlling are mixed and the initial reaction machine, but after the end of the screw die after extrusion, extrusion, drying the materials to the controlled environment in late ripening ripening after reaction, cooling, crushing, extrusion granulation, polyurethane elastomer pellets of water soluble and water insoluble controllable. Because of the potential COOH polyurethane containing hydrophilic groups, the ionization front (COOH (COO) after) differences in hydrophilicity, can realize the conversion of water insoluble soluble and water, can be used to control water soluble polymer applications, such as: sea island fiber can be used as a group of spinning. The spun fibers can be island fiber deweighting under mild conditions, the sea group and recovery reduction under mild conditions, the process does not produce organic solvent or organic wastewater emissions, is conducive to the sustainable development of island superfine fiber and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体的制备方法
本专利技术涉及热塑性聚氨酯弹性体领域，特别是指一种水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体的制备方法。
技术介绍
超细纤维合成革具有极佳的仿真性、回弹性、柔软性、蓬松感和物理机械性能，是真皮的良好替代品，在国民经济中占有重要的地位，近年来发展迅速。超细纤维合成革以海岛短纤维制备的无纺布浸渍聚氨酯树脂后，凝固、减量开纤后制得超细纤维合成革基布，超细纤维合成革基布再经其它加工制得超细纤维合成革。超细纤维合成革的减量方式可分为2种：甲苯减量和碱减量，苯减量是使用热甲苯做溶剂将纤维中的海组份-聚乙烯溶解、洗出，在苯减量及聚乙烯回收过程会有大量甲苯（70-150g/1kg纤维）挥发，造成严重的环境污染；碱减量是在热氢氧化钠水溶液中将海组份-聚酯（或亲水改性聚酯）水解、洗出，聚酯水解成为对苯二甲酸盐和乙二醇，虽然可以用酸中和沉淀出对苯二甲酸，但对苯二甲酸不宜再利用而造成资源浪费，同时产生大量含乙二醇和少量对苯二甲酸盐的废水，造成废水中COD含量高，不易处理，直接排放也会造成严重的环境污染及资源浪费。海岛纤维减量过程产生的环境污染及资源浪费是世界性的问题，研究能清洁减量并清洁回收，且适用于海岛纤维海组分进行纺丝的聚合物是解决此问题的基础和关键。为解决这一问题，需要一种适用于熔融纺丝的聚合物弹性体作为海组分，这种聚合物弹性体要满足既能纺丝，又能在温和条件下减量并回收利用。中国专利：CN201510783576.4公开了一种以N,N-二羟乙基马来酰胺酸为潜在亲水基团的水可溶、可纺聚氨酯弹性体，但其使用的潜在亲水基团在弹性体中占比过大，不利于弹性体的性能调控，限制了其在产业化中的应用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点，提供一种水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体，该弹性体粒料可作为海组份熔融纺丝制备海岛纤维。因聚氨酯本身含有潜在亲水基团，能在不破坏分子主链的前提下，通过潜在亲水基（-COOH）离子化前后亲水性的差异，实现不水溶与水溶相互转换且分子主链不被破坏，能在温和条件下将其溶解于水中实现纤维减量开纤、并可将减量后溶解于水中的聚氨酯回收再利用，实现减量和回收绿色化；其采用常规原材料制备，易于实现规模化生产。本专利技术采用如下的技术方案：一种水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体的制备方法，通过如下步骤制备：a.将由低聚二元醇、潜在亲水扩链剂、催化剂及可选的小分子扩链剂组成的二元醇组分分别计量后并混合均匀在30-70℃的储罐中保存,标记为A料，将二异氰酸酯组分在30-70℃的储罐中保存，标记为B料，其中：低聚二元醇为相对分子质量400-4000的聚四氢呋喃醚二元醇(PTMG)或聚丙二醇（PPG）中的一种或其组合，潜在亲水扩链剂为二羟甲基丁酸（DMBA）或二羟甲基丙酸（DMPA）中的一种或其组合，催化剂为有机铋、有机银或有机锡中的一种，小分子扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇中的一种或其组合，A料的配料过程为，计量好每种材料后，将潜在亲水扩链剂及其它材料加入低聚二元醇中，然后超声波分散辅助机械搅拌将其混合均匀；b.按A料与B料中活性基团1：1.01-1.10摩尔比的比例，将A料与B料分别计量并用浇注机送至双螺杆挤出机的加料段，经双螺杆挤出机混合、初步反应后由模头挤出，挤出的物料置于熟成模具中，双螺杆挤出机的加料段温度为30-60℃，其它各段及模头温度为120-200℃，A料的活性基团为羟基，B料的活性基团为异氰酸酯基团；c.将盛有物料的模具在100-150℃的条件下继续反应、熟化0.2-2小时后取出物料，冷却至70℃以下破碎、螺杆挤出造粒，得到水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体粒料。二异氰酸酯组分为MDI、TDI、HDI、HMDI或IPDI中的一种或其组合。水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体中潜在亲水扩链剂的含量为弹性体总重的8-14.6%。由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体中引入的潜在亲水基团占比适当，容易调控弹性体的性能；且采用常规原材料使用双螺杆挤出工艺制备水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体，很易实现规模化生产。2、水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体含潜在亲水基团（-COOH），亲水基团离子化前聚氨酯弹性体不亲水，控制环境的酸碱性来控制-COOH的离子化程度，可改变聚氨酯弹性体的水溶性，因此可用于织物上浆、海岛纤维熔融纺丝等需要调控聚合物水溶性的场合。3、水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体可以作为海岛纤维的海组分进行纺丝：通过其水溶性的转换，可以在温和条件下对纤维进行减量；且在聚氨酯水溶性转换时，分子主链不被破坏，在纤维减量后可将其回收利用，不造成资源浪费；转换过程中无有机物排放，减量及回收过程不造成环境污染；可以从源头解决超细纤维合成革生产过程造成的环境污染及资源浪费问题，有利于超细纤维行业可持续发展。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本专利技术进行进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本专利技术的内容做出一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例一：将32重量份的二羟甲基丁酸和0.1重量份的有机锡催化剂加入165重量份的PPG1000中，然后超声波分散并辅助机械搅拌将其混合均匀，标记为A料；B料为MDI100。A、B料分别在储罐中40℃保温。经计量装置将A料与B料按活性基团1:1.03的摩尔比由浇注机送至双螺杆挤出机的加料段，双螺杆挤出机的加料段温度为40℃，其它各段及模头温度为120-180℃。物料经双螺杆挤出机混合、初步反应后由模头挤出，挤出的物料置于熟成模具中；将盛有物料的模具在120℃的条件下继续反应、熟化1.5小时后取出物料，冷却至65℃以后粉碎、造粒，得到水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体粒料，潜在亲水扩链剂的含量为10.8%。实施例二：将35重量份的二羟甲基丁酸、0.1重量份的有机铋催化剂、7.5重量份的1,4-丁二醇加入160重量份的PPG2000和50重量份的PTMG2000的混合液中，然后超声波分散并辅助机械搅拌混合均匀，标记为A料；B料为IPDI。A、B料分别在储罐中60℃保温。经计量装置将A料与B料按活性基团1:1.06的摩尔比由浇注机送至双螺杆挤出机的加料段，双螺杆挤出机的加料段温度为60℃，其它各段及模头温度为120-190℃。经双螺杆挤出机混合、初步反应后由模头挤出，挤出的物料置于熟成模具中；将盛有物料的模具在140℃的条件下继续反应、熟化2小时后取出物料，冷却至60℃以后粉碎、造粒，得到水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体粒料，潜在亲水扩链剂的含量为9.9%。实施例三：将50重量份的二羟甲基丁酸和0.1重量份的有机锡催化剂加入50重量份的PPG400、50重量份的PPG1000、110份的PPG2000和50重量份的PTMG2000的混合液中，然后超声波分散并辅助机械搅拌混合均匀，标记为A料；B料为重量比1:1的IPDI和HDI。A、B料分别在储罐中55℃保温。经计量装置将A料与B料按活性基团1:1.06的摩尔比由浇注机送至双螺杆挤出机的加料段，双螺杆挤出机的加料段温度为60℃，其它各段及模头温度为120-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体的制备方法，通过如下步骤制备：a.将由低聚二元醇、潜在亲水扩链剂、催化剂及可选的小分子扩链剂组成的二元醇组分分别计量后并混合均匀在30‑70℃的储罐中保存,标记为A料，将二异氰酸酯组分在30‑70℃的储罐中保存，标记为B料，其中：低聚二元醇为相对分子质量400‑4000的聚四氢呋喃醚二元醇(PTMG)或聚丙二醇（PPG）中的一种或其组合，潜在亲水扩链剂为二羟甲基丁酸（DMBA）或二羟甲基丙酸（DMPA）中的一种或其组合，催化剂为有机铋、有机银或有机锡中的一种，小分子扩链剂为乙二醇、1,4‑丁二醇、1,6‑己二醇、新戊二醇中的一种或其组合，A料的配料过程为，计量好每种材料后，将潜在亲水扩链剂及其它材料加入低聚二元醇中，然后超声波分散辅助机械搅拌将其混合均匀；b.按A料与B料中活性基团1：1.01‑1.10摩尔比的比例，将A料与B料分别计量并用浇注机送至双螺杆挤出机的加料段，经双螺杆挤出机混合、初步反应后由模头挤出，挤出的物料置于熟成模具中，双螺杆挤出机的加料段温度为30‑60℃，其它各段及模头温度为120‑200℃，A料的活性基团为羟基，B料的活性基团为异氰酸酯基团；c.将盛有物料的模具在100‑150℃的条件下继续反应、熟化0.2‑2小时后取出物料，冷却至70℃以下破碎、螺杆挤出造粒，得到水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体粒料。...

【技术特征摘要】
1.一种水溶水不溶可控的聚氨酯弹性体的制备方法，通过如下步骤制备：a.将由低聚二元醇、潜在亲水扩链剂、催化剂及可选的小分子扩链剂组成的二元醇组分分别计量后并混合均匀在30-70℃的储罐中保存,标记为A料，将二异氰酸酯组分在30-70℃的储罐中保存，标记为B料，其中：低聚二元醇为相对分子质量400-4000的聚四氢呋喃醚二元醇(PTMG)或聚丙二醇（PPG）中的一种或其组合，潜在亲水扩链剂为二羟甲基丁酸（DMBA）或二羟甲基丙酸（DMPA）中的一种或其组合，催化剂为有机铋、有机银或有机锡中的一种，小分子扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇中的一种或其组合，A料的配料过程为，计量好每种材料后，将潜在亲水扩链剂及其它材料加入低聚二元醇中，然后超声波分散辅助机械搅拌将其混合均匀；b.按A料与B料中活性基团1：1.01-1.10...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜俊，范浩军，陈意，郭学方，徐洲，白玲，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51