聚氨酯脲和包含该聚氨酯脲的斯潘德克斯制造技术

从包含酰胺可溶聚胺酯脲聚合物的组合物制造了有良好白度保留率、高热定形效率和百分率定形的斯潘德克斯（ｓｐａｎｄｅｘ），该聚合物是通过使包含聚合物二醇与邻位取代二异氰酸酯和庞大二胺增链剂的反应产物的聚醚反应制备的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可溶于酰胺溶剂中的、而且是从聚合物二醇、至少一种有烷基取代的1，1’-亚甲基二(4-异氰酸根合苯)、和至少一种双受阻二胺制备的聚氨酯脲。本专利技术也涉及包含这样的聚氨酯脲而且有优异的白度保留率、热定形效率、和低百分率定形的、干纺或湿纺的嵌段聚氨酯脲纤维。
技术介绍
为了方便起见和不加以限制，这里的本专利技术是就斯潘德克斯(Spandex)而言进行讨论的，但应当理解为包括以下公开文书和等效物中所述的所有实施方案。斯潘德克斯在服装工业中，例如在针织品、全帮和运动服装(其中，弹性聚合物赋予有益性能)中，已经得到广泛使用。斯潘德克斯在某些环境条件下，例如在高温和大气气体例如二氧化氮的存在下，容易发生褪色。斯潘德克斯的热稳定性具有特殊意义，因为含有斯潘德克斯的织物和服装典型地进行热定形以提供尺寸稳定性和使成品服装成形。在经纺织物和妇女针织品的制造中，例如，通常将斯潘德克斯针织到有尼龙的织物中。针织后，往往使该织物热定形以除去皱纹和使该织物的尺寸稳定。商业性运作中使用的典型热定形温度，对于含有斯潘德克斯和尼龙-6，6的织物来说是195℃，当该织物含有尼龙-6时是190℃，而当该织物含有棉花时是180℃。也理想的是使含有棉花和斯潘德克斯的织物热定形，但如果该斯潘德克斯只有在用于含尼龙织物的温度才有足够的热定形效率，则在含棉花织物中斯潘德克斯无法恰当地热定形，这会因暴露于所需要的高温而受损。提高热定形效率是节能和提高生产率所希望的，而减少热引起的褪色是提供改善的外观所希望的。因而，理想的是制备一种斯潘德克斯，使之兼备良好环境抗性(“白度保留率”)和高热定形效率从而节能和提高生产率，当该斯潘德克斯不受到有害影响时尤其如此。已经有各种各样的方法用来提高斯潘德克斯的热定形效率，从而降低能使该斯潘德克斯热定形的温度。例如，在美国专利No.4,973,647中公开了在制造斯潘德克斯时使用15～32mol％2-甲基-1，5-戊二胺作为共增链剂，但如此低水平并没有给斯潘德克斯提供在含有棉花的织物所允许的中等温度下足够高的热定形效率。美国专利No.5,000,899、No.5,948,875和5,981,686分别公开了使用高比例2-甲基-1，5-戊二胺和1，3-二氨基丙烷增链剂来提高斯潘德克斯的热定形效率，但使用如此大量的共增链剂会增加纤维成本。美国专利No.5,539,037公开了在斯潘德克斯中使用低浓度碱金属羧酸盐和硫氰酸盐来提高其热定形效率。然而，这样的盐会在织物加工期间通过溶解去除，因而会使其有效性降低。日本公开专利申请JP 07-82608、JP 08-020625、JP 08-176253、JP 08-176268、美国专利No.3,631,138和No.5,879,799公开了使用各种水平的异氰酸根合-2-苯。然而，从这样的组合物制造的斯潘德克斯的性能并没有兼备高热定形效率、伸长率、和减少能耗。已经有人报告在斯潘德克斯用嵌段聚氨酯的制备中有取代二异氰酸酯的使用。英国专利No.1,102,819公开了使用有甲基和乙基取代的4，4’-亚甲基二(2，6-二甲基苯基)二异氰酸酯与聚四亚甲基醚二醇的组合的斯潘德克斯的制备。然后，所得到的“封端”二醇与惯常增链剂例如乙二胺、2-甲基-1，5-五亚甲基二胺、丙二胺等反应。然而，用这种反应制备的聚氨酯脲不是充分可溶的，从而在商业上不能用于以干纺法或溶液湿纺法制造斯潘德克斯。国际公开专利申请WO 96/05171公开了在涂料中使用4，4’-亚甲基二(3-氯-2，6-二烷基苯基异氰酸酯)作为甲苯-2，4-二异氰酸酯的较小毒性替代物。然而，从这种二异氰酸酯和聚合物二醇以及适用于斯潘德克斯制造的二胺增链剂制备的聚氨酯聚合物，并不具有从酰胺溶剂中纺制斯潘德克斯所必需的溶解度。目前仍需要充分可溶的、从而可用于有改善白度保留率、热定形效率、和低百分率定形的斯潘德克斯干纺和/或湿纺的聚氨酯脲。
技术实现思路
本专利技术涉及一种聚氨酯脲，包含一种聚合物二醇、至少一种邻烷基-MDI、和一种包含至少一种庞大二胺的二胺增链剂组合物的反应产物。按照本专利技术的邻烷基-MDI用式I表示 式中每个R1可以相同或不同，而且独立地选自氢、甲基、乙基、丙基或异丙基；每个R2可以相同或不同，而且独立地选自氢、甲基、乙基、丙基或异丙基；和每个X可以相同或不同，而且选自氢、氟、或氯，较好氢或氯。除非另有指出，否则这里使用的术语“酰胺可溶”系指该聚氨酯脲能溶解于至少一种酰胺溶剂中形成一种可纺丝溶液；1，3-BAMCH系指1，3-二(氨基甲基)环己烷；“庞大二胺”系指一种在两个氨基上空间受阻的增链剂二胺；1，4-DAB系指1，4-二氨基丁烷；1，2-DACH系指1，2-二氨基环己烷；1，3-DACH系指1，3-二氨基环己烷；DCTEMDI系指二(2-氯-3，5-二乙基-4-异氰酸根合苯基)甲烷；DEA系指二乙胺；DIDMMDI系指二(3-异丙基-4-异氰酸根合-5-甲基苯基)甲烷；DIMDI系指二(3-异丙基-4-异氰酸根合苯基)甲烷；DMAc系指N，N-二甲基乙酰胺；DMDEMDI系指二(3-甲基-4-异氰根合-5-乙基苯基)甲烷；EDA系指乙二胺；MDI系指4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯；MPMD系指2-甲基-1，5-戊二胺；NPDA系指新戊二胺(2，2’-二甲基-1，3-二氨基戊烷)；“邻烷基-MDI”系指在异氰酸酯基邻位(3，5-位)上有2个或更多个1～3碳原子任选地有1个或更多个卤素取代的烷基的二异氰酸酯；1，2-PDA系指1，2-二氨基丙烷；1，3-PDA系指1，3-二氨基丙烷；PO4G系指聚(四亚甲基醚)二醇；PO(4G/2Me4G)系指聚(四亚甲基醚共2-甲基四亚甲基醚)二醇；“Spandex”(斯潘德克斯)系指制造的纤维，其中，成纤物质是一种包含至少85％嵌段聚氨酯的合成聚合物(16C.F.R.§303.7(k)，联邦贸易委员会)；TEMDI系指二(3，5-二乙基-4-异氰酸根合苯基)甲烷；TIMDI系指二(3，5-二异丙基-4-异氰酸根合苯基)甲烷；和TMMDI系指二(3，5-二甲基-4-异氰酸根合苯基)甲烷。具体实施例方式现在已经意外地发现，当斯潘德克斯包含一种聚合物二醇、至少一种在异氰酸酯基邻位(3，5-位)上有2个或更多个1～3碳原子的烷基的二异氰酸酯和一种包含至少一种庞大二胺的聚合物的反应产物时，白度保留率、热定形效率和百分率定形得到改善。当热定形温度温度提高时，热定形效率同样也提高，本专利技术的斯潘德克斯中观察到的改善在以下两点上是有用的和有利的(i)在对于含有斯潘德克斯和棉花或毛的织物典型的低热定形温度；和(ii)在对于含有斯潘德克斯和硬纤维例如尼龙的织物使用的较高温度。本专利技术的聚氨酯脲意外地具有在酰胺溶剂中良好的溶解度，从这些聚合物纺成的斯潘德克斯意外地具有对环境条件的良好抗性。本专利技术中可以使用的聚合物惯常地是通过使一种二官能聚合物例如聚合物二醇与一种二异氰酸酯反应生成有异氰酸酯末端的预聚物和未反应二异氰酸酯(“封端二醇”)的混合物制备的。该封端二醇可以溶解于一种适当溶剂例如二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、或甲基吡咯烷酮中，然后与一种二官能增链剂组合物反应生成一种聚氨酯脲溶液。如果希望，可以使用二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯脲，包含下列成分的反应产物：　　　　ｉ．一种聚合物二醇；　　　　ｉｉ．一种二异氰酸酯组合物，包含至少一种选自式Ⅰ所代表的一组的邻烷基ＭＤＩ；　　　　＊＊＊　　　　式中　　　　每个Ｒ↑［１］可以相同或不同，而且独立地选自氢、甲基、乙基、丙基和异丙基组成的一组；　　　　每个Ｒ↑［２］可以相同或不同，而且独立地选自氢、甲基、乙基、丙基和异丙基组成的一组；　　　　每个Ｘ可以相同或不同，而且选自氢、氟、和氯组成的一组；　　　　其中，所述至少一种式Ⅰ的邻烷基ＭＤＩ的总量是所述二异氰酸酯组合物的至少约２０ｍｏｌ％；和　　　　ｉｉｉ．一种增链剂组合物，包含至少一种选自下列组成的一组的庞大二胺：２，２－二甲基－１，３－丙二胺，２，５－二甲基－２，５－己二胺，２，３，５，６－四甲基－１，４－二氨基环己烷，和２，５－二甲基哌嗪；和　　　　其中，所述至少一种庞大二胺的总量是所述增链剂组合物的至少约８０ｍｏｌ％；　　　　其中，所述聚氨酯脲聚合物是酰胺可溶的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NE豪泽，
申请(专利权)人：因维斯塔技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]