具有工程化片段分子量的聚合物制造技术

本发明专利技术提供聚合物组合物以及增链二醇和封端不足二醇的方法，所述方法用于产生具有工程化硬和软片段分子量的聚合物组合物。还提供由这些聚合物组合物和方法产生的纤维和制品，例如织物和服装。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有工程化片段分子量的聚合物
本专利技术涉及通过增链二醇方法和/或封端不足方法产生具有工程化硬和软片段分子量的嵌段聚氨基甲酸酯和聚氨基甲酸酯脲、包含此些聚合物的组合物和从此些组合物产生的制品。在一个非限制性实施例中，本专利技术涉及从此些具有工程化硬和软片段分子量的聚合物产生的弹性纤维和从此些弹性纤维产生的制品。
技术介绍
美国专利2,929,803和2,929,804公开了使用增链二醇和封端不足方法的嵌段聚氨基甲酸酯脲组合物。此些专利公开占聚合物约10％到约40％的脲硬片段重量百分比和显著低于13.0的片段分子量比(SSMW/HSMW)。
技术实现思路
目前已发现，通过在生产期间经由使用增链二醇方法和/或封端不足方法，以具有低分子量的二醇为起始物质来工程化弹性纤维聚合物软和硬片段长度或分子量且控制软和硬片段浓度或重量百分比，可降低与高分子量二醇相关联的弹性纤维制造成本。此外，根据本专利技术产生的组合物导致展现高伸长率、低定形和软拉伸/恢复的纤维，所述特性使用习知方法和低分子量二醇无法达成。因此，本专利技术的一方面涉及HSWT％小于7.8％且片段分子量比(SSMW/HSMW)大于12.0的包含软和硬嵌段聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲的聚合物组合物和其产生方法。本专利技术的其它方面涉及从此些组合物和方法制备的纤维、织物和其它制品。在一个非限制性实施例中，本专利技术涉及包含通过增链二醇和/或封端不足方法产生的具有工程化硬和软片段分子量的嵌段聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲的聚合物的弹性纤维。在所述聚合物中，甚到在使用低分子量二醇的情况下，可增加软片段的分子量而不会如通常在习知预聚物产生方法中所观测到的减少硬片段的分子量。本专利技术的增链二醇方法包含制备异氰酸酯封端预聚物的两步骤反应。在第一步骤中，使用过量低分子量二醇与二异氰酸酯反应，以形成羟基封端二醇或增链二醇。在一个非限制性实施例中，低分子量二醇的分子量小于2500。使此增链二醇在第二步骤中进一步与过量二异氰酸酯反应，以产生异氰酸酯封端预聚物或封端二醇。用于第一步骤中以制备增链二醇的二异氰酸酯可与用于第二步骤中以制备封端二醇预聚物的二异氰酸酯相同或不同。接着将基于增链二醇的此封端二醇溶解于溶剂中且用二元醇或二胺增链，以形成具有工程化软片段和硬片段分子量的嵌段聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲聚合物，然后纺成纤维。在一些非限制性实施例中，接着进行封端不足方法，其包含将受控量的第二二异氰酸酯添加到异氰酸酯封端预聚物中，所述预聚物通过使低封端比下的二醇与第一二异氰酸酯反应来产生。第一二异氰酸酯和第二二异氰酸酯可为相同或不同的。将包括添加的第二二异氰酸酯和来自第一二异氰酸酯的封端二醇预聚物的混合物溶解于溶剂中，且接着添加二元醇或二胺增链剂以产生具有工程化软和硬片段分子量的聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲聚合物。在一个非限制性实施例中，所述方法进一步包含将低分子量(MW)二醇增链成具有氨基甲酸酯键的较高MW二醇或羟基封端聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲，其用于制备封端二醇预聚物，且接着在添加增链剂之前将额外二异氰酸酯添加到封端二醇预聚物中，使得硬片段的分子量不受低封端比影响。附图说明图1提供本专利技术的增链二醇方法的非限制性实施例的示意图，其中二醇MW(具有较低MW1800的二醇对具有增链或较高MW的二醇)对基于PTMEG/MDI/EDA的聚氨基甲酸酯脲聚合物中软片段分子量和硬片段分子量的作用。在不限制起始低MW二醇的增链二醇的情况下，可增加片段分子量。在此方法中，工程化片段长度或MW视增链二醇的MW和封端比(二异氰酸酯与增链二醇的摩尔比)而定。图2提供本专利技术的封端不足方法的非限制性实施例的示意图，其中通过在封端中使用低封端比来在第一步骤中增加软片段分子量，且在第二步骤中将额外亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)添加到封端二醇中以增加由初始低封端比所致的硬片段分子量。通过此方法，可独立地工程化片段长度或分子量，而不受封端比或具有较低MW的二醇限制。图3为列出与比较实例5，通过以3500的高分子量二醇为起始物质的习知方法产生的纱线相比的通过增链二醇方法制备的本专利技术实例1到4的纤维组分和其纱线特性的表。如由图3的表所示，与比较实例5，从成本高得多的常规方法产生的纱线相比，根据增链二醇方法制备的具有本专利技术的聚合物组合物的纤维展现类似定形和伸长率特性。图4为列出与比较实例11，通过本专利技术的封端不足方法但从HSWT％大于7.8％且片段分子量比(SSMW/HSMW)小于12.0的嵌段聚氨基甲酸酯制备的纱线和比较实例16，通过习知封端不足制备且软片段与硬片段的分子量比(SSMW/HSMW)小于12.0且脲硬片段重量％(HSWT％)大于7.8的纱线相比的通过封端不足方法制备的本专利技术的实例6-10和12-15的纤维组分和其纱线特性的表。如由图4的表所示，与比较实例11和比较实例16相比，根据本专利技术的方法制备且具有软片段与硬片段的分子量比(SSMW/HSMW)大于12.0且脲硬片段重量％(HSWT％)小于7.8的本专利技术的聚合物组合物的纤维展现所期望的定形和伸长率特性。图5为列出与比较实例26和27相比的通过封端不足制备的本专利技术实例18-25和28-30的纤维组分和其纱线特性的表。实例18-25和28-30为通过本专利技术的封端不足方法制备的聚合物的额外实例，而比较实例26通过封端不足方法制备但超出本专利技术的范畴，且比较实例27通过习知封端方法制备，且未将额外MDI添加到封端二醇预聚物中。第6图为列出通过封端不足方法制备的本专利技术的实例33-37的纤维组分和其纱线特性的表，其中例外为使用更低分子量二醇，PTMEG1400与125MDR反应以用于制备封端二醇预聚物，随后为以不同量添加额外量的125MDR，以DMAc溶解和以EDA/DEA溶液增链，以制备聚合物溶液。比较实例31经由习知封端方法制备且展现超出本专利技术的范畴的组成和特性。显示于此图中的比较实例32经由封端不足方法制备，但超出本专利技术的组成范围且无法被纺成纤维。具体实施方式本专利技术提供具有通过增链二醇方法和/或封端不足方法产生的具有一系列嵌段聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲的组合物，所述嵌段聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲具有工程化硬和软片段分子量。在具有工程化片段分子量、分子量比和其在聚合物中的相对浓度的情况下，组合物尤其适用于以低成本产生具有独特特性，如低定形、高伸长率和平整拉伸/恢复的纺丝弹性纤维，所述特性在通过习知生产方法和用习知成份制备时不可达成或成本高的。弹性纤维的定义需要至少85％的纤维形成物质包含嵌段聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲，其由沿聚合物链的交替的软片段和硬片段组成。对于特定嵌段聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲，除了聚合物的总分子量以外，弹性纤维特性还在很大程度上视聚合物的软片段和硬片段两者的化学结构和片段长度(或分子量)而定。在制备弹性纤维聚合物的典型习知方法中，使过量二醇(聚醚、聚酯或聚碳酸酯的二元醇，包括其共聚物或混合物)与二异氰酸酯反应以形成异氰酸酯封端聚氨基甲酸酯或聚氨基甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物组合物，其包含HSWT％小于7.8％且片段分子量比(SSMW/HSMW)大于12.0的软和硬嵌段聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171215 US 62/599,1021.一种聚合物组合物，其包含HSWT％小于7.8％且片段分子量比(SSMW/HSMW)大于12.0的软和硬嵌段聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲。


2.一种纤维，其包含根据权利要求1所述的聚合物组合物。


3.一种制品，其至少一部分包含根据权利要求1所述的聚合物组合物或根据权利要求2所述的纤维。


4.根据权利要求3所述的制品，其为织物或服装。


5.一种弹性纤维，其包含通过封端不足和/或增链二醇方法产生的展现低定形、高伸长率和/或平整拉伸/恢复的特性的软和硬嵌段聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲。


6.根据权利要求5所述的弹性纤维，其具有<5或6℃的软片段熔点。


7.根据权利要求5所述的弹性纤维，其中软片段分子量与硬片段分子量比率大于12.0且硬片段浓度以所述聚合物的重量计小于7.8％。


8.根据权利要求5所述的弹性纤维，其中所述二醇为聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)。


9.根据权利要求5所述的弹性纤维，其中所述二醇为共聚醚。


10.一种通过二醇增链产生异氰酸酯封端预聚物以用于形成具有工程化软片段和硬片段分子量的嵌段聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯脲聚合物的方法，所述方法包含：
(a)使过量的低分子量二醇与二异氰酸酯反应以形成羟基封端二醇或增链二醇；和
(b)使所述所形成的羟基封端二醇或增链二醇与过量的二异氰酸酯反应以产生异氰酸酯封端预聚物或封端二醇。


11.根据权利要求10所述的方法，其中所述低分子量二醇的分子量小于2500。
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【专利技术属性】
技术研发人员：N·J·达卢拉，刘洪，G·L·约德，N·E·库尔兰德，O·切莱比，
申请(专利权)人：莱卡英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB