一种聚氨酯材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯材料及其制备方法和应用。聚氨酯材料的制备方法包括如下步骤：聚氨酯前驱体溶液在凝固浴中成型，即得聚氨酯材料；其中，聚氨酯前驱体的制备方法包括如下步骤：溶剂中，二异氰酸酯与含有醚键的端羟基不饱和聚酯进行聚合反应，再与扩链剂进行扩链反应，即可；二异氰酸酯、含有醚键的端羟基不饱和聚酯和扩链剂的摩尔比为1：(0.3～0.9)：(0.3～0.8)；其中，凝固浴包括聚氨酯前驱体的非溶剂、聚氨酯前驱体的溶剂和成核剂；成核剂为钠盐，成核剂与聚氨酯前驱体的非溶剂的质量比为(0.1～0.4)：1。本发明专利技术制得的聚氨酯材料兼具防水、智能透湿、保暖和力学强度高等功能，提高穿着者的舒适性。高穿着者的舒适性。高穿着者的舒适性。

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种聚氨酯材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]为迎合市场需求，功能性织物的种类越来越多，“可呼吸的织物”成为人们关注的热点，其是兼顾防水、智能透湿、防风、保暖于一体的高科技纺织品。其核心在于纺织品不仅仅停留在“静止的”防水透湿功能层面，而是要有“智能的”、“动态的”呼吸功能，就如同人体的皮肤，可以自发的调节汗液的排出。这种“智能的”、“动态的”呼吸来自于服装面料在不同环境中对环境的智能响应，以保证人们穿着的舒适性。当环境温度较高时，或人体运动产生大量的汗热时，水汽分子的通道响应打开，汗热能快速的传递透过；而当环境温度较低时，此通道关闭，将人体产生的热量封闭，从而达到保暖的目的。
[0003]然而，目前市场上的运动服、阻燃防护服、医用防护服、野战军服难以适应复杂的环境变化，穿着时舒适度差。例如，医用防护服的防护隔离作用是至关重要，但是由于其具有不透气、闷热等缺陷，导致医护人员长时间穿着时出现不舒适，体力大幅下降等问题。因此，在保证防护功能的前提下，解决其舒适性问题是安全防护服势必要攻克的难关。
[0004]聚氨酯是指主链中含有氨基甲酸酯特征氮源的一类高分子材料，由于其具有优良的强度、韧性、耐磨性和防水等特点，被广泛应用在汽车、船舶、轻工业和纺织等领域。但由于聚氨酯致密膜材料的透湿性和舒适性较差，限制了其在纺织和医用材料领域的应用。
[0005]因此，本领域亟需开发一种同时兼具防水、透湿和保暖功能，且可智能控制穿着者体表温度和湿度，管理体表微气候，提高舒适性的材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中具有防水、耐磨性能的聚氨酯材料的透湿性差，舒适性较差，对温度敏感性低，在纺织和医用材料领域使用受限等缺陷，而提供一种聚氨酯材料及其制备方法和应用。本专利技术制得聚氨酯材料兼具防水、智能透湿、保暖和力学强度高等优势；其触变温度低，触变温度范围小，且温度灵敏性高，在低温条件下透湿量低，具有保温作用，其在高温条件下透湿量又显著提高，实现智能调控透湿量；当应对复杂多变的着装环境时，本专利技术制得聚氨酯材料可智能控制穿着者体表的温度和湿度，使人体体表能始终处于舒适的微气候环境。
[0007]本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题。
[0008]本专利技术还提供一种聚氨酯材料的制备方法，其包括如下步骤：聚氨酯前驱体溶液在凝固浴中成型，即得所述聚氨酯材料；
[0009]其中，所述聚氨酯前驱体溶液中聚氨酯前驱体的制备方法包括如下步骤：溶剂中，二异氰酸酯与含有醚键的端羟基不饱和聚酯进行聚合反应，再与扩链剂进行扩链反应，即可；所述二异氰酸酯、所述含有醚键的端羟基不饱和聚酯和所述扩链剂的摩尔比为1：(0.3～0.9)：(0.3～0.8)；
[0010]其中，所述凝固浴包括聚氨酯前驱体的非溶剂、聚氨酯前驱体的溶剂和成核剂；所述成核剂为钠盐，所述成核剂与所述聚氨酯前驱体的非溶剂的质量比为(0.1～0.4)：1。
[0011]本专利技术中，所述聚氨酯前驱体可为本领域技术人员常规认为的获得所述聚氨酯材料前的一种存在形式。
[0012]本专利技术中，所述聚氨酯前驱体溶液的原料可为本领域常规，一般可包括所述聚氨酯前驱体和溶剂。
[0013]其中，所述溶剂可为制备聚氨酯材料领域常规使用的能使所述聚氨酯前驱体溶解的溶剂，较佳地为N,N-二甲基甲酰胺和/或丁酮，更佳地为N,N-二甲基甲酰胺。
[0014]其中，所述溶剂的用量可为本领域常规，一般能使所述聚氨酯前驱体完全溶解即可，较佳地，所述溶剂与所述聚氨酯前驱体的质量比为(3～8)：1，更佳地为(3.5～6)：1。
[0015]一较佳实施方案中，所述聚氨酯前驱体溶液的原料中还可进一步包括纳米TiO2。
[0016]其中，所述纳米TiO2可为本领域常规使用的纳米TiO2，例如，所述纳米TiO2为绍兴利洁化工有限公司生产的纳米TiO2和/或佛山安亿纳米材料有限公司生产的纳米TiO2。
[0017]其中，所述纳米TiO2的制备方法可为本领域常规，一般可为气相法、液相沉积法、溶胶凝胶法或水热法。
[0018]其中，所述纳米TiO2的晶型可为本领域该类物质常规的晶型，较佳地为锐钛矿型、金红石型和板钛矿型中的一种或多种。
[0019]其中，所述纳米TiO2的形貌可为本领域该类物质常规的形貌，较佳地为纳米颗粒、纳米棒和纳米线中的一种或多种，更佳地为纳米颗粒。
[0020]其中，所述纳米TiO2与所述聚氨酯前驱体的质量比可为(0.004～0.04)：1，较佳地为(0.005～0.03)：1。
[0021]本专利技术中，所述聚氨酯前驱体溶液的制备方法可为本领域常规，一般可包括如下步骤：将所述聚氨酯前驱体溶液的原料混合均匀，即可。
[0022]其中，按照本领域常规，为去除所述聚氨酯前驱体溶液中的气泡，所述混合的操作后还可进一步包括脱泡的操作。所述脱泡的方法可为本领域该类操作常规的方法，一般可为静置脱泡和/或抽真空脱泡，较佳地为静置脱泡。
[0023]本专利技术中，所述凝固浴可为本领域技术人员常规认为的，在制备聚氨酯材料时，使原料凝固或同时发生化学反应的浴液。
[0024]本专利技术的所述凝固浴中，所述聚氨酯前驱体的非溶剂可为本领域技术人员常规认为的不能将所述聚氨酯前驱体溶解的溶剂，较佳地为水。
[0025]本专利技术的所述凝固浴中，所述聚氨酯前驱体的溶剂可为本领域技术人员常规认为的可使所述聚氨酯前驱体溶解的溶剂，较佳地为N,N-二甲基甲酰胺和/或丁酮，更佳地为N,N-二甲基甲酰胺。
[0026]本专利技术的所述凝固浴中，所述聚氨酯前驱体的溶剂与所述聚氨酯前驱体的非溶剂的质量比可为本领域常规，较佳地为(0.1～0.3)：1，更佳地为(0.12～0.29)：1，进一步更佳地为(0.14～0.29)：1。
[0027]本专利技术的所述凝固浴中，所述成核剂与所述聚氨酯前驱体的非溶剂的质量比较佳地为(0.12～0.3)：1，更佳地为(0.14～0.3)：1。
[0028]一较佳实施方案中，所述凝固浴中，所述成核剂、所述聚氨酯前驱体的溶剂和所述
聚氨酯前驱体的非溶剂的质量比为(0.14～0.29)：(0.14～0.29)：1。
[0029]一更佳实施方案中，所述凝固浴中，所述成核剂、所述聚氨酯前驱体的溶剂和所述聚氨酯前驱体的非溶剂的质量比为0.14：0.29：1。
[0030]本专利技术的所述凝固浴中，所述成核剂较佳地为NaCl、NaSO4和NaNO3中的一种或多种，更佳地为NaCl。
[0031]本专利技术中，所述成型的温度可为本领域该类操作常规的温度，一般可为室温，较佳地为30～45℃。
[0032]本专利技术中，所述成型的时间可为本领域该类操作常规的时间，一般可使所述聚氨酯前驱体成型即可。
[0033]本专利技术中，所述成型的操作前还可进一步包括涂覆的操作。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：聚氨酯前驱体溶液在凝固浴中成型，即得所述聚氨酯材料；其中，所述聚氨酯前驱体溶液中聚氨酯前驱体的制备方法包括如下步骤：溶剂中，二异氰酸酯与含有醚键的端羟基不饱和聚酯进行聚合反应，再与扩链剂进行扩链反应，即可；所述二异氰酸酯、所述含有醚键的端羟基不饱和聚酯和所述扩链剂的摩尔比为1：(0.3～0.9)：(0.3～0.8)；其中，所述凝固浴包括聚氨酯前驱体的非溶剂、聚氨酯前驱体的溶剂和成核剂；所述成核剂为钠盐，所述成核剂与所述聚氨酯前驱体的非溶剂的质量比为(0.1～0.4)：1。2.如权利要求1所述的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯前驱体溶液的原料包括所述聚氨酯前驱体和溶剂；较佳地，所述聚氨酯前驱体溶液的制备方法包括如下步骤：将所述聚氨酯前驱体溶液的原料混合均匀，即可。3.如权利要求2所述的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺和/或丁酮，较佳地为N,N-二甲基甲酰胺；和/或，所述溶剂与所述聚氨酯前驱体的质量比为(3～8)：1，较佳地为(3.5～6)：1；和/或，所述聚氨酯前驱体溶液的原料中还进一步包括纳米TiO2；较佳地，所述纳米TiO2的制备方法为气相法、液相沉积法、溶胶凝胶法或水热法；较佳地，所述纳米TiO2的晶型为锐钛矿型、金红石型和板钛矿型中的一种或多种；较佳地，所述纳米TiO2的形貌为纳米颗粒、纳米棒和纳米线中的一种或多种，更佳地为纳米颗粒；较佳地，所述纳米TiO2与所述聚氨酯前驱体的质量比为(0.004～0.04)：1，更佳地为(0.005～0.03)：1；和/或，所述混合的操作后还进一步包括脱泡的操作；较佳地，所述脱泡的方法为静置脱泡和/或抽真空脱泡，更佳地为静置脱泡。4.如权利要求1所述的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述凝固浴中，所述聚氨酯前驱体的非溶剂为水；和/或，所述凝固浴中，所述聚氨酯前驱体的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺和/或丁酮，较佳地为N,N-二甲基甲酰胺；和/或，所述凝固浴中，所述聚氨酯前驱体的溶剂与所述聚氨酯前驱体的非溶剂的质量比为(0.12～0.3)：1，较佳地为(0.14～0.3)：1；和/或，所述凝固浴中，所述成核剂与所述聚氨酯前驱体的非溶剂的质量比为(0.12～0.38)：1，较佳地为(0.12～0.29)：1，更佳地为(0.14～0.29)：1；和/或，所述凝固浴中，所述成核剂为NaCl、NaSO4和NaNO3中的一种或多种，较佳地为NaCl；和/或，所述成型的温度为室温，较佳地为30～45℃；和/或，所述成型的操作前还进一步包括涂覆的操作；和/或，所述成型的操作后还进一步包括水洗和/或干燥的操作。5.如权利要求4所述的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述凝固浴中，所述成核剂、所述聚氨酯前驱体的溶剂和所述聚氨酯前驱体的非溶剂的质量比为(0.14～0.29)：(0.14～0.29)：1；更佳地，所述凝固浴中，所述成核剂、所述聚氨酯前驱体的溶剂和所述聚氨酯前驱体的非溶剂的质量比为0.14：0.29：1；
和/或，所述涂覆的方法包括如下步骤：所述聚氨酯前驱体溶液置于平板中，刮抹均匀，即可；和/或，所述水洗的方法为浸泡法，较佳地包括如下步骤：将所述成型后制得的物料浸泡在去离子水中，即可；较佳地，所述浸泡的过程中还包括更换去离子水的操作，所述去离子水的更换速度为2～3h/次；较佳地，所述水洗的时间为18～36h，更佳地为24～36h；和/或，所述干燥的方法为加热干燥和/或冷冻干燥；较佳地，所述加热干燥的温度为40～60℃；较佳地，所述加热干燥的时间为2～4h；较佳地，所述冷冻干燥包括如下步骤：在温度为-10℃的冰箱中干燥10～12h，再转移至温度为-50～-40...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨群，崔进，张育方，梁琦，
申请(专利权)人：上海伊纯实业有限公司，
类型：发明
国别省市：