一种二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维及其制备方法和应用，所述二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维的制备原料包括聚

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚氨酯
，具体涉及一种二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]聚氨酯纤维是一种弹性优异的合成纤维，俗称氨纶，具有优异的耐酸
、
耐碱以及耐大多数有机溶剂的特点
。
目前，氨纶已经广泛应用于服装纺织行业，包括高性能复合材料
、
游泳服装
、
丝袜等，但是随着氨纶用量逐年攀升，氨纶产生的废弃物已成为环境污染的重要源头之一
。
[0003]聚氨酯纤维的合成通常是以聚四亚甲基醚二醇
(PTMG)
为软段，与
4,4
‑
二苯基甲烷二异氰酸酯
(MDI)
进行预聚，经过小分子胺的扩链
、
熟化制备而成
。
由此可知，聚氨酯纤维的合成原材料都是来自不可再生的传统石油
、
天然气等不可再生资源，而且得到的氨纶产品及纺成的纤维在自然条件下无法降解，造成严重的环境污染问题；因此，可生物降解的氨纶产品开发成为该领域的发展方向，使氨纶废弃物在自然环境中的微生物作用下能够较快发生降解，有效解决氨纶废弃物对环境污染的难题
。
[0004]CN111101231A
公开了一种易于降解的氨纶及其制备方法，其技术手段是在氨纶纺丝原液中加入了降解剂，该降解剂中的肉豆蔻酰谷氨酸钠降解后可以为微生物提供营养，加速微生物生长，从而促进氨纶的生物降解
。
该方法尽管对氨纶的降解有一定的促进作用，但是由于氨纶的主链结构不可生物降解，因而不能从根本上解决氨纶的生物降解作用，其降解率仅仅为
28.1
～
39.8
％
。
[0005]CN109338504A
公开了一种生物易降解氨纶用高性能聚氨酯及其制备方法，通过易生物降解聚酯多元醇以及聚四氢呋喃二醇为软段，经过
4,4
‑
二苯基甲烷二异氰酸酯
(MDI)
预聚，以及二元胺扩链制备而成，易生物降解聚酯多元醇包括聚己内酯二元醇
、
聚亚乙基碳酸酯
、
聚三亚甲基碳酸酯
、
脂肪环类碳酸酯货生物芳香环类碳酸酯，由于不可生物降解的聚四氢呋喃二醇的存在，严重地影响了其生物降解功能，生物降解率同样较低，仅为
17.2
～
33.5
％
。
[0006]CN114031742A
公开了一种生物可降解熔纺氨纶切片及其制备方法，技术方案是以生物基癸二酸
(
癸二酸与乙二酸
、
丁二酸复配
)
和异山梨醇反应合成的生物基聚酯多元醇作为聚酯组分，与二异氰酸酯
、
异山梨醇以及小分子二胺共混，经过二阶螺杆反应，水下造粒得到生物基氨纶切片，其生物降解率为
60
～
71
％，该技术从氨纶树脂的主体结构进行生物基的设计和合成，大大提高了生物降解性能，但是其采用的生物基材料来源受限，价格较高，不具有工业化前景
。
[0007]CN111501127A
公开了一种二氧化碳基聚氨酯纤维及其制备方法，所述二氧化碳基聚氨酯纤维由包含如下重量份组分的纺丝原液经过纺丝制得：聚
(
碳酸酯
‑
醚
)
二元醇
180
～
350
份；芳香族二醇
3.5
～
7.8
份；芳香族二异氰酸酯
45
～
92
份；有机溶剂
650
～
1450
份；胺类扩链剂
11.5
～
18.7
份；链终止剂
0.8
～
2.1
份；抗氧化剂
0.03
～
0.11
份；紫外吸收剂
0.05
～
0.09
份；该专利技术提供的二氧化碳基聚氨酯纤维耐高温性能和耐环境老化性能较优；但是该专利技术使用了芳香族二醇作为扩链剂组分，因而得到的聚氨酯纤维韧性较差
。
[0008]因此，为解决上述现有技术中存在的技术问题，急需开发一种兼具优异生物降解性能和韧性的聚氨酯纤维
。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维及其制备方法和应用，所述二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维采用聚
(
碳酸酯
‑
醚
)
二元醇作为软段，采用芳香族多异氰酸酯作为硬段，搭配碳链长度不低于
10
的脂肪族醇类扩链剂和胺类扩链剂共同进行扩链，使得到的聚氨酯纤维兼具优异生物降解性能和机械性能
。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维，所述二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维的制备原料包括聚
(
碳酸酯
‑
醚
)
二元醇
、
芳香族多异氰酸酯
、
碳链长度不低于
10
的脂肪族醇类扩链剂
、
碳链长度不低于
10
的胺类扩链剂和胺链终止剂
。
[0012]其中，所述脂肪族醇类扩链剂的碳链长度可以为
11、12、13、14、15、16、17、18
或
19
等
。
[0013]所述胺类扩链剂的碳链长度可以为
11、12、13、14、15、16、17、18
或
19
等
。
[0014]本专利技术提供的二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维的制备原料包括聚
(
碳酸酯
‑
醚
)
二元醇
、
芳香族多异氰酸酯
、
碳链长度不低于
10
的脂肪族醇类扩链剂
、
碳链长度不低于
10
的胺类扩链剂和胺链终止剂；通过选择具有生物降解性能的聚
(
碳酸酯
‑
醚
)
二元醇作为软段，搭配芳香族多异氰酸酯作为硬段，使制备得到的聚氨酯能兼具优异的生物降解性能和机械性能；再进一步搭配引入碳链长度不低于
10
的脂肪族醇类扩链剂和胺类扩链剂共同进行扩链，二者能与聚
(
碳酸酯
‑
醚
)
二元醇产生协同作用，大幅度地降低了体系中强极性脲键的含量以及氢键的密度，弥补了单独采用聚
(
碳酸酯
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维，其特征在于，所述二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维的制备原料包括聚
(
碳酸酯
‑
醚
)
二元醇
、
芳香族多异氰酸酯
、
碳链长度不低于
10
的脂肪族醇类扩链剂
、
碳链长度不低于
10
的胺类扩链剂和胺链终止剂
。2.
根据权利要求1所述的二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维，其特征在于，所述二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维的制备原料按照重量份包括如下组分：聚
(
碳酸酯
‑
醚
)
二元醇
300
～
700
重量份；芳香族多异氰酸酯
100
～
500
重量份；脂肪族醇类扩链剂
30
～
50
重量份；胺类扩链剂
20
～
300
重量份；胺链终止剂4～
90
重量份
。3.
根据权利要求1或2所述的二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维，其特征在于，所述聚
(
碳酸酯
‑
醚
)
二元醇的数均分子量为
3300
～
6400Da
；优选地，所述芳香族多异氰酸酯包括二苯甲烷二异氰酸酯
、
间苯二甲基异氰酸酯
、
萘二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述胺链终止剂包括二甲胺
、
二乙胺
、
二丙胺
、
二正丁胺
、
环己胺
、
正戊胺或乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合
。4.
根据权利要求1～3任一项所述的二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维，其特征在于，所述胺类扩链剂的碳链长度为
10
～
16
；优选地，所述胺类扩链剂包括
1,10
‑
癸二胺
、1,11
‑
十一烷二胺
、1,12
‑
十二烷二胺
、1,14
‑
十四烷二胺或
1,16
‑
二氨基十六烷中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述脂肪族醇类扩链剂包括
1,10
‑
癸二醇
、1,11
‑
十一烷二元醇
、1,12
‑
十二烷二元醇
、1,13
‑
十三烷二醇
、1,14
‑
十四烷二醇
、1,15
‑
十五烷二醇或
1,16
‑
十六烷二醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维的制备原料还包括
1000
～
4000
重量份的溶剂；优选地，所述溶剂包括
N,N
‑
二甲基乙酰胺
。5.
根据权利要求1～4任一项所述的二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维，其特征在于，所述二氧化碳基生物降解聚氨酯纤维的制备原料还包括抗氧剂
、
消光剂或紫外线吸收剂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂
、
亚磷酸酯类抗氧剂或硫代酯类抗氧剂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述消光剂包括二氧化钛；优选地，所述紫外线吸收剂包括水杨酸酯类紫外线吸收剂
、
二苯甲酮类紫外线吸收剂
、
苯并三唑类紫外线吸收剂
、
取代丙烯腈类紫外线吸收剂或三嗪类紫外...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨从登，于志立，钱锦，薛士壮，刘珊珊，肖华，
申请(专利权)人：华峰重庆氨纶有限公司，
类型：发明
国别省市：