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聚氨酯高弹性纤维用扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-1-20 16:31:55
聚氨酯纤维是高弹性纤维,由含质量分数85%以上的线性聚氨基甲酸酯高聚物加工制成。

嵌段共聚物的合成原理。理论上PU纤维可用交联或线性PU来制备,由于要制成具有重现性好的交联氨纶困难较大,绝大多数商品氨纶采用线性PU制备工艺,其原理是:二官能团的异氰酸酯与聚氨酯高弹性纤维用扩链剂二元醇或二元胺中活性氢原子反应,形成高相对分子质量的聚氨基甲酸酯或PU-脲(PU-U)。

第一步是高分子二羟基化合物(高分子二醇)与二异氰酸酯反应,形成端异氰酸酯齐聚物(简称预聚体)。

该过程形成了PU纤维的特征官能团氨酯基团,生成的预聚体相对分子质量明显增大,其两端仍是活性基团。

第二步是端NCO预聚物在高极性溶剂如二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAc)中进行扩链反应,生成嵌段PU-U。

在此过程中除了生成氨酯结构,还形成了极性更强的脲结构,扩大了硬段结构部分的尺寸。

由于聚氨酯高弹性纤维用扩链剂二胺扩链反应速度极快,为降低和控制扩链速度,调节PU-U的相对分子质量,防止形成大量凝胶,保证聚合液的黏度稳定,通常在聚氨酯高弹性纤维用扩链剂中或在加聚氨酯高弹性纤维用扩链剂之后加入少量单官能团物质(如二乙胺),这种单官能团物质一般称为终止剂。

在PU弹性纤维的制备过程中,一般使用不易 结晶的中等相对分子质量的聚酯或聚醚多元醇组成软段,在PU中所占的质量分数一般在65% ̄90%。它们构成连续相,其玻璃化转变温度(Tg)低,分子内旋转好,常温下处于高弹状态,受到应力后很容易发生形变,从而赋予纤维类似橡胶的弹性。

国际上统称为“斯潘德克斯”(Spandex),我国称为“氨纶”,它是一种由PU嵌段共聚物制成的纤维,该共聚物由软段和硬段2种链段构成。



产品特点:

在不损失机械强度前提下,独特的适用期

粘度极低,易于和其他固化剂混合

活泼氢当量低,添加比例小

蒸汽压很低

适中的固化速度,用于复合材料,胶粘剂和地坪领域时利于改善操作工艺

甲基环己二胺(脂环胺类固化剂扩链剂HTDA)是一种带侧甲基的脂环胺单体,是一支新型的脂环胺类环氧树脂固化剂。

该产品可单独用作固化剂,还可与其他普通环氧固化剂(如:脂肪胺,脂环胺、芳香胺、酸酐等)或通用促进剂(如:叔胺、咪唑)混合使用,在宽广的温度范围类固化环氧树脂,适用于复合材料、涂料、胶粘剂和地坪等领域;可用于聚酰胺、聚酰亚胺等有机合成;可用于聚氨酯做胺类扩链剂,与异氰酸酯基形成脲键,提高产品的综合性能。



1937年O. Bayer和H. Rinke首先用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和1,4-丁二醇(BDO)合成了PU材料,牌号为贝纶U。贝纶U的特点是具有刚性与低吸湿性,可制成鬃丝与纤维,但未能工业化生产。随着对PU深入研究,人们逐渐认识了PU的多种优异性能,高弹性机理也被深入研究。

1959年R.J.Ater报道了以聚四氢呋喃(PTMEG)和甲苯二异氰酸酯(TDI)制取PU弹性纤维的技术,开始实现工业化生产,并命名为Lycra(莱卡)。从20世纪60年代开始,世界许多国家生产氨纶,欧洲、日本及世界各地陆续建立起不少生产装置,至1967年厂商已有30家左右。

20世纪70年代世界氨纶总产量为0.7万t/a,1990年总产量超过5.8万t/a。从20世纪90年代末开始,由于市场需求迅速增加,使氨纶生产进入了快速发展阶段,平均年增长率超过10%。

氨纶性能优良,素有“类味精型”纤维的美誉,在织物中只要加入少许氨纶(质量分数2% ̄25%),足以改善织物性能,使织物的档次大为提高。氨纶自身的弹性优点与其他纤维的固有特性有机结合,相得益彰。随着化工、化纤和纺织技术进步,氨纶的应用领域必将更加广阔。

PU弹性纤维根据软段的高分子二醇不同可分为聚酯型和聚醚型2大类,相比之下由聚醚组成的软段内旋转比聚酯的好,因而聚醚型氨纶的柔软性及弹性比聚酯型好。软段链长增加时,即相对分子质量增大,柔韧性及弹性会随之提高,但相对分子质量过大,会使大分子的结晶倾向增加,反而影响氨纶的使用性能,所以相对分子质量为1500 ̄4000。

早期制备氨纶曾使用高纯度TDI,因其挥发性强,毒性大,且缺乏定向性,现在已很少使用。目前主要使用二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI),MDI有2个苯环结构,使生成的聚合物排列更加规整,热稳定性好。


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