聚氨酯弹性纤维的生产原理.pptVIP

第1页，共16页，星期日，2025年，2月5日一、聚氨酯弹性纤维的结构聚氨酯弹性纤维是以聚氨基甲酸酯为主要成分的嵌段共聚物纤维。式中：Re——脂肪族聚醚二醇或聚酯二醇基R1——次脂肪族基，如－CH2－CH2－R2——次芳香族基软链段：非结晶性的低相对分子量脂肪族聚酯（1000～5000）或脂肪族聚醚（1500～3500），Tg=－50℃～－70℃，链段长度15～30nm，为硬链段的10倍，常温下处于高弹态，纤维被拉长时，软链段能伸展变直，纤维被拉长变形。质量=65%～90%总质量，连续相；硬链段：结晶且能发生横向交联的二异氰酸酯和扩链剂,相对分子质量（500～700）,链段短，苯环的刚性和强的氢键及结晶性的相互作用使若干硬链段紧紧地聚集成簇状或形成“缚结点”，形成非连续相的“岛”，使聚合物形成三维网状结构，起着大分子链间的交联作用，一方面可为软链段的大幅度伸长和回弹提供必要的结点条件（阻止分子间的相对滑移），另一方面可赋予纤维一定的强度，从而使聚氨酯纤维具备高弹性。第2页，共16页，星期日，2025年，2月5日聚氨酯的合成一、原料的准备芳香族二异氰酸酯硬链段，二苯基甲烷－4，4′－二异氰酸酯（MDI）或2，4－甲苯二异氰酸酯（2，4－TDI）；此外，还有2，6－甲苯二异氰酸酯、l，4－苯二异氰酸酯、1，5－萘二异氰酸酯。二羟基化合物软链段，其相对分子质量越大，聚合物的分子极性越小，分子链越柔软。相对分子质量800～3000，分子两个末端基均为羟基的脂肪族聚酯或聚醚。脂肪族聚醚：聚醚多元醇（聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚四亚甲基醚二醇）脂肪族聚酯：聚酯多元醇（聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯）扩链剂分子链增长作用，低分子化合物（二胺类、二肼类、二元醇）。添加剂催化剂（叔胺类化合物或有机锡化合物）、抗氧化剂（抗氧化剂3114）、抗静电剂（烷基三甲基氯化铵）、光稳定剂、消光剂（二氧化钛）、润滑剂、颜料等添加剂。第3页，共16页，星期日，2025年，2月5日二、聚氨酯的合成一步法：将聚合物二醇和扩链剂低分子二醇同时加入反应体系中，聚合物二醇和低分子二醇交替与异氰酸酯基作用生成聚氨酯大分子；两步法：首先由脂肪族聚醚或脂肪族聚酯与二异氰酸酯加成生成预聚体，预聚体的端基为异氰酸酯基（－NCO），平均相对分子质量较低（5000），然后在预聚体中加入扩链剂进行反应，扩链剂（低分子二醇或二胺）中的双官能团（－OH或－NH2）与预聚体分子中的异氰酸酯基反应，使分子链进一步扩展，生成相对分子质量在2×104～5×104之间的嵌段共聚物。以两步法为例，介绍聚氨酯的合成。（一）预聚体的制备第4页，共16页，星期日，2025年，2月5日（二）扩链反应二元醇作扩链剂二元胺作扩链剂第5页，共16页，星期日，2025年，2月5日聚氨酯弹性纤维的纺丝成型干法纺丝、湿法纺丝、熔体纺丝、反应纺丝第6页，共16页，星期日，2025年，2月5日一、干法纺丝产品质量优良、强度高、弹性恢复率好、细旦及中旦丝，纤度范围为2.2～29.2dtex；纺速300～600m/min。（一）纺丝原液的准备分子量1000～3000的含二个羟基的脂肪族聚醚与二异氰酸酯按1∶2的摩尔比进行反应生成预聚物。一般来讲，聚酯二醇不能用于干法纺丝，因为纺丝时的脱溶剂困难。硬链段多采用二苯基甲烷－4，4′－二异氰酸酯（MDI）；软链段选用聚四亚甲基醚二醇（PTMG）（也称聚四氢呋喃PTHF）。溶剂：二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAc）（二）纺丝成型第7页，共16页，星期日，2025年，2月5日干法纺丝工艺流程示意图第8页，共16页，星期日，2025年，2月5日二、湿法纺丝生产过程中污染大、纺丝速度慢、成本高。工艺过程：预聚体的制备、纺丝原液的准备、湿法纺丝、后处理纺丝原液→纺丝泵（过滤）→从喷丝板进入温水（＜90℃）→再生槽凝固浴→脱去溶剂