CN111910438B - 一种pur包芯纱及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种PUR包芯纱及其制备方法。本发明制得的PUR包芯纱可以通过PUR软段的氢键作用进行纱线制品的自粘结。所得PUR包芯纱产品具有优异的耐磨性、低温柔韧性、高弹性和可热定型等性能。相比于TPU包芯纱产品，本发明制得的PUR包芯纱具有较高的耐热温度，可达到150℃以上。本发明方法的加工温度低、操作简单，可实现工业化生产。

Description

一种PUR包芯纱及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种PUR包芯纱及其制备方法。
背景技术
包芯纱产品采用皮层和芯层搭配，实现纱线特殊性能的提高。以聚氨酯包芯纱材料为例：以PET纤维为内芯，提供纱线良好的强度；采用聚氨酯材料用于PET纤维表面的涂覆，涂层材料赋予纱线良好的耐磨等性能。因此聚氨酯包芯纱材料能够广泛应用于鞋面、背包、肩带、地毯、餐桌垫、座椅织物等高性能纺织类织品。
TPU包芯纱产品具有高弹性、耐磨、防滑、低温柔韧性等特点，且TPU包芯纱产品可实现热定型的3D效果，比如3D鞋面的应用。TPU包芯纱是以PET为内芯层，包覆TPU作为皮层，TPU含量可达到55％，编织成鞋面后经过热压或高周波进行定型，制备出3D效果的鞋面。值得一提的是，TPU包芯纱产品可以通过皮层的功能设计，实现阻燃、抗菌、防霉等效果，如CN105220313 A公开了一种阻燃包芯纱产品，将具有阻燃抗菌功能的TPU粒子通过挤出机熔融后包覆PET原丝得到涂覆纱线，然后整经、织造、热定型，得到一种具有阻燃抗菌功能的包芯纱产品。TPU包芯纱产品具有诸多优越的性能，但该类产品通常经过挤出机口模将TPU包裹于PET纱线表面，加工温度高于150℃，长期加工过程中，模口出现积料，PET纱线容易断线；另外，温度较高对PET纱线内芯的损伤较大，TPU包芯纱一般为单根操作，生产效率较低。因此，此类TPU包芯纱通常用来制备耐热温度低于150℃的包芯纱产品。
另外，目前已公开的关于布料涂覆PUR的现有技术中，多是将PUR直接涂覆在纱线纺织的成品布料上，经过加热熔融，通过自由流动渗透到纱线表面，不能够实现纱线的包芯纱处理，更谈不上包芯纱线径的控制。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种PUR包芯纱及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种PUR包芯纱的制备方法，步骤如下：
(1)制备湿气固化反应型聚氨酯热熔胶
取50-90份聚合物多元醇、10-50份多异氰酸酯、0.01-0.5份催化剂和0.1-3份添加剂在70-120℃条件下反应0.5-2h，制得湿气固化反应型聚氨酯热熔胶；
(2)制备PUR包芯纱
将步骤(1)的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶在50-150℃条件下熔融，将纱线浸于热熔的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶中，并以10-100m/min的速度穿过湿气固化反应型聚氨酯热熔胶和限径环，冷却固化后，得PUR包芯纱。
进一步，步骤(1)中，所述聚合物多元醇为结晶性聚合物多元醇，其数均分子量为500-4000，官能度为1.8-2.2，优选官能度为2；
所述多异氰酸酯为二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯或氢化二苯基甲烷二异氰酸酯的一种或两种以上；
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡或二吗啉二乙基醚中的一种或几种；
所述添加剂为成核剂、抗氧剂、紫外稳定剂、抗静电剂、阻燃剂、防霉剂、颜料、荧光剂、有机填料或无机填料的一种或两种以上。
进一步，步骤(1)中，所得湿气固化反应型聚氨酯热熔胶中的-NCO含量为1-10wt％，优选为2-5％；粘度为500-50000cps(100℃，28#)，优选为5000-20000cps；开放时间为0.1-5min，优选为0.5-2min。
进一步，步骤(2)中，所述纱线为涤纶丝、尼龙丝或棉线；
将热熔的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶置于保温容器中，保温温度为50-140℃；
所述限径环的内径为100-1500D。
进一步，步骤(2)中，冷却固化24h以上，冷却固化所在环境的空气湿度为20％RH以上。
本发明的第二个目的在于提供一种利用上述制备方法制得的PUR包芯纱。
本发明的特点和有益效果在于：
1、本发明可在保温容器内安装多个不同或相同内径的限径环，实现多条纱线同时进行包芯纱生产，得到线径可控的PUR包芯纱产品，生产效率大大提高；与TPU包芯纱相比，PUR包芯纱的加工温度明显下降(140℃以下)，不易出现模口积料，也不易对纱线内芯产生损伤。
2、本发明制得的PUR包芯纱可以通过PUR软段的氢键作用进行纱线制品的自粘结。所得PUR包芯纱产品具有优异的耐磨性、低温柔韧性、高弹性和可热定型等性能。相比于TPU包芯纱产品，本发明制得的PUR包芯纱具有较高的耐热温度，可达到150℃以上。本发明方法的加工温度低、操作简单，可实现工业化生产。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明实施例中使用的聚合物多元醇为美瑞新材料股份有限公司自产的聚酯多元醇。
实施例1
一种PUR包芯纱的制备方法，步骤如下：
(1)制备湿气固化反应型聚氨酯热熔胶
将80份聚合物多元醇P1120和0.5份抗氧剂1010加入反应釜中，加热至80℃，待物料融化后开启搅拌并升温至130℃，抽真空脱水至小于200ppm，后降温至80℃；然后加入20份多异氰酸酯，升温至110℃反应1.5h，再加入0.1份催化剂双吗啉乙基醚(DMDEE)，继续搅拌反应20min，制得湿气固化反应型聚氨酯热熔胶；
(2)制备PUR包芯纱
将涤纶纱线穿过保温容器，并在末端穿过内径为300D的限径环；将步骤(1)的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶在100℃条件下熔融，熔融后的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶置于保温容器中，保温容器的温度为100℃；将纱线浸渍于热熔的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶中，并以30m/min的速度穿过湿气固化反应型聚氨酯热熔胶和限径环，冷却湿气固化24h后，得PUR包芯纱。
对比例1
一种TPU包芯纱的制备方法，步骤如下：
将TPU(E695)经过单螺杆挤出机进行熔融塑化，挤出机各段温度分别为170℃、195℃、205℃、210℃；模头为挤出涂覆设计，一端穿入300D的PET纱线，模头口模直径为500D，模头温度为210℃，牵引设备以30m/min的速度进行涂覆处理，后进行收卷，制定TPU包芯纱产品。
实施例2
一种PUR包芯纱的制备方法，步骤如下：
(1)制备湿气固化反应型聚氨酯热熔胶
将80份聚合物多元醇P1630、0.5份抗氧剂1010，加入反应釜中，加热至80℃，待物料融化后开启搅拌并升温至130℃，抽真空脱水至小于200ppm，后降温至80℃；然后加入13.3份多异氰酸酯，升温至90℃反应1.5h，再加入0.3份催化剂双吗啉乙基醚(DMDEE)，继续搅拌反应20min，制得湿气固化反应型聚氨酯热熔胶；
(2)制备PUR包芯纱
将涤纶纱线穿过保温容器，并在末端穿过内径为1000D的限径环；将步骤(1)的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶在120℃条件下熔融，熔融后的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶置于保温容器中，保温容器的温度为80℃；将纱线浸渍于热熔的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶中，并以50m/min的速度穿过湿气固化反应型聚氨酯热熔胶和限径环，冷却湿气固化24h后，得PUR包芯纱。
实施例3
一种PUR包芯纱的制备方法，步骤如下：
(1)制备湿气固化反应型聚氨酯热熔胶
将80份聚合物多元醇P1110、0.5份抗氧剂1010加入反应釜中，加热至80℃，待物料融化后开启搅拌并升温至130℃，抽真空脱水至小于200ppm，后降温至80℃；然后加入40份多异氰酸酯，升温至100℃反应1h，再加入1份催化剂双吗啉乙基醚(DMDEE)，继续搅拌反应20min，制得湿气固化反应型聚氨酯热熔胶；
(2)制备PUR包芯纱
将涤纶纱线穿过保温容器，并在末端穿过内径为500D的限径环；将步骤(1)的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶在80℃条件下熔融，熔融后的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶置于保温容器中，保温容器的温度为120℃；将纱线浸渍于热熔的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶中，并以80m/min的速度穿过湿气固化反应型聚氨酯热熔胶和限径环，冷却湿气固化24h后，得PUR包芯纱。
测试1
取实施例1-3的PUR包芯纱和对比例1的TPU包芯纱，分别测试其耐磨性、低温柔韧性、高弹性和耐热性。具体见表1。
测试标准如下：
耐磨性：采用FZ/T 01058-1999纱线耐磨试验方法进行测试，摩擦长度55mm，磨辊往复速度60±1次/分，张力重锤20g，600号砂纸。
包芯纱温度：根据实际加工操作过程记录。
耐热性：将纱线至于热压机下进行压合，温度为从120℃开始，每次升高5℃，压力为0.1MPa，待纱线表面层融化或发粘时的温度记录为纱线的耐热温度。
表1
耐磨性，往复次数 包芯纱加工温度(℃) 耐热温度(℃)
实施例1 28.4 100 185
对比例1 26.7 210 140
实施例2 29.7 80 185
实施例3 28.1 120 190
由表1的数据可以看出，与TPU包芯纱相比，PUR包芯纱的耐磨性略有提高，加工温度明显降低，对内层涤纶线有很好的保护作用，且耐热性较高有明显的提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种PUR包芯纱的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)制备湿气固化反应型聚氨酯热熔胶
取50-90份聚合物多元醇、10-50份多异氰酸酯、0.01-0.5份催化剂和0.1-3份添加剂在70-120℃条件下反应0.5-2h，制得湿气固化反应型聚氨酯热熔胶；
(2)制备PUR包芯纱
将步骤(1)的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶在50-150℃条件下熔融，将纱线浸于热熔的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶中，并以10-100m/min的速度穿过湿气固化反应型聚氨酯热熔胶和限径环，冷却固化后，得PUR包芯纱；
步骤(1)中，所述聚合物多元醇至少包含一种结晶性聚合物多元醇，其数均分子量为500-4000，官能度为1.8-2.2；
所述多异氰酸酯为二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯或氢化二苯基甲烷二异氰酸酯的一种或两种以上；
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡或二吗啉二乙基醚中的一种或两种以上；
所述添加剂为成核剂、抗氧剂、紫外稳定剂、抗静电剂、阻燃剂、防霉剂、颜料、荧光剂、有机填料或无机填料的一种或两种以上；
步骤(1)中，所得湿气固化反应型聚氨酯热熔胶中的-NCO含量为1-10wt％，粘度为500-50000cps，开放时间为0.1-5min；
步骤(2)中，所述纱线为涤纶丝、尼龙丝或棉线；
步骤(2)中，将热熔的湿气固化反应型聚氨酯热熔胶置于保温容器中，保温温度为50-140℃；所述限径环的内径为50-1000D；
步骤(2)中，冷却固化24h以上，冷却固化所在环境的空气湿度为20％RH以上。
2.一种权利要求1所述制备方法制得的PUR包芯纱。
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