CN117306102A - 一种用于制备聚氨酯弹性熔喷布的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于制备聚氨酯弹性熔喷布的设备和方法，属于聚氨酯熔喷布制备技术领域。所述设备包括按物料输送方向依次连接的聚合单元、熔喷单元和卷绕单元，其中，所述聚合单元：包括多元醇储料罐、二异氰酸酯储料罐、扩链剂储料罐、静态混合器、缓冲罐、扩链反应器、辅料添加装置和双螺杆挤出机；所述熔喷单元：包括熔体输送组件、熔喷模头和接收成网器；以及所述卷绕单元：包括切边卷绕装置。所述设备将聚合技术和熔喷技术整合设计，省却了切片制备的繁冗工序，实现了从加入聚氨酯合成原料至成型熔喷布的一步法制备路线，避免了二步法存在产品品控低等问题。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯熔喷布制备技术领域，具体涉及一种用于制备聚氨酯弹性熔喷布的设备及方法。
背景技术
熔喷布是将聚合物颗粒加入至螺杆挤出机受热熔融后，经熔喷设备在高压气流的作用下，通过模头喷丝孔将高分子熔体喷射并拉伸形成细小纤维制成的一类无纺布。熔喷布具有空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好的结构特点。其中聚氨酯弹性熔喷布由于具有良好的弹性手感、透气性、防水性、无毒环保、亲肤舒适，在医用敷料、高档服装、环保卫材等领域取得了广泛应用。
目前，现有的聚氨酯弹性熔喷布生产过程主要分为两步：聚氨酯切片的制备和切片熔喷成型。第一步，聚氨酯切片的制备过程通常采用反应挤出技术，即聚氨酯的反应物料混合均匀后，浇注到挤出机中，边反应边挤出形成聚合物熔体，聚合物熔体再经水冷却、造粒、干燥、熟化后制成可供熔喷的切片颗粒。第二步，在熔喷成型前，需要将切片重新干燥，至少控制水分300ppm以下，再加入到喂料螺杆中熔融塑化形成熔体，再经熔喷设备熔体输送、过滤、计量、分配后在高压气流下熔喷成细丝，在风机吹风的牵伸、冷却作用下，形成熔喷布。
CN115556428A公开了一种熔喷布及熔喷布生产工艺，该工艺包括以下步骤：步骤一、聚合物喂入，聚合物一般制成小球状、颗粒状的切片，倒入料桶或料斗，输入螺杆挤出机；步骤二、熔融挤出，在螺杆挤出机的进料端，聚合物切片要与添加剂必需的原料，经过充分搅拌混合后进入螺杆挤出机，加热成为熔体；步骤三、将熔体添加至喷涂装置内，之后再让无纺布从喷涂装置穿过，实现将熔体喷涂到无纺布上；步骤四、对无纺布进行烘干和冷却处理，即可完成熔喷布的生产。
CN1445390A公开了一种熔喷聚氨酯弹性无纺布的制备方法，将平均分子量50000以上的聚氨酯颗粒，在80℃下真空干燥16小时，使粒子的含水率＜100ppm，之后喂入熔喷设备的螺杆挤出机中，使粒子充分受热熔融成熔体，经过喷丝孔在热气流作用下，拉伸成细纤维，自粘合形成聚氨酯弹性无纺布。
CN111334932A公开了一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布及其制备方法，该熔喷布的原料包含：原位聚合石墨烯聚丙烯母粒0.1％～30％，聚丙烯切片69％～99％，改性剂0.1％～5％。该熔喷布的制备方法包含：步骤1，称取原料；步骤2，将石墨烯聚丙烯母粒与聚丙烯切片进行研磨，混合均匀；步骤3，将混合料放入螺杆挤出机中熔融挤出；步骤4，将熔体牵伸后，冷却成形；步骤5，将纤维收集在凝网帘上，依靠自身热粘合成无纺布；步骤6，将纤网形成的无纺布，经过切边机切边，卷绕在卷绕辊上，形成按规格卷装的无纺布。
然而，上述聚氨酯弹性熔喷布的两步法生产工艺，由聚合物熔体先制备成切片直至切片熔喷前通常需要依次经过熔体冷却、造粒、干燥、熟化、重新干燥、熔融塑化等多个中间步骤，才能最终制成熔喷布，整个工艺过程复杂、生产周期长、效率低；而且切片品质的批次差异会严重影响到熔喷成型的连续性，不利于最终熔喷布产品的品控。
因此，现有技术中两步法制备聚氨酯弹性熔喷布存在生产效率低、不能连续生产、高成本、产品品控较差的缺陷，是亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于制备聚氨酯弹性熔喷布的设备和方法。所述设备将聚合技术和熔喷技术整合设计，省却了切片制备的繁冗工序，实现了从加入聚氨酯合成原料至成型熔喷布的一步法制备路线，避免了传统二步法的工艺过程无法连续性生产造成的效率低、产品品控低等问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种用于制备聚氨酯弹性熔喷布的设备，所述设备包括按物料输送方向依次连接的聚合单元、熔喷单元和卷绕单元，其中，
所述聚合单元：包括多元醇储料罐、二异氰酸酯储料罐、扩链剂储料罐、静态混合器、缓冲罐、扩链反应器、辅料添加装置和双螺杆挤出机；
所述熔喷单元：包括熔体输送组件、熔喷模头和接收成网器；
以及所述卷绕单元：包括切边卷绕装置；
其中，在所述聚合单元中，
所述多元醇储料罐和所述二异氰酸酯储料罐连接于所述静态混合器，用于向所述静态混合器中输送聚氨酯预聚体的反应原料，以使所述多元醇和所述二异氰酸酯在所述静态混合器中发生预聚反应，从而形成聚氨酯预聚体；
所述缓冲罐的进料口连接于静态混合器的出料口，用于临时储存所述聚氨酯预聚体；
所述缓冲罐的出料口和所述扩链剂储料罐的出料口连接于所述扩链反应器的输入口，用于向所述扩链反应器输送所述聚氨酯预聚体和扩链剂，以使所述聚氨酯预聚体和所述扩链剂在所述扩链反应器中发生扩链反应，从而形成聚氨酯低聚物；
所述扩链反应器的出料口和所述辅料添加装置的出料口连接于所述双螺杆挤出机的进料口，用于向所述双螺杆挤出机输送所述聚氨酯低聚物和辅料，以使所述聚氨酯低聚物在所述双螺杆挤出机中发生充分的聚合反应，并与所述辅料混合均匀，从而形成供给至熔喷单元的聚氨酯熔体；
其中，在所述熔喷单元中，
所述熔体输送组件用于将所述聚氨酯熔体输送至所述熔喷模头；
所述熔喷模头用于将所述聚氨酯熔体在压力下喷出细丝状的初生纤维；
所述接收成网器用于接收喷出的所述细丝状的初生纤维并对其冷却定型。
进一步地，所述静态混合器由三段组成，第一段为流体分配器，第二段为SX型静态混合器，第三段为SL型静态混合器，所述SX型静态混合器、SL型静态混合器的相邻混合单元间均以90°角度交叉排列。
本发明的静态混合器为聚氨酯预聚合过程的反应单元，包括三个控温段，第一段为流体分配器、第二段为SX型静态混合器，第三段为SL型静态混合器。由于聚合过程的物料反应活性高，放热量大，随着反应进程反应速度逐渐缓慢，粘度逐渐增加。三段控温是为了控制物料反应过程，静混温度设置逐渐升高，使整个反应过程速度均匀可控。具体地，所述流体分配器为用于使所述多元醇和所述二异氰酸酯初步混合，此时物料为流动性较强的液体。所述SX型静态混合器为用于使初步混合的物料进一步反应形成初期阶段的聚氨酯预聚体，此时物料为具有一定粘度的液体。所述SL型静态混合器为相比较于所述SX型静态混合器有利于更高粘度的流体混合，此时物料为较粘稠液体，最终形成所述聚氨酯预聚体。
进一步地，所述流体分配器内置有二异氰酸酯进料管与多元醇进料管，以使双组分液体物料二异氰酸酯和多元醇由所述静态混合器的轴心并线进入，在进料汇合处设置有无动力搅拌器，所述无动力搅拌器采用推进式搅拌叶片，所述无动力搅拌器随介质流动而转动，所述双组份液体物料进入所述SX型静态混合器前可实现充分预搅拌。
进一步地，所述扩链反应器具有圆筒状腔体外壳，所述外壳的上端沿着所述扩链反应器中线的两侧设有聚氨酯预聚体进料口与扩链剂进料口，所述聚氨酯预聚体进料口和所述扩链剂进料口位于同一高度，以使所述聚氨酯预聚体和所述扩链剂自上而下进料。
进一步地，所述扩链反应器的内腔采用多级错位式搅拌桨，由八平叶搅拌桨与六斜叶涡轮搅拌桨交替排列组成。所述多级错位式搅拌桨，在具备高剪切分散的基础上，增强了反应物料的轴向流动与湍流程度，可有效防止底部积料，增强混合速度和效率，防止高粘度物料与搅拌器转轴同步转动影响到混合效果。
进一步地，所述辅料添加装置由辅料储存罐和螺旋加料机两部分主体组成。
进一步地，所述辅料添加装置中，所述辅料储存罐的顶部设有氮气阀、呼吸阀、压力表、加料口、搅拌轴机械密封。其中，所述搅拌轴机械密封用于生产过程中实现氮封，确保烘干的辅料粉体加入所述双螺杆挤出机中不掺入空气及水汽，从而防止聚氨酯熔体产生气泡，过度交联。
进一步地，所述辅料添加装置中，所述辅料储存罐的内部设有螺带式搅拌桨，有效抑制辅料粉体在储存期间架桥、堆积。
进一步地，所述辅料添加装置中，所述辅料储存罐与所述螺旋加料机的连接处设有放料阀。
进一步地，所述辅料添加装置中，所述螺旋加料机的壳体内部设有双L型搅拌桨和螺旋轴，所述螺旋轴的轴端设有进料端密封和出料端密封。
进一步地，所述熔体输送组件包括按物料输送方向依次连接的开车阀、熔体增压泵和过滤器。其中，所述熔体增压泵的作用为将聚氨酯熔体增压至适合熔喷的泵前压力范围内。所述过滤器的作用为过滤掉增压的聚氨酯熔体中的灰尘、交联不融物等，起到保护熔喷计量泵、稳定熔喷压力、提高熔喷布产品品质的效果。
本发明还提供一种利用前述设备制备聚氨酯弹性熔喷布的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1）预聚反应
将多元醇与二异氰酸酯分别由所述多元醇储料罐、所述二异氰酸酯储料罐，经各自的计量泵计量输送至所述静态混合器中发生预聚反应形成聚氨酯预聚体，然后所述预聚体进入所述缓冲罐中；
步骤2）扩链反应
所述扩链剂储料罐中的扩链剂经计量泵计量，与所述缓冲罐中经计量泵计量的所述聚氨酯预聚体，同时输送至所述扩链反应器中，在搅拌作用下发生扩链反应，形成聚氨酯低聚物；
步骤3）聚合反应
将步骤2）形成的所述聚氨酯低聚物与经由所述辅料添加装置输送的辅料，同时输送至所述双螺杆挤出机中，以使所述聚氨酯低聚物在所述双螺杆挤出机中发生聚合反应，并与所述辅料混合均匀，从而形成可供给至熔喷单元的聚氨酯聚合物熔体；所述聚氨酯聚合物熔体在螺杆转动作用下经由熔体输送组件输送至熔体增压泵中，增压后进入过滤器中过滤，形成可供熔喷的熔体；
步骤4）喷丝成网
将步骤3）过滤后的聚氨酯熔体经计量泵，进入熔体分配管路中，分配后输送至熔喷模头，在鼓风机产生的风压作用下，通过喷丝板上微孔喷成细丝状的初生纤维，均匀喷落至接收成网器的接收网帘上，网帘持续滚动，所述接收成网器的底部由排风风机产生吸风作用，使所述初生纤维冷却定型成纤维网；
步骤5）切边卷绕
经切边卷绕装置对所述纤维网处理后制成聚氨酯弹性熔喷布成品。
进一步地，步骤1）中，所述二异氰酸酯包括芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯中的一种或两种。
进一步地，步骤1）中，所述多元醇包括聚酯多元醇、聚醚多元醇中的一种或两种。
进一步地，步骤1）中，所述静态混合器在整个静混中反应物料停留时间为10~120min。
进一步地，步骤1）中，所述静态混合器中，从进料端至出料端温度依次升高，温度控制为40~65℃。
进一步地，步骤2）中，所述扩链剂包括乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,4-环己二醇、对苯二酚二羟乙基醚中的至少一种。
进一步地，步骤2）中，所述扩链反应的时间为1~10min。
进一步地，步骤2）中，所述聚氨酯低聚物的分子量为5000~20000g/mol。
进一步地，步骤3）中，所述辅料包括抗氧剂、防黄剂、消光剂、分散剂和润滑剂中的至少一种。
进一步地，步骤3）中，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为60~100，螺杆转速为100~300ppm之间。通常，所述双螺杆挤出机的螺杆直径和具体转速根据产品产能规格确定。
进一步地，步骤3）中，所述熔体增压泵将所述聚氨酯熔体增压至3~8MPa。
进一步地，步骤4中，所述熔喷模头的温度为200~240℃，所述熔喷模头的压力为0.5~1.5MPa之间。
进一步地，所述方法中，所述多元醇储料罐预热至80~120℃，所述二异氰酸酯储料罐预热至40~55℃，扩链剂储料罐预热至40~70℃。与储料罐对应的各计量泵、输料管路也预热至与储料罐同样温度。
进一步地，所述方法中，所述缓冲罐的温度设定为50~75℃；所述扩链反应器温度设定为60~80℃；所述双螺杆挤出机的各控温区段温度设定为140~210℃；所述熔喷模头的温度设定为200~240℃。
进一步地，所述方法中，以重量份计的原料包括：所述多元醇为55~70份，所述二异氰酸酯为25~35份，所述扩链剂为6~11份，所述辅料占所述聚氨酯低聚物的0.5~2.5wt%。
进一步地，所述方法中，需要加热的部件均有加热、冷却、保温功能，在开车前需要按照工艺条件设定温度，并达到平衡状态，具体如下：
所述多元醇储料罐预热至80~120℃，所述二异氰酸酯储料罐预热至40~55℃，所述扩链剂储料罐预热至40~70℃；与储料罐对应的各计量泵、输料管路也预热至与储料罐同样温度；所述静态混合器的三段分别控温，从进料端至出料端温度依次升高，温度范围40~65℃；所述缓冲罐温度设定50~75℃，所述扩链反应器温度设定60~80℃，所述双螺杆挤出机各控温区段温度140~210℃，熔喷模头温度设定为200~240℃。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明的设备是针对一步法制备聚氨酯弹性熔喷布所专门设计的，将聚合技术和熔喷技术整合设计，可实现连续生产，简化工艺流程。
（2）本发明从聚氨酯反应原料直接一步法制成弹性熔喷布，不经过两步法过程中切片制备阶段的熔体冷却、造粒、干燥、熟化步骤以及熔喷前再次干燥、熔融的中间步骤，大幅简化了生产工艺、降低了生产周期，可实现聚氨酯弹性熔喷布的高效率、高品质连续化生产，快速满足市场需求。
（3）本发明为一步法制备弹性熔喷布，降低了加工过程中聚氨酯熔体降解程度，不受制于聚氨酯颗粒批次差异，制成的熔喷布产品有更高的分子量（数均分子量范围8~15万g/mol），更优的力学性能。
（4）根据《GB/T 24218.3-2010纺织品 非织造布试验方法 第3部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》提供的测试方法进行测试，通常由两步法制备的聚氨酯弹性熔喷布的断裂强度在7~12MPa范围内，断裂伸长率在300~450%范围内。而通过本发明一步法制备得到的弹性熔喷布，所述熔喷布的断裂强度为8~14MPa，断裂伸长率为350~550%。
采用本专利申请的一步法技术，断裂强度可达到8~14MPa，断裂伸长率350~550%范围。
附图说明
图1是本发明中一步法制备聚氨酯弹性熔喷布的设备示意图；
图2是本发明中静态混合器结构示意图；
图3是本发明中扩链反应器的结构示意图；
图4是本发明中辅料添加装置的结构示意图；
图5是本发明中扩链反应器的搅拌桨结构示意图；
图6是本发明中扩链反应器的搅拌桨俯视图；
1、多元醇储料罐，2、二异氰酸酯储料罐，3、扩链剂储料罐，4、静态混合器，5、缓冲罐，6、扩链反应器，7、辅料添加装置，8、双螺杆挤出机，9、开车阀，10、熔体增压泵，11、过滤器，12、熔喷模头，13、接收成网器，14、切边卷绕装置，120、鼓风机，130、排风风机，101、计量泵一，102、计量泵二，103、计量泵三，104、计量泵四，105、计量泵五，40、流体分配器，41、SX型静态混合器，42、SL型静态混合器，43、二异氰酸酯进料管，44、多元醇进料管，45、无动力搅拌器，60、电机A ，61、联轴器A，62、搅拌桨机械密封，63、多级错位式搅拌桨，64、聚氨酯预聚体进料口，65、扩链剂进料口，66、圆筒状腔体外壳，631、八平叶搅拌桨，632、六斜叶涡轮搅拌桨，70、电机B，71、联轴器B，72、搅拌轴机械密封，73、螺带式搅拌桨，74、双L型搅拌桨，75、螺旋轴，76、辅料添加装置的出料口，77、氮气阀，78、呼吸阀，79、压力表，80、辅料储存罐，81、螺旋加料机，82、加料口，83、放料阀，84、进料端密封，85、出料端密封。
具体实施方式
实施例
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
如图1-6所示，本实施例一种用于制备聚氨酯弹性熔喷布的设备，包括按物料输送方向依次连接的聚合单元、熔喷单元和卷绕单元，其中，
聚合单元：包括多元醇储料罐1、二异氰酸酯储料罐2、扩链剂储料罐3、静态混合器4、缓冲罐5、扩链反应器6、辅料添加装置7和双螺杆挤出机8；
熔喷单元：包括熔体输送组件、熔喷模头12和接收成网器13；
以及卷绕单元：包括切边卷绕装置14；
其中，在聚合单元中，
多元醇储料罐1和二异氰酸酯储料罐2连接于静态混合器4，用于向静态混合器4中输送聚氨酯的反应原料，以使多元醇和二异氰酸酯在静态混合器4中发生预聚反应，从而形成聚氨酯预聚体；
缓冲罐5的进料口连接于静态混合器4的出料口，用于临时储存聚氨酯预聚体；
缓冲罐5的出料口和扩链剂储料罐3的出料口连接于扩链反应器6的输入口，用于向扩链反应器6输送聚氨酯预聚体和扩链剂，以使聚氨酯预聚体和扩链剂在扩链反应器6中发生扩链反应，从而形成聚氨酯低聚物；
扩链反应器6的出料口和辅料添加装置的出料口76连接于双螺杆挤出机8的进料口，用于向双螺杆挤出机8输送聚氨酯低聚物和辅料，以使聚氨酯低聚物在双螺杆挤出机8中发生充分的聚合反应，并与辅料混合均匀，从而形成可供给至熔喷单元的聚氨酯熔体；
其中，在熔喷单元中，
熔体输送组件用于将聚氨酯熔体输送至熔喷模头12；
熔喷模头12用于将聚氨酯熔体在压力下喷出细丝状的初生纤维；
接收成网器13用于接收喷出的细丝状的初生纤维并对其冷却定型。
进一步地，静态混合器4由三段组成，第一段为流体分配器40，第二段为SX型静态混合器41，第三段为SL型静态混合器42，SX型静态混合器41、SL型静态混合器42的相邻混合单元间均以90°角度交叉排列。
进一步地，流体分配器40内置有二异氰酸酯进料管43与多元醇进料管44，以使双组分液体物料二异氰酸酯和多元醇由静态混合器4的轴心并线进入，在进料汇合处设置有无动力搅拌器45，无动力搅拌器45采用推进式搅拌叶片，无动力搅拌器45随介质流动而转动，双组份液体物料进入SX型静态混合器41前可实现充分预搅拌。
进一步地，扩链反应器6具有圆筒状腔体外壳66，圆筒状腔体外壳66的上端沿着扩链反应器6中轴线的两侧设有聚氨酯预聚体进料口64与扩链剂进料口65，聚氨酯预聚体进料口64和扩链剂进料口65位于同一高度，以使聚氨酯预聚体和扩链剂自上而下进料；圆筒状腔体外壳66的上端还设有自上而下连接的电机A 60、联轴器A 61和搅拌桨机械密封62。
进一步地，扩链反应器6的内腔采用多级错位式搅拌桨63，由八平叶搅拌桨631与六斜叶涡轮搅拌桨632交替排列组成。
进一步地，辅料添加装置7由辅料储存罐80和螺旋加料机81两部分主体组成。
进一步地，辅料添加装置7中，辅料储存罐80的顶部设有氮气阀77、呼吸阀78、压力表79、加料口82、搅拌轴机械密封72。其中，搅拌轴机械密封72用于生产过程中实现氮封，确保烘干的辅料粉体加入双螺杆挤出机8中不掺入空气及水汽，从而防止聚氨酯熔体产生气泡，过度交联。搅拌轴机械密封72上部连接有电机B70和联轴器B71。
进一步地，辅料添加装置7中，辅料储存罐80的内部设有螺带式搅拌桨73，有效抑制辅料粉体在储存期间架桥、堆积。
进一步地，辅料添加装置7中，辅料储存罐80与螺旋加料机81的连接处设有放料阀83。
进一步地，辅料添加装置7中，螺旋加料机81的壳体内部设有双L型搅拌桨74和螺旋轴75，螺旋轴75的轴端设有进料端密封84和出料端密封85。
进一步地，熔体输送组件包括按物料输送方向依次连接的开车阀9、熔体增压泵10和过滤器11。其中，熔体增压泵10的作用为将聚氨酯熔体增压至适合熔喷的泵前压力范围内。过滤器11的作用为过滤掉增压的聚氨酯熔体中的灰尘、交联不融物等，起到保护熔喷计量泵、稳定熔喷压力、提高熔喷布产品品质的效果。
本实施例利用前述设备制备聚氨酯弹性体喷布的方法，包括如下步骤：
步骤1）预聚反应
将多元醇与二异氰酸酯分别由多元醇储料罐1、二异氰酸酯储料罐2，经各自的计量泵一101和计量泵二102计量输送至静态混合器4中发生预聚反应形成聚氨酯预聚体，然后预聚体进入缓冲罐5中；
步骤2）扩链反应
扩链剂储料罐3中的扩链剂经计量泵三103计量，与缓冲罐5中经计量泵四104计量的聚氨酯预聚体，同时输送至扩链反应器6中，在搅拌作用下发生扩链反应，形成聚氨酯低聚物；
步骤3）聚合反应
将步骤2）形成的聚氨酯低聚物与经由辅料添加装置7输送的辅料，同时输送至双螺杆挤出机8中，使聚氨酯低聚物在双螺杆挤出机8中发生聚合反应，并与辅料混合均匀，从而形成可供给至熔喷单元的聚氨酯聚合物熔体；聚氨酯聚合物熔体在螺杆转动作用下经由熔体输送组件输送至熔体增压泵10中，增压后进入过滤器11中过滤，形成可供熔喷的熔体。
步骤4）喷丝成网
将步骤3）过滤后的聚氨酯熔体经计量泵五105，进入熔体分配管路中，分配后输送至熔喷模头12，在鼓风机120产生的风压作用下，通过喷丝板上微孔喷成细丝状的初生纤维，均匀喷落至接收成网器13的接收网帘上，网帘持续滚动，接收成网器13的底部由排风风机130产生吸风作用，使初生纤维冷却定型成纤维网；
步骤5）切边卷绕
经切边卷绕装置14对纤维网处理后制成聚氨酯弹性熔喷布成品。
进一步地，步骤1）中，二异氰酸酯包括芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯中的一种或两种种。
进一步地，步骤1）中，多元醇包括聚酯多元醇、聚醚多元醇中的一种或两种。
进一步地，步骤1）中，静态混合器4在整个静混中反应物料停留时间为10~120min。
进一步地，步骤1）中，静态混合器4中，从进料端至出料端温度依次升高，温度控制为40~65℃。
进一步地，步骤2）中，扩链剂包括乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,4-环己二醇、对苯二酚二羟乙基醚中的至少一种。
进一步地，步骤2）中，扩链反应的时间为1~10min。
进一步地，步骤2）中，聚氨酯低聚物的分子量为5000~20000g/mol。
进一步地，步骤3）中，辅料包括抗氧剂、防黄剂、消光剂、分散剂和润滑剂中的至少一种。
进一步地，步骤3）中，双螺杆挤出机8的螺杆长径比为60~100，螺杆转速为100~300ppm之间。
进一步地，步骤3）中，熔体增压泵10将聚氨酯熔体增压至3~8MPa。
进一步地，步骤4中，熔喷模头12的温度为200~240℃，熔喷模头12的压力为0.5~1.5MPa之间。
进一步地，多元醇储料罐1预热至80~120℃，二异氰酸酯储料罐2预热至40~55℃，扩链剂储料罐3预热至40~70℃。与储料罐对应的各计量泵、输料管路也预热至与储料罐同样温度。
进一步地，缓冲罐5的温度设定为50~75℃；扩链反应器6温度设定为60~80℃；双螺杆挤出机8的各控温区段温度设定为140~210℃；熔喷模头12的温度设定为200~240℃。
进一步地，以重量份计的原料包括：多元醇为55~70份，二异氰酸酯为25~35份，扩链剂为6~11份，辅料占聚氨酯低聚物的0.5~2.5wt%。
进一步地，需要加热的部件均有加热、冷却、保温功能，在开车前需要按照工艺条件设定温度，并达到平衡状态，具体如下：
多元醇储料罐1预热至80~120℃，二异氰酸酯储料罐2预热至40~55℃，扩链剂储料罐3预热至40~70℃；与储料罐对应的各计量泵、输料管路也预热至与储料罐同样温度；静态混合器4的三段分别控温，从进料端至出料端温度依次升高，温度范围40~65℃；缓冲罐5温度设定50~75℃，扩链反应器6温度设定60~80℃，双螺杆挤出机8各控温区段温度140~210℃，熔喷模头12温度设定为200~240℃。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (15)
1.一种用于制备聚氨酯弹性熔喷布的设备，其特征在于，所述设备包括按物料输送方向依次连接的聚合单元、熔喷单元和卷绕单元，其中，
所述聚合单元：包括多元醇储料罐（1）、二异氰酸酯储料罐（2）、扩链剂储料罐（3）、静态混合器（4）、缓冲罐（5）、扩链反应器（6）、辅料添加装置（7）和双螺杆挤出机（8）；
所述熔喷单元：包括熔体输送组件、熔喷模头（12）和接收成网器（13）；
以及所述卷绕单元：包括切边卷绕装置（14）；
其中，在所述聚合单元中，
所述多元醇储料罐（1）和所述二异氰酸酯储料罐（2）连接于所述静态混合器（4），用于向所述静态混合器（4）中输送聚氨酯预聚体的反应原料，以使所述多元醇和所述二异氰酸酯在所述静态混合器（4）中发生预聚反应，从而形成聚氨酯预聚体；
所述缓冲罐（5）的进料口连接于所述静态混合器（4）的出料口，用于临时储存所述聚氨酯预聚体；
所述缓冲罐（5）的出料口和所述扩链剂储料罐（3）的出料口连接于所述扩链反应器（6）的输入口，用于向所述扩链反应器（6）输送所述聚氨酯预聚体和扩链剂，以使所述聚氨酯预聚体和所述扩链剂在所述扩链反应器（6）中发生扩链反应，从而形成聚氨酯低聚物；
所述扩链反应器（6）的出料口和辅料添加装置的出料口（76）连接于所述双螺杆挤出机（8）的进料口，用于向所述双螺杆挤出机（8）输送所述聚氨酯低聚物和辅料，以使所述聚氨酯低聚物与辅料混合均匀在所述双螺杆挤出机（8）中发生充分的聚合反应，从而形成供给至熔喷单元的聚氨酯熔体；
其中，在所述熔喷单元中，
所述熔体输送组件用于将所述聚氨酯熔体输送至所述熔喷模头（12）；
所述熔喷模头（12）用于将所述聚氨酯熔体在压力下喷出细丝状的初生纤维；
所述接收成网器（13）用于接收喷出的所述细丝状的初生纤维并对其冷却定型。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述静态混合器（4）由三段组成，第一段为流体分配器（40），第二段为SX型静态混合器（41），第三段为SL型静态混合器（42），所述SX型静态混合器（41）、SL型静态混合器（42）的相邻混合单元间均以90°角度交叉排列。
3.根据权利要求1或2所述的设备， 其特征在于，所述流体分配器（40）内置有二异氰酸酯进料管（43）与多元醇进料管（44），以使双组分液体物料二异氰酸酯和多元醇由所述静态混合器（4）的轴心并线进入，在进料汇合处设置有无动力搅拌器（45），所述无动力搅拌器（45）采用推进式搅拌叶片，所述无动力搅拌器（45）随介质流动而转动，所述双组份液体物料进入所述SX型静态混合器（41）前实现充分预搅拌。
4.根据权利要求1或2所述的设备， 其特征在于，所述扩链反应器（6）具有圆筒状腔体外壳（66），所述圆筒状腔体外壳（66）的上端沿着所述扩链反应器（6）中线的两侧设有聚氨酯预聚体进料口（64）与扩链剂进料口（65），所述聚氨酯预聚体进料口（64）和所述扩链剂进料口（65）位于同一高度，以使所述聚氨酯预聚体和所述扩链剂自上而下进料。
5.根据权利要求1或2所述的设备， 其特征在于，所述扩链反应器（6）的内腔采用多级错位式搅拌桨（63），由八平叶搅拌桨（631）与六斜叶涡轮搅拌桨（632）交替排列组成。
6.根据权利要求1或2所述的设备， 其特征在于，所述辅料添加装置（7）由辅料储存罐（80）和螺旋加料机（81）两部分主体组成。
7.根据权利要求6所述的设备， 其特征在于，所述辅料添加装置（7）中，所述辅料储存罐（80）的顶部设有氮气阀（77）、呼吸阀（78）、压力表（79）、加料口（82）、搅拌轴机械密封（72）。
8.根据权利要求1或2所述的设备， 其特征在于，所述熔体输送组件包括按物料输送方向依次连接的开车阀（9）、熔体增压泵（10）和过滤器（11）。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述设备制备聚氨酯弹性熔喷布的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1）预聚反应
将多元醇与二异氰酸酯分别由所述多元醇储料罐（1）、所述二异氰酸酯储料罐（2），经计量泵一（101）和计量泵二（102）计量输送至所述静态混合器（4）中发生预聚反应形成聚氨酯预聚体，然后所述预聚体进入所述缓冲罐（5）中；
步骤2）扩链反应
所述扩链剂储料罐（3）中的扩链剂经计量泵三（103）计量，与所述缓冲罐（5）中经计量泵四（104）计量的所述聚氨酯预聚体，同时输送至所述扩链反应器（6）中，在搅拌作用下发生扩链反应，形成聚氨酯低聚物；
步骤3）聚合反应
将步骤2）形成的所述聚氨酯低聚物与经由所述辅料添加装置（7）输送的辅料，同时输送至所述双螺杆挤出机（8）中，以使所述聚氨酯低聚物在所述双螺杆挤出机（8）中发生聚合反应，并与所述辅料混合均匀，从而形成可供给至熔喷单元的聚氨酯聚合物熔体；所述聚氨酯聚合物熔体在螺杆转动作用下经由熔体输送组件输送至熔体增压泵（10）中，增压后进入过滤器（11）中过滤，形成可供熔喷的熔体；
步骤4）喷丝成网
将步骤3）过滤后的聚氨酯熔体经计量泵五（105），进入熔体分配管路中，分配后输送至熔喷模头（12），在鼓风机（120）产生的风压作用下，通过喷丝板上微孔喷成细丝状的初生纤维，均匀喷落至接收成网器（13）的接收网帘上，网帘持续滚动，所述接收成网器（13）的底部由排风风机（130）产生吸风作用，使所述初生纤维冷却定型成纤维网；
步骤5）切边卷绕
经切边卷绕装置（14）对所述纤维网处理后制成聚氨酯弹性熔喷布成品。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤1）中，所述静态混合器（4）在整个静混中反应物料停留时间为10~120min。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤1）中，所述静态混合器（4）中，从进料端至出料端温度依次升高，温度控制为40~65℃。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤3）中，所述熔体增压泵（10）将所述聚氨酯熔体增压至3~8MPa。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤4中，所述熔喷模头（12）的温度为200~240℃，所述熔喷模头（12）的压力为0.5~1.5MPa之间。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法中，以重量份计的原料包括：所述多元醇为55~70份，所述二异氰酸酯为25~35份，所述扩链剂为6~11份，所述辅料占所述聚氨酯低聚物的0.5~2.5wt%。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述多元醇储料罐（1）预热至80~120℃，所述二异氰酸酯储料罐（2）预热至40~55℃，所述扩链剂储料罐（3）预热至40~70℃；所述静态混合器（4）的三段分别控温，从进料端至出料端温度依次升高，温度范围40~65℃；所述缓冲罐（5）温度设定50~75℃，所述扩链反应器（6）温度设定60~80℃，所述双螺杆挤出机（8）各控温区段温度140~210℃，熔喷模头（12）温度设定为200~240℃。
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