TW201430178A

TW201430178A - 熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法

Info

Publication number: TW201430178A
Application number: TW102103812A
Authority: TW
Inventors: shan-rong Liu; yuan-long Li; Di-Fei Lin
Original assignee: Sumei Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-08-01
Also published as: TWI530598B

Abstract

一種熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法，包括下列步驟：(a)經由多元醇、擴鏈劑與異氰酸酯反應，進行熟成、粉碎、造粒步驟而形成複數個熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒；以及(b)將該些熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒及聚氨酯交聯劑融合均勻後，進行紡絲而形成熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維。

Description

熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法

本發明係有關一種熔紡熱塑性聚胺甲酸酯(thermoplastic polyurethane，TPU)纖維的製造方法，而利用本發明方法所製得之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維，不含溶劑，屬於環保材料。

熱塑性聚胺甲酸酯一般係藉由反應羥基封端之聚酯或聚醚、擴鏈劑與異氰酸酯而製造。熱塑性聚胺甲酸酯為具柔性鏈段與硬性鏈段之鏈段聚合物，而此特點為熱塑性聚胺甲酸酯具有優良彈性性質的成因。柔性鏈段係由羥基封端中間產物組成，其通常為聚酯或聚醚。硬性鏈段係由二醇擴鏈劑與異氰酸酯組成。美國專利第5,959,059號揭示由羥基封端聚醚、二醇擴鏈劑與二異氰酸酯製成之熱塑性聚胺甲酸酯。此熱塑性聚胺甲酸酯可用於製造纖維、高爾夫球的球心、休旅車輪胎、及其他用途。

習知技術係利用聚四亞甲基醚二醇(polytetramethylene ether glycols，PTMEG 2000)、1,4-丁二醇(1,4-Butanediol，1,4-BD)及二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯(Methylene diphenyl 4,4'-diisocyanate，MDI)於二甲基甲醯胺(DMF)或二甲基乙醯胺(DMAc)溶劑中進行反應而得50%熱塑性聚胺甲酸酯的原液。然後再將該原液，進行抽絲、乾燥(去除溶劑)，接著，捲曲成錠而成熱塑性聚胺甲酸酯纖維。然而，利用習知技術製得之熱塑性聚胺甲酸酯纖維不僅有毒性溶劑殘留的問題，而且在其製造過程中，溶劑揮發，會造成環境污染、操作人員傷害等問題。

如何避免習知在製造熱塑性聚胺甲酸酯纖維的過程中添加有毒溶劑而產生的問題，則成為本發明的研發課題。

據此，本發明之目的係在提供一種熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法，而在此製造方法的過程中不使用溶劑，因此本發明對環境、人體皆不會造成傷害，因而可徹底解決習知製造熱塑性聚胺甲酸酯纖維的過程中添加溶劑所產生的污染問題。

為了達到上述目的，本發明提供一種熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法，包括下列步驟：(a)將多元醇、擴鏈劑與異氰酸酯依莫耳比2~5：0.1~0.5：2~6混合後反應，然後進行熟成、粉碎、造粒步驟而形成複數個熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒；以及(b)將該些熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒及一聚氨酯交聯劑融合均勻後，進行紡絲而形成熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維，其中，該聚氨酯交聯劑係將多元醇、擴鏈劑與異氰酸酯依莫耳比1~5：0~0.5：2~10混合反應後而生成。

在本發明製造方法的過程中，由於不使用溶劑，因此對環境、人體皆不會造成傷害，而且本發明的熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維不含溶劑，屬於環保材料，同時又可達到習知熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的物性。此外，習知技術設備成本高(習知生產線約要花費上億元成本，本發明生產線則僅需約十分之一的習知生產線成本)，且習知技術生產線設備佔空間，本發明生產線設備則較為節省空間。

為使本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更加明瞭，下文將特舉較佳實施例，作詳細說明如下。

本發明提供一種熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法，包括下列步驟：(a)將多元醇、擴鏈劑與異氰酸酯依莫耳比2~5：0.1~0.5：2~6混合後反應成塊，並在50℃至100℃下進行熟成步驟15至30小時，然後粉碎、造粒而形成熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒；(b)將多元醇、擴鏈劑與異氰酸酯依莫耳比1~5：0~0.5：2~10混合後，在50℃至120℃之反應釜中反應6~24 小時而形成聚氨酯交聯劑；以及(c)將上述所形成之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒及該聚氨酯交聯劑加入擠出機，融合均勻後，利用紡織機進行紡絲而形成熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維。

本發明熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法中步驟(a)及(b)所使用之多元醇例如為：將乙二醇(EG)、1,3-丁二醇(1,3-BG)、1,4-丁二醇(1,4-BG),2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇(HG)、3-甲基-1,5-戊二醇、1,4-環己二醇(CHDM)、聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)(MW=650~2000)、聚丙二醇(PPG)(MW=200~2000)，與己二酸、苯酐、對苯二甲酸、葵二酸等反應而生成之聚酯或聚醚多元醇(其重量平均分子量MW=700~3000)。

本發明熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法中步驟(a)及(b)所使用之擴鏈劑包括乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇及1,4-環己二醇等短鏈醇。

本發明熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法中步驟(a)及(b)所使用之異氰酸酯包括二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯(4,4'-MDI)、二苯基甲烷-2,4-二異氰酸酯(2,4-MDI)、MDI-50(4,4'-MDI/2,4-MDI=50%)、對苯二異氰酸酯(PPDI)、氫化二苯甲烷二異氰酸酯(H12MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)及苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)。

下文所提供之實施例僅在闡述本發明之技術手段而已，並非用以限制本發明之技術範疇。

實施例一

將1000克之聚己二酸-1,3-丁二醇酯(PBA，Mn=2000)、135克之1,6-己二醇(1,6-HD，作為擴鏈劑)及427克之二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯(Methylene diphenyl 4,4'-diisocyanate，MDI)混合攪拌注入盤內反應而形成膏狀物。然後將膏狀物經由灌注機的灌注口灌注到一輸送帶(轉盤)上，輸送帶會將該膏狀物輸送進入100℃之烘道(以紅外線加熱)，該膏狀物經烘道後會變成塊料。接著，將該塊料經推車輸送至一熟成室在約80至90℃下，進行熟成24小時。塊料反應完整熟成後，再經粉碎機及造粒機粉碎及造粒，再進行乾燥而形成熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒。

其次，將聚己二酸-1,3-丁二醇酯、1,6-己二醇與二苯基甲烷 -4,4'-二異氰酸酯依莫耳比1~5：0~0.5：2~10混合後，在50~120℃反應釜中反應6~24小時而形成聚氨酯交聯劑。

接著，將上述所形成之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒及交聯劑加入擠出機融合均勻後，利用紡絲機進行紡絲而形成熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維。

本發明熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法之優點是：1.本發明製造過程不使用溶劑，因而不會造成人體傷害及環境污染；2.本發明製得之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維不殘留溶劑，屬環保材料；3.本發明製得之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的物性與習知技術製得之熱塑性聚胺甲酸酯纖維的物性相當；以及紡絲設備投資少。

對所有熟習此技藝者而言，本發明明顯地可以作出多種修改及變化而不脫離本發明的精神和範圍。因此，本發明包括該些修改及變化，且其皆被包括在下附之申請專利範圍及其均等者中。

Claims

一種熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒及纖維的製造方法，包括下列步驟：(a)將一多元醇、一擴鏈劑與異氰酸酯依莫耳比2~5：0.1~0.5：2~6混合後反應，再進行熟成、粉碎、造粒步驟而形成複數個熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒；以及(b)將該些熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒及一聚氨酯交聯劑融合均勻後，進行紡絲而形成熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維。
如申請專利範圍第1項所述之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒及纖維的製造方法，其中，步驟(a)中之該多元醇、該擴鏈劑與該異氰酸酯係在約100℃~150℃溫度下進行反應10至36分鐘。
如申請專利範圍第1項所述之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒及纖維的製造方法，其中，步驟(a)之該多元醇為由乙二醇(EG)、1,3-丁二醇(1,3-BG)、1,4-丁二醇(1,4-BG)、2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇(HG)、3-甲基-1,5-戊二醇、1,4-環己二醇(CHDM)、聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)及聚丙二醇(PPG)，與己二酸、苯酐、對苯二甲酸及葵二酸反應而生成之聚酯或聚醚多元醇。
如申請專利範圍第1項所述之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒及纖維的製造方法，其中，步驟(a)之該擴鏈劑係選自乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇及1,4-環己二醇所成組群。
如申請專利範圍第1項所述之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒及纖維的製造方法，其中，步驟(a)之該異氰酸酯係選自二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯(4,4'-MDI)、二苯基甲烷-2,4-二異氰酸酯(2,4-MDI)、MDI-50(4,4'-MDI/2,4-MDI=50%)、對苯二異氰酸酯(PPDI)、氫化二苯甲烷二異氰酸酯(H12MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)及苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)所成組群。
如申請專利範圍第1項所述之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯膠粒及纖維的製造方法，其中，步驟(a)中之熟成步驟係在50℃至100℃溫度下進行15至30小時。
如申請專利範圍第1項所述之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法，其中，該聚氨酯交聯劑係經由將一多元醇、一擴鏈劑與異氰酸酯依莫耳比1~5：0~0.5：2~10混合後，在50℃至120℃之反應釜中反應6至24小時而形成。
如申請專利範圍第7項所述之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法，其中，該多元醇為由乙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,4-環己二醇、聚四亞甲基醚二醇及聚丙二醇，與己二酸、苯酐、對苯二甲酸及葵二酸反應而生成之聚酯或聚醚多元醇。
如申請專利範圍第7項所述之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法，其中，該擴鏈劑係選自乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇及1,4-環己二醇所成組群。
如申請專利範圍第7項所述之熔紡熱塑性聚胺甲酸酯纖維的製造方法，其中，該異氰酸酯係選自二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯(4,4'-MDI)、二苯基甲烷-2,4-二異氰酸酯(2,4-MDI)、MDI-50(4,4'-MDI/2,4-MDI=50%)、對苯二異氰酸酯、氫化二苯甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯及苯二亞甲基二異氰酸酯所成組群。