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聚氨酯弹性纤维的生产原理只是课件


(二)二步法
二步法又称为预聚体法,是将聚氨酯切片熔融后, 加入二异氰酸酯基过量的预聚体,和羟基过量的 聚氨酯发生交联反应,修补断裂的软段,改善纤维 的热性能和弹性回复率。
工艺流程:
该生产方法大都是首先合成弹性体,弹性体经过 螺杆挤压机熔融、挤出,在螺杆的出口处与预聚 体在静态混合器充分混合后,通过计量泵、分配 板到达喷丝板纺丝。
(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)Βιβλιοθήκη 熔纺聚氨酯纤维纺丝工艺流程图
1—聚氨酯湿切片料罐 2—干燥塔 3—螺杆挤出机 4—预聚体罐 5—预聚体计量泵 6—熔体计量泵 7—纺丝箱 8—侧吹风装置 9—纺丝甬道 10—第一导丝辊 11—第二导丝辊 12—卷绕头
三)封端法:
以封端剂(例如酚、胺等)将MDI分子上的 异氰酸基先行封闭,合成一种稳定衍生物,然 后与聚氨酯弹性体混合进行纺丝。在挤出时此 衍生物是稳定的,在纺丝时解封闭,使- NCO 基团再活化,解封闭后的由- NCO 基团在纤 维固化成形过程中与聚氨基甲酸酯大分子发生 交联,使纺丝过程中弹性体耐热性能提高,有 利于熔纺,同时提高了纤维的物理机械性能, 这种衍生物称为潜在交联剂。
聚氨酯浓度不断提高,纺丝聚合物溶液细流的表面开始凝固,逐步从凝固浴中析出
形成初生纤维,但是初生态纤维的抗拉强度很低,不能承受过大倍数的喷丝板拉
伸,故采用负拉伸、零拉伸和拉伸倍数不大的正拉伸。纤维在凝固浴出口按所需线
密度集束,并假捻成圆形截面的多股丝,合股后的丝条经与丝条逆向的多级萃取液
洗涤,洗去纤维中残存的溶剂,并在加热辊上进行干燥、控制收缩热定型、上油等
聚氨酯弹性纤维的生产原理
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
(二)扩链反应
二元醇作扩链剂
二元胺作扩链剂
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
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。
(二)纺丝成型
干法纺丝工艺流程示意图
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→丝条 洗涤→干燥→卷绕成型
湿法纺丝采用DMF为溶剂,预聚体的制备和纺丝原液的准备与干法纺丝类似。 纺丝原液(浓度5%~35%)经混合、过滤、脱泡后送至纺丝机,再经过滤、分 配、稳压后,通过计量泵打入喷丝头,从喷丝孔挤出的原液细流进入由水和15%~ 30%溶剂组成的凝固浴中。当纺丝聚合物从喷丝孔挤出时,由于纺丝聚合物中的溶 剂浓度大于凝固浴中的浓度,纺丝聚合物溶液中的溶剂便向凝固浴中扩散,细流中
熔纺氨纶挤压系统
熔纺氨纶纺丝系统
熔纺氨纶卷绕系统
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San 、熔融纺丝
熔纺氨纶丝质柔软;耐气候佳、保存时间长;单 根纤维均一性良好;热定型性良好;产品品种变 换快;熔融纺丝工艺流程简单,设备投资低,生 产效率高,不使用溶剂、凝固剂,无废水废液处 理问题,生产成本低. 熔纺氨纶的生产方法大致分为3种: 一步法、二步法 与封端法。
(一)一步法
将聚氨基甲酸酯原材料聚酯或聚醚二醇与二异氰 酸酯(MDI) 和短链脂肪族二醇扩链剂按一定配比 (二异氰酸酯需过量) 在螺杆挤出机熔融聚合、造 粒, 经干燥、熔融、计量、纺丝、卷绕、上油、平 衡等工序,即得到熔融纺丝氨纶产品。
工序,最后卷绕在单独的筒管上。一条湿法纺丝生产线往往可以同时生产100~300 根多股丝。
氨纶湿法纺丝示意图
凝固浴:水+溶剂,凝固浴中DMF或DMAc的质量分数15%~30%。 湿法纺丝的纤维中含有大量的溶剂,萃取液与丝条的运动方向相反,向机头方向流 动。浴槽需20m长,前几浴为凝固浴,后几浴为水洗浴。为了保持溶剂浓度的恒定, 必须连续除去溶剂-水混合物,并不断地添加蒸馏回收的溶剂以补充。湿法纺丝的 溶剂须蒸馏后回收。
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