¿Puedo solicitar la lista de ingredientes de PU?

Introducción a la síntesis de fibras elásticas de poliuretano

Liu Guangkai

Prólogo

Las fibras elásticas se han vuelto recientemente únicas en la lenta industria textil . Conviértete en el único producto que no se ve afectado por los ciclos climáticos del mercado. Según ISO 20761 o DIN 600012, la Fibra de Elastano es un polímero lineal sintético, compuesto en un 85% por poliuretano segmentado. La historia de la fibra elástica se remonta a 1937, cuando fue descubierta y patentada conjuntamente por O. Bayer, H. RINKE3,6 y sus colegas en Alemania. La composición de monómero que utilizó es butilenglicol y diisocianato de hexametileno3-5. En 1949, E. WINDEMUTH hila con éxito poliuretano de alto peso molecular para obtener seda mediante el método de hilado químico7. J.SHIVERS14 y sus colegas que trabajaban en DuPont utilizaron con éxito el hilado en seco para hilar una fibra elástica llamada "FIBER K" en 1951. DuPont también produjo el producto en su totalidad en 1962 y lo rebautizó como "Lycra". La empresa europea Bayer también lanzó una fibra elástica llamada "Dorlastan" en 1964 para competir con ella. A continuación se presentarán brevemente los principios básicos de las fibras elásticas y sus métodos de síntesis para su referencia.

Estructura básica

Dado que la fibra elástica está formada por más del 85% del segmento PU8,13, y el PU en sí es un material multivariable. Puede ser un material muy duro y muy viscoelástico o incluso un material muy blando con bajas propiedades viscoelásticas. La estructura química de la fibra elástica se encuentra entre estos dos extremos. Por lo tanto, el elastómero de poliuretano puede considerarse como un polímero de bloque lineal como se muestra en la Figura 1. Al cambiar los tres ingredientes básicos, poliol, diisocianato y extensor de cadena, se puede obtener una variedad de estructuras poliméricas y así cambiar sus propiedades.

En pocas palabras, la producción de polímeros de bloques alternos de tipo (A-B) puede cumplir los requisitos básicos de las fibras elásticas. Los segmentos blandos le dan al material la capacidad de estirarse y retraerse fácilmente, mientras que los segmentos duros proporcionan interacciones intermoleculares. Dado que el segmento blando es poliéter o poliéster rizado irregularmente, es una fase continua en la fibra y representa del 65 al 90% del peso total. Se encuentran en un estado anisotrópico en fibras relajadas. Una vez que las fibras se alargan, se estiran rectas y tienden a ser paralelas. En el experimento de difracción de rayos X, se encontró que el segmento blando formaba una región cristalizada causada por la tensión cuando se estiraba la fibra. Debido al refuerzo de la estructura, la rigidez y la resistencia de la fibra en el estado estirado aumentaron. Cuando se elimina la fuerza externa, inmediatamente se retrae, la cristalización del segmento blando desaparece y las moléculas vuelven al estado rizado. Por lo tanto, este es el encanto de las fibras elásticas.

Método de síntesis

Básicamente, la síntesis de poliuretano puede ser mediante la reacción de cloroformiato y diamina 10,11 (1-1) o la reacción de uretano y diol (1-2) para completo.

－RNH2+Cl COOR'→－RNH COOR'－ + HCl (1-1)

－ROH+Z COO CN HR'→－ROO CN HR'－+ ZOH (1-2)

Pero su principal desarrollo se basa en la química de los isocianatos. Mediante la reacción de diisocianato y glicol, se pueden producir muchos poliuretanos lineales. En 1-3, el poliuretano sintetizado a partir de 1,4 butanodiol y 1,6 diisocianato de hexametileno es la obra maestra inventada por Bayer en 1937.

HO(CH2)4OH+OCN(CH2)6 NCO→

－[O(CH2)4OO CNH(CH2)6 NHCOO]－X (1-3)

p>

Por lo general, en el proceso de fabricación de fibras elásticas, primero se sintetiza un prepolímero de NCO12 y luego las materias primas de fibras elásticas se sintetizan agregando un extensor de cadena.

Las siguientes son algunas ecuaciones de reacción química simples para presentar brevemente los pasos de síntesis de la fibra elástica:

1. Síntesis de prepolímero de NCO:

Se puede utilizar poliéster glicol o poliéter glicol (poliéster glicol). obtenido al reaccionar con diisocianato de metilo

n HO－R1-OH +2n O＝C＝N－R2－N＝C＝O→

OCN-[R2-NH-CO -O-R1-O-CO-NH-R2]n-NCO

Prepolímero de NCO

2 La cadena se extiende y forma un eslabón duro:

OCN－[R2－NH－CO－O－R1－O－CO－NH－R2]n－

NCO +H2 ^^^ NH2 → ^^^ NH－CO -NH ^^^ ^ ^^

Materia prima de fibra elástica

Debido a que existen fuertes enlaces de hidrógeno entre las cadenas de urea (urea) en esta etapa, y estos enlaces de hidrógeno son PU elásticos donde se encuentran los enlaces duros, cuando la fibra elástica se extiende con un aumento del 200%, la relación escalonada entre los enlaces duros y los enlaces blandos. En la figura, aquellos con estructuras más estrechas son eslabones duros, mientras que aquellos con estructuras más laxas son eslabones blandos.

Durante todo el proceso de reacción, el segmento blando suele formarse mediante polimerización por condensación de polibutil éter diol y ácido dibásico obtenido a partir de tetrahidrofurano 12 (THF) en una proporción seleccionada. En cuanto al segmento duro, debido a los tipos comerciales limitados de diisocianatos, el MDI 2,6 tolueno diisocianato (TDI) y el 4,4' difenilmetano diisocianato (MDI) todavía se limitan a las principales materias primas. La Tabla 1 muestra los principales ingredientes de las fibras elásticas producidas por las principales empresas del mundo.

Conclusión

El nacimiento de la fibra elástica ha traído mucha comodidad y comodidad a las personas en la vida diaria. Gracias a la llegada de la fibra elástica, se pueden confeccionar prendas que originalmente requerían rigidez. de fibra elástica para reponer y mantener su rigidez sin perder comodidad, como prendas de abrigo y prendas antiarrugas. Los materiales con altos requisitos elásticos tradicionales, como sujetadores y calcetines, pueden lograr una vida útil más larga mediante un diseño de estructura molecular actualizado. La aplicación de fibras elásticas nacionales se ha vuelto común gradualmente, pero actualmente las fibras elásticas importadas siguen siendo el material principal. En términos de uso, todo el mercado de Taiwán tiene una capacidad de casi 6.000 toneladas. Por lo tanto, con el subsidio de financiación del proyecto de ciencia y tecnología del Ministerio de Asuntos Económicos, nuestra empresa ha completado el desarrollo de materias primas de fibras elásticas fundidas. Esperamos que al completar este plan, guíemos a la industria nacional para que haga esfuerzos en este nuevo mercado y esperamos inyectar otra vitalidad a la empresa en este entorno lento.

Tabla 1. Composición química de la fibra elástica

Nombre del producto

Fabricante

Materia prima utilizada

Acelan

Taekwang/Corea

Polieteréster/MDI/Diamina

Dorlastan

BayeerFaser/AlemaniaBayer corp./EE.UU.

Polieterester/MDI/Diamina

Espa

Toyobo Co./Japan

Polieterester/MDI/Diamina

Fujibo Spandex

Fuji Spinning Co./Japón

Polieteréster/MDI/Diamina

Glospan

Globe MFG Co./Japón

Polieteréster/MDI/Diamina

Licra

Du Pont Nemours Co./USA

Poliéter Éster/MDI/Diamina

Lineltex

Fillatice/Italia

Policaprolactona/MDI/Diamina

Roica

Asahi Kasei/Japón

Polieteréster/MDI/ Diamina

Referencias

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