耐候性定岛海岛纤维基布及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种定岛海岛型纤维基布及其制备方法。
背景技术
目前，国内用于生产的海岛超细纤维，根据所采用的生产技术不同分为不定岛型海岛超细纤维和定岛型海岛超细纤维两种。不定岛型海岛超细纤维中的岛是不可控制的，在纵轴上是非连续的，通过溶剂处理后，形成粗粗细细、长长短短不规则的超细纤维；而定岛型海岛超细纤维在纵轴上是连续的，是岛数固定、纤度、长度一致的均匀的超细纤维。
所述的定岛型海岛超细纤维中岛的数量一般有16岛、24岛、37岛、64岛等几种规格，定岛超细纤维绒面革是超细纤维合成革中的重要一类，广泛应用于服装革，鞋革，箱包革，汽车擦拭布等各个领域。
但是国内领域做定岛技术常采用的是PA6/LDPE为原料进行纺丝的工艺，也有用PET/COPET进行定岛纺丝而制成的海岛纤维基布，由于这两种技术都存在一定的技术缺陷，不仅成本高而且在碱融COPET时会造成一定的环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐候型海岛型纤维基布及其制备方法和应用，以克服现有技术存在的缺陷。
所述的海岛型纤维基布，是由包括如下重量份数的组分制备的：
涤纶PET·····················90～60份
耐候性聚氨酯树脂·················10～40份
优选的，所述的海岛型纤维基布，是由包括如下重量份数的组分制备的：
涤纶PET·····················80～70份
耐候性聚氨酯树脂·················20～30份
所述的海岛型纤维基布的制备方法包括如下步骤：
(1)采用定岛型PET/LDPE复合短纤维制备海岛型纤维无纺布，所述的海岛型纤维无纺布，可采用常规的无纺布制造工艺，相关技术人员可根据产品的质量要求，参照相关的文献进行制造。(具体制备工艺可以参照：曲建波，合成革材料与工艺学[M]，北京，化学工业出版社，2015.9；)
(2)无纺布烫平，可采用常规的无纺布烫平制造工艺，相关技术人员可根据产品的质量要求，参照相关的文献进行制造。(具体制备工艺可以参照：曲建波，合成革材料与工艺学[M]，北京，化学工业出版社，2015.9；)
(3)将海岛型无纺布，浸渍于含有所述的耐候性聚氨酯树脂浸渍液中，控制含液率在80～100％，然后刮除海岛型无纺布表面的树脂，90～130℃烘干，得浸渍基布；
所述的浸渍液由如下组分组成：
耐候性聚氨酯树脂···········100份
DMF·················50份-230份
10#助剂················0.2份～1份
所述的10#助剂为一种聚醚改性硅油，可采用商业化产品美斯得有机硅有限公司DM-204；
(4)将上述浸渍基布投入甲苯中进行减量，甲苯温度为75～90℃，时间为1～3小时，将减量后的基布在110～130℃下干燥，得原生基布；
所述的原生基布，通过常规的方法，进行后处理，即可获得所述的耐候型海岛型纤维基布；
所述的后处理的方法为常规的，本领域的技术人员可以按照文献(如文献：曲建波.合成革工艺学[M].化学工业出版社，2010.)报道的方法进行原生基布的染色、上油、磨皮、磨绒等工艺处理得到海岛型纤维基布，该基布可用于鞋革、沙发革、手套革、箱包革、汽车内饰革等的生产。
所述的耐候性聚氨酯树脂，为具有式(1)所示结构片段的聚合物:
所述的聚合物数均分子量为
R1：代表
R2：代表如下结构的多元醇基；
R3：代表
R4：代表
R5：代表
所述的耐候性聚氨酯树脂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将二异氰酸酯A和催化剂加入多元醇和部分溶剂的混合物，85～105℃，优选95℃，常压反应至异氰酸酯基团含量恒定；所述的部分溶剂，指的是溶剂总重量的80～90％；
(2)50～60℃下加入扩链剂A和余量的溶剂；
(3)加入二异氰酸酯B，60～80℃常压反应1-3小时，优选1.5小时，滴加扩链剂B，滴加时间为1～3小时，使反应物的粘度增至80～160Pa·s(25℃)，加入终止剂反应20～40min，即可获得所述的耐候性聚氨酯树脂；
各个组分的用量为(摩尔比)：
(1)二异氰酸酯A(R1)∶二异氰酸酯B(R3)＝1∶1～5；优选摩尔比1∶2.5～3.5；
(2)扩链剂A(R4)∶扩链剂B(R5)＝1∶0.1～5，优选摩尔比1∶1～2.5；
(3)封闭剂的总摩尔数为二异氰酸酯A(R1)和二异氰酸酯B(R3)的总摩尔数与所述多元醇和扩链剂的总摩尔数差值的2倍；
溶剂的用量为总重量的65％～80％,优选70％；所述的总重量指的是合成所用的所有原料的总重量。
所述多元醇选自聚碳酸酯二醇(PCDL)、聚己二酸-3-甲基戊二醇酯二醇(PMNA)、聚己二酸己二醇酯二醇(PHA)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)中的至少一种，所述多元醇的数均分子量为1000～3000，优选2000分子量；
所述二异氰酸酯A(R1)选自4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的一种；
所述二异氰酸酯B(R2)为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)；
所述催化剂为有机铋类、有机锡类等，如新癸酸铋、月桂酸铋、异辛酸铋等；
所述的扩链剂A为乙二醇(EG)、丁二醇(BG)中的一种或两种；
所述的扩链剂B为4,4'-二氨基二苯基甲烷(DDM)、4,4'-二氨基二环己基甲烷(PACM)、异佛尔酮二胺(IPDA)中的一种或两种；
所述的封闭剂甲醇和乙醇中的一种或多种；
所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中的一种或任意比的两种，优选N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；
优选的：
所述多元醇选自聚己二酸-3-甲基戊二醇酯二醇(PMNA)，数均分子量为2000，聚碳酸酯二醇(PCDL)，数均分子量为2000，二异氰酸酯A(R1)选自六亚甲基二异氰酸酯，二异氰酸酯B(R3)为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，扩链剂A(R4)为4,4'-二氨基二苯基甲烷，扩链剂B(R5)为乙二醇；
优选的，
所述多元醇选自聚己二酸-3-甲基戊二醇酯二醇(PMNA)，数均分子量为2000，聚碳酸酯二醇(PCDL)，数均分子量为2000，二异氰酸酯A(R1)选自六亚甲基二异氰酸酯，二异氰酸酯B(R3)为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，扩链剂A(R4)为4,4'-二氨基二环己基甲烷，扩链剂B(R5)为乙二醇；
优选的，
所述多元醇选自聚己二酸-3-甲基戊二醇酯二醇(PMNA)，数均分子量为2000，聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)，数均分子量为2000，聚碳酸酯二醇(PCDL)，数均分子量为2000，二异氰酸酯A(R1)选自六亚甲基二异氰酸酯，二异氰酸酯B(R3)为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，扩链剂A(R4)为4,4'-二氨基二环己基甲烷，扩链剂B(R5)为乙二醇；
优选的，
所述多元醇选自聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)，数均分子量为2000，聚己二酸己二醇酯二醇(PHA)，数均分子量为2000，聚碳酸酯二醇(PCDL)，数均分子量为2000，二异氰酸酯A(R1)选自4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯，二异氰酸酯B(R3)为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，扩链剂A(R4)为异佛尔酮二胺，扩链剂B(R5)为乙二醇。
所述的耐候性定岛海岛型纤维基的应用，其特征在于，用于鞋革、沙发革、手套革、箱包革或汽车内饰革的制备。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
用PET/LDPE进行定岛纺丝而制成的海岛纤维基布，浸渍耐候性聚氨酯后，该产品具有非常好的离型结构，使得超纤基布具有非常优异的绒感、肉感。同时因为脲基和脂肪族结构的引入，产品的耐候性比常规产品得到大幅度提升，且基布的色牢度高，耐候性由于常规尼龙基定岛产品，同时避免了常规用COPET造成的水体浪费。
附图说明
图1为实施例1制备的聚氨酯的红外图谱；
图2为实施例2制备的聚氨酯的红外图谱；
图3为实施例3制备的聚氨酯的红外图谱；
图4为实施例4制备的聚氨酯的红外图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。以下实施例所用原料均为市售或者自制。
实施例1
(1)将聚己二酸-3-甲基戊二醇酯二醇(0.03mol)、聚碳酸酯二醇(0.1mol)、溶剂N,N-二甲基甲酰胺(100ml)投入反应瓶中，混合均匀，投入六亚甲基二异氰酸酯(0.12mol)，催化剂新癸酸铋(0.01g)95℃反应，至异氰酸酯基团含量恒定；
(2)预聚完成后，加入乙二醇(0.277mol)、N,N-二甲基甲酰胺(80ml)，加入MDI(0.4mol)，75℃反应1小时，加入N,N-二甲基甲酰胺(200ml)，降温到50℃以下，滴加4,4'-二氨基二苯基甲烷(0.11mol)，粘度涨到200Pa·s(25℃)粘度时，停止加入；
然后加入DMF(92ml)稀释至反应物的粘度160Pa·s(25℃)，加入甲醇0.003mol终止剂反应30min，降温至50℃后出料，即可获得所述的耐候性聚氨酯树脂，树脂固体质量分数为30％。
所获得的产品，数均分子量为108000；
其中：
R1：代表
R2：代表如下结构的多元醇基；
R3：代表
R4：代表
R5：代表
红外图谱见图1；
IR检测在3325cm-1位置(vNH)、在1736cm-1位置(vC＝O，酰胺I)、在1533cm-1位置(酰胺Ⅱ)以及在1243cm-1位置(酰胺Ⅲ)有很强的吸收峰，说明已经形成了脲结构。
实施例2
(1)将聚己二酸-3-甲基戊二醇酯二醇(0.044mol)、聚碳酸酯二醇(0.086mol)、溶剂N,N-二甲基甲酰胺(100ml)投入反应瓶中，混合均匀，投入六亚甲基二异氰酸酯(0.11mol)，催化剂新癸酸铋(0.01g)95℃反应，至异氰酸酯基团含量恒定；
(2)预聚完成后，加入乙二醇EG(0.139mol)、DMF(96ml)，加入MDI(0.278mol)，75℃反应1.5小时，加入N,N-二甲基甲酰胺(150ml)，降温到50℃以下，滴加4,4'-二氨基二环己基甲烷(0.139mol)，使粘度涨到200Pa·s(25℃)粘度时，停止加入；
然后加入DMF(80ml)稀释至反应物的粘度160Pa·s(25℃)，加入甲醇0.003mol终止剂反应30min，降温至50℃后出料，即可获得所述的耐候性聚氨酯树脂，树脂固体质量分数为30％。
所获得的产品，数均分子量为105000；
其中：
R1：代表
R2：代表如下结构的多元醇基；
R3：代表
R4：代表
R5：代表
红外图谱见图2；
IR检测在3324cm-1位置(vNH)、在1735cm-1位置(vC＝O，酰胺I)、在1533cm-1位置(酰胺Ⅱ)以及在1244cm-1位置(酰胺Ⅲ)有很强的吸收峰，说明已经形成了脲结构。
实施例3
(1)将聚四氢呋喃醚二醇(0.017mol)、聚己二酸-3-甲基戊二醇酯二醇(0.02mol)、聚碳酸酯二醇(0.093mol)、溶剂N,N-二甲基甲酰胺(100ml)投入反应瓶中，混合均匀，投入六亚甲基二异氰酸酯(0.1mol)，催化剂新癸酸铋(0.01g)95℃反应，至异氰酸酯基团含量恒定；
(2)预聚完成后，加入乙二醇EG(0.322mol)、DMF(100ml)，加入MDI(0.35mol)，75℃反应1.5小时，加入N,N-二甲基甲酰胺(170ml)，降温到50℃以下，滴加4,4'-二氨基二环己基甲烷(0.143mol)，使粘度涨到200Pa·s(25℃)粘度时，停止加入；
然后加入DMF(80ml)稀释至反应物的粘度160Pa·s(25℃)，加入甲醇0.003mol终止剂反应30min，降温至50℃后出料，即可获得所述的耐候性聚氨酯树脂，树脂固体质量分数为30％。
所获得的产品，数均分子量为101000；
其中：
R1：代表
R2：代表如下结构的多元醇基；
R3：代表
R4：代表
R5：代表
红外图谱见图3；
IR检测在3312cm-1位置(vNH)、在1737cm-1位置(vC＝O，酰胺I)、在1534cm-1位置(酰胺Ⅱ)以及在1245cm-1位置(酰胺Ⅲ)有很强的吸收峰，说明已经形成了脲结构；可以观察到位于1107cm-1(-C-O-C-)的吸收峰，说明有醚结构。
实施例4
(1)将聚四氢呋喃醚二醇(0.017mol)、聚己二酸己二醇酯二醇(0.20mol)、聚碳酸酯二醇(0.093mol)、溶剂N,N-二甲基甲酰胺(100ml)投入反应瓶中，混合均匀，投入4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(0.105mol)，催化剂新癸酸铋(0.01g)95℃反应，至异氰酸酯基团含量恒定；
(2)预聚完成后，加入乙二醇EG(0.323mol)、DMF(100ml)，加入MDI(0.35mol)，75℃反应1.5小时，加入N,N-二甲基甲酰胺(170ml)，降温到50℃以下，滴加异佛尔酮二胺(0.14mol)，使粘度涨到200Pa·s(25℃)粘度时，停止加入；
然后加入DMF(80ml)稀释至反应物的粘度160Pa·s(25℃)，加入甲醇0.003mol终止剂反应30min，降温至50℃后出料，即可获得所述的耐候性聚氨酯树脂，树脂固体质量分数为30％。
所获得的产品，数均分子量为98000；
其中：
R1：代表
R2：代表如下结构的多元醇基；
R3：代表
R4：
R5：代表
红外图谱见图4；
IR检测在3326cm-1位置(vNH)、在1736cm-1位置(vC＝O，酰胺I)、在1534cm-1位置(酰胺Ⅱ)以及在1245cm-1位置(酰胺Ⅲ)有很强的吸收峰，说明已经形成了脲结构；可以观察到位于1106cm-1(-C-O-C-)的吸收峰，说明有醚结构。
实施例5
组分重量份：
涤纶PET···············80份
耐候性聚氨酯树脂··········20份
制备方法：
(1)采用定岛型PET/LDPE复合短纤维制备海岛型纤维无纺布；
(2)无纺布烫平；
(3)将海岛型无纺布，浸渍于含有耐候性聚氨酯树脂的浸渍液中，控制含液率在100％，然后刮除海岛型无纺布表面的树脂，90℃烘干，得浸渍基布；
所述的浸渍液由如下组分组成：
耐候性聚氨酯树脂···········100份
DMF·················50份
10#助剂················0.2份
所述的10#助剂为一种聚醚改性硅油，可采用商业化产品美斯得有机硅有限公司DM-204；
(4)将上述浸渍基布投入甲苯中进行减量，甲苯温度为90℃，时间为1小时，将减量后的基布在130℃下干燥，得原生基布；
所述的原生基布，通过常规的方法，进行后处理，即可获得所述的耐候型海岛型纤维基布。
所述的耐候性聚氨酯树脂，为实施例1制备的聚合物:数均分子量为108000；
经HG/T 3689-2001中B法测试基布的耐黄变anti-yellowing(30W紫外灯4h)为3-4级。
实施例6
组分重量份：
涤纶PET···············70份
耐候性聚氨酯树脂··········30份
海岛型纤维基布的制备方法包括如下步骤：
海岛型纤维基布的制备方法包括如下步骤：
(1)采用定岛型PET/LDPE复合短纤维制备海岛型纤维无纺布；
(2)无纺布烫平；
(3)将海岛型无纺布，浸渍于含有耐候性聚氨酯树脂的浸渍液中，控制含液率在80％，然后刮除海岛型无纺布表面的树脂，130℃烘干，得浸渍基布；
所述的浸渍液由如下组分组成：
耐候性聚氨酯树脂···········100份
DMF·················140份
10#助剂················1份
所述的10#助剂为一种聚醚改性硅油，可采用商业化产品美斯得有机硅有限公司DM-204；
(4)将上述浸渍基布投入甲苯中进行减量，甲苯温度为75℃，时间为3小时，将减量后的基布在110℃下干燥，得原生基布；
所述的原生基布，通过常规的方法，进行后处理，即可获得所述的耐候型海岛型纤维基布。
所述的耐候性聚氨酯树脂，其特征在于，为实施例2制备的聚合物，数均分子量为105000。
经HG/T 3689-2001中B法测试基布的耐黄变anti-yellowing(30W紫外灯4h)为4-5级。
实施例7
组分重量份：
涤纶PET····················75份
耐候性聚氨酯树脂···············25份
制备方法，同实施例5.
所述的耐候性聚氨酯树脂，为实施例3制备的聚合物，数均分子量为101000。
所述的浸渍液由如下组分组成：
耐候性聚氨酯树脂···········100份
DMF·················230份
10#助剂················0.5份
所述的10#助剂为一种聚醚改性硅油，可采用商业化产品美斯得有机硅有限公司DM-204；
经HG/T 3689-2001中B法测试基布的耐黄变anti-yellowing(30W紫外灯4h)为4级。
实施例8
组分重量份：
涤纶PET····················78份
耐候性聚氨酯树脂················22份
制备方法，同实施例6.
所述的耐候性聚氨酯树脂，为实施例4制备的聚合物，数均分子量为98000。
所述的浸渍液由如下组分组成：
耐候性聚氨酯树脂···········100份
DMF·················180份
10#助剂················0.8份
所述的10#助剂为一种聚醚改性硅油，可采用商业化产品美斯得有机硅有限公司DM-204；
经HG/T 3689-2001中B法测试基布的耐黄变anti-yellowing(30W紫外灯4h)为4级。
