一种同轴静电纺丝快速制备聚氨酯纤维的方法
技术领域
本发明属于静电纺丝技术领域，具体涉及一种同轴静电纺丝快速制备聚氨酯纤维的方法，其制备工艺简单，操作方便，效率高，可以同时完成聚氨酯聚合与静电纺丝过程，另外可以通过调节注射器A和注射器B的流速控制聚氨酯纤维中软硬段的比例。
背景技术
聚氨酯因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域，被誉为“第五大塑料”。其产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。聚氨酯主链中的结构单元可按分子结构分为软段和硬段。硬段是指聚氨酯分子主链上由异氰酸酯、扩链剂、交联剂反应所形成的链段，这些基团内聚能较大、空间体积较大、刚性较大；软段是指碳碳主链聚合物聚醚二元醇，柔顺性较好。本发明可以根据需要在主链上设计不同的软硬段结构，通过调节注射器A和注射器B的流速控制聚氨酯纤维中软硬段的比例。
中国专利CN104532367A提出了一种无溶剂静电纺丝制备聚氨酯纤维的方法，在烧杯中加入异氰酸酯、聚醚二元醇、改性剂和催化剂反应得到聚氨酯预聚体，然后加入扩链剂搅拌均匀，进行静电纺丝。中国专利CN201510574522.7提出了一种静电纺丝制备水性聚氨酯纳米纤维的方法，将聚乙烯醇与15％的水性聚氨酯溶液共混均匀，然后进行静电纺丝制备水性聚氨酯纳米纤维。上述专利中聚氨酯聚合和静电纺丝是分布进行的，并且没有提及聚氨酯纤维中软硬段比例的控制。本发明专利不仅可以同时完成聚氨酯聚合与静电纺丝过程，实现聚氨酯纤维的快速制备，而且可以通过调节注射器A和注射器B的流速控制聚氨酯纤维中软硬段的比例，其制备工艺简单，操作方便，效率高。
发明内容
本发明提供了一种同轴静电纺丝快速制备聚氨酯纤维的方法，其制备工艺简单，操作方便，效率高，可以同时完成聚氨酯聚合与静电纺丝过程，另外可以通过调节注射器A和注射器B的流速控制聚氨酯纤维中软硬段的比例。
一种同轴静电纺丝快速制备聚氨酯纤维的方法，其制备具体步骤为：
1)在容器中按比例加入聚醚二元醇、催化剂和稀释剂，然后搅拌均匀，得到配制好的溶液A。
2)在容器中按比例加入二异氰酸酯和稀释剂，然后搅拌均匀，低温保存，得到配制好的溶液B。
3)将溶液A注入注射器A中，溶液B注入注射器B中，将两个注射器分别安装在两台微量注射泵上，用四氟套管接在注射器A和注射器B出口处，并与注射器针头连接，然后接通电源进行静电纺丝，通过调节注射器A和注射器B的流速控制聚氨酯纤维中软硬段的比例，在温度可调的接收装置上接收聚氨酯纤维，加速聚氨酯聚合反应和纤维固化过程。
进一步的，所述的同时完成聚氨酯聚合与静电纺丝过程是指二异氰酸酯和聚醚二元醇可以快速发生聚氨酯聚合反应，并同时进行静电纺丝，实现聚氨酯纤维的快速制备。
进一步的，所述的通过调节注射器A和注射器B的流速控制聚氨酯纤维中软硬段的比例是指调节溶液A和溶液B的流速会改变注射器针头内单位体积的羟基和异氰酸酯基的含量，从而控制聚氨酯纤维中软硬段的比例。
进一步的，所述的聚醚二元醇包括聚乙二醇、聚丙二醇等其中的一种或几种。
进一步的，所述的催化剂包括三乙胺、三亚乙基二胺、辛酸亚锡、二丁基锡二月桂酸酯等其中的一种或几种。
进一步的，所述的稀释剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃等其中的一种或几种。
进一步的，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、乙苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等其中的一种或几种。
进一步的，所述的注射器针头是指在注射器A和注射器B出口接有注射器针头，并通过导线和高压电源正极相连。
进一步的，所述接收装置为滚筒接收器，与高压电源负极相连，滚筒接收器温度可调，因此可以加速聚氨酯聚合反应和纤维固化过程，通过调节滚筒的转速，可得到排列有序的聚氨酯纤维。
本发明的有益效果：①本发明提供了一种同轴静电纺丝快速制备聚氨酯纤维的方法，可以同时完成聚氨酯聚合与静电纺丝过程；②本发明制备工艺简单，操作方便，效率高，可以通过调节注射器A和注射器B的流速控制聚氨酯纤维中软硬段的比例。
附图说明
图1为本发明中同轴静电纺丝装置示意图
具体实施方式
下面将结合本发明具体的实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的一种同轴静电纺丝快速制备聚氨酯纤维的方法，具体包括以下步骤：
1)在容器中按质量比32:1:402分别加入聚乙二醇600、催化剂二丁基锡二月桂酸、稀释剂四氢呋喃与N,N-二甲基甲酰胺体积比为1:2的混合溶剂，然后搅拌均匀，得到配好的溶液A。
2)在容器中按质量比为2:402加入二苯基甲烷二异氰酸酯、稀释剂四氢呋喃与N,N-二甲基甲酰胺体积比为1:2的混合溶剂，然后搅拌均匀，低温保存，得到配制好的溶液B。
3)将溶液A注入注射器A中，溶液B注入注射器B中，两个注射器分别安装在两台微量注射泵上，用四氟套管接在注射器A和注射器B出口处，调节注射器针头到接收装置的距离为15cm，高压电源的电压为18kv，接收装置温度为50℃，注射器A的流速为1.2ml/h，注射器B的流速为1.5ml/h，然后接通电源进行静电纺丝，在接收装置上接收聚氨酯纤维。
