一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法

本发明属于纺织技术和有机合成，尤其涉及一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法。

背景技术：

1、涤纶纤维因其具有优异的热稳定性、透明性、高强度以及耐化学性、低廉的成本等优点，被广泛应用于产业用纺织品、建筑内装饰、交通工具内装饰等，涤纶纺织品也因其优良的服用性能占据了纺织行业的主要市场，而大量的涤纶织物在到达使用寿命或破损失效后便会成为废弃物，每年会产生大量的聚酯废料。然而，目前社会上绝大部分废旧涤纶纺织品的处理依赖于填埋和焚烧等方法，不仅会造成极大地资源浪费，同时也造成了严重的环境污染。目前废旧涤纶织物能够高效回收的方案很少。

2、水性聚氨酯乳液相对于传统的溶剂型聚氨酯几乎不含有可挥发性有机物和有害空气污染物，更加方便运输且易于使用，以及在生产和生活中对环境的污染小等优异的综合性能，被广泛应用于涂料、建筑、家具、皮革、纺织等领域。但是水性聚氨酯的耐水性差也相应的限制了其应用的范围，因此，提供一种既能保留水性聚氨酯的优良性能，同时可以提高水性聚氨酯疏水性的方案显得尤为重要。

技术实现思路

1、为了解决废旧涤纶的再生利用的问题，本发明提供了一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法，以氯化胆碱和醋酸锌作为醇解催化剂，以乙二醇作为醇解剂来醇解废旧涤纶纺织物，利用醇解产物合成了疏水改性水性聚氨酯，在对废旧涤纶纤维实现再生利用的同时，为水性聚氨酯及棉织物的疏水改性提供了新方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法，以氯化胆碱和醋酸锌作为醇解催化剂，以乙二醇作为醇解剂，醇解废旧涤纶纺织物，利用醇解产物合成疏水改性水性聚氨酯。

3、醇解催化剂对醇解反应的影响是至关重要的，会直接影响到聚酯醇解产物的产率，本发明以氯化胆碱和醋酸锌作为醇解催化剂，氯化胆碱和醋酸锌主要起到对乙二醇醇解废旧涤纶纺织物的催化作用，可以使聚酯醇解产物的产率达到87.6％。而单一使用氯化胆碱或醋酸锌作为醇解催化剂会大大降低聚酯醇解产物的产率，以氯化胆碱作为醇解催化剂时，聚酯醇解产物的产率为0；以醋酸锌作为醇解催化剂时，聚酯醇解产物的产率为60.9％。

4、进一步的，在所述废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法中，醇解剂和醇解催化剂质量比为(10-20)：(0.20-0.30)。

5、进一步的，醇解催化剂的制备方法如下：将氯化胆碱和醋酸锌混合，在60℃下搅拌均匀，即为醇解催化剂；

6、氯化胆碱和醋酸锌的摩尔比为(1-2):(1-2)，优选为1:2、1:1或2:1。

7、进一步的，在所述废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法中，醇解时，反应温度为185℃，反应时间为2-4h。

8、进一步的，醇解废旧涤纶纺织物，得到醇解产物的具体过程如下：将废旧涤纶纺织物经洗涤、烘干后，粉碎，得到涤纶纤维；之后将所述涤纶纤维与醇解剂、醇解催化剂混合，进行醇解反应；反应完成后，倒出醇解液并趁热抽滤至少三次，向得到的滤液中加入过量沸腾去离子水，再次抽滤三次以上，将最后一次抽滤得到的滤液冷却重结晶，得到无色针状结晶，洗涤、抽滤、烘干后，得到醇解产物对苯二甲酸双羟乙酯(bhet)。

9、进一步的，利用醇解产物合成疏水改性水性聚氨酯的方法如下：

10、(1)对合成疏水改性水性聚氨酯的原料进行脱水处理；脱水处理的作用是防止水分在合成过程中与ipdi发生反应生成脲键，从而影响合成反应，若不进行脱水处理，合成反应过程中容易出现凝胶，导致不能乳化或者乳化过程中产生大量块状固体，导致实验失败。

11、(2)聚氨酯预聚体的制备：将2，2-双羟甲基丙酸溶于n-甲基吡咯烷酮中，加入醇解产物对苯二甲酸双羟乙酯，待温度到达90℃时，加入异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)，90℃恒温静置反应后，加入三滴催化剂二月桂酸二丁基锡(dbtdl)，得到聚氨酯预聚体；

12、(3)聚氨酯预聚体的疏水改性：将所述聚氨酯预聚体降温至70℃后，将乙二醇(eg)和三羟甲基丙烷的n-甲基吡咯烷酮溶液加入到所述聚氨酯预聚体中，保持温度恒定为70℃反应2h后，加入八氟戊醇，继续反应，调节体系温度至40℃，加入三乙胺(tea)，恒温反应10-30min后，降低温度至室温，得到疏水改性水性聚氨酯。

13、进一步的，在利用醇解产物合成疏水改性水性聚氨酯的方法中，步骤(1)中，合成疏水改性水性聚氨酯的原料包括：异佛尔酮二异氰酸酯、三乙胺、n-甲基吡咯烷酮、醇解产物对苯二甲酸双羟乙酯、2，2-双羟甲基丙酸和三羟甲基丙烷；

14、所述脱水处理具体为：异佛尔酮二异氰酸酯、三乙胺和n-甲基吡咯烷酮用分子筛干燥处理至少24h；

15、醇解产物对苯二甲酸双羟乙酯、2，2-双羟甲基丙酸和三羟甲基丙烷在80-90℃真空干燥至少24h。

16、进一步的，在利用醇解产物合成疏水改性水性聚氨酯的方法中，醇解产物对苯二甲酸双羟乙酯、2，2-双羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯、乙二醇、三羟甲基丙烷、三乙胺和八氟戊醇的质量比为(0.6-0.8)：(0.14-0.16)：(2-2.5)：(0.05-0.4)：(0.09-0.11)：(0.1-0.12)：(0-0.4)，八氟戊醇的添加量不为0。eg添加量过多，会导致体系中异氰酸根少于羟基，无法使反应顺利进行，一般聚氨酯体系中异氰酸根需要多于羟基。

17、进一步的，在利用醇解产物合成疏水改性水性聚氨酯的方法中，步骤(3)中，加入八氟戊醇后，继续反应时间为1h。

18、所述制备方法得到的疏水改性水性聚氨酯在棉织物疏水改性中的应用，应用方法为：将所述疏水改性水性聚氨酯加入蒸馏水乳化，得到疏水改性水性聚氨酯乳液，将棉织物浸没于所述疏水改性水性聚氨酯乳液中，烘干，得到疏水改性棉织物。

19、乳化过程中进行搅拌，搅拌时间为20-40min，搅拌转速为2000-2500r/min。

20、棉织物浸没于所述疏水改性水性聚氨酯乳液中，之后铺平放置于聚四氟乙烯板上/培养皿中，60℃烘干2-4h，得到疏水改性棉织物。

21、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

22、1)本发明针对现有的废旧涤纶织物回收过程中的产物得率、生产成本以及回收产物的再利用等问题，提出了一种采用氯化胆碱和醋酸锌作为催化剂，快速解聚废旧涤纶织物，并且将产物再次利用，合成疏水改性水性聚氨酯材料，并将其应用于棉织物的疏水改性上，为废旧涤纶织物的降解及使其产物具有高附加值的应用提供了思路。

23、2)本发明废旧涤纶织物的醇解反应条件温和，操作简单，产物得率高，实现了废旧涤纶纺织物的快速降解，利用解聚产物制备的疏水改性水性聚氨酯具有良好的乳液稳定性，经疏水改性水性聚氨酯涂覆的棉织物水接触角明显增大。

技术特征：

1.一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法，其特征在于，以氯化胆碱和醋酸锌作为醇解催化剂，以乙二醇作为醇解剂，醇解废旧涤纶纺织物，利用醇解产物合成疏水改性水性聚氨酯。

2.根据权利要求1所述一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法，其特征在于，醇解剂和醇解催化剂质量比为(10-20)：(0.20-0.30)。

3.根据权利要求2所述一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法，其特征在于，醇解催化剂的制备方法如下：将氯化胆碱和醋酸锌混合，在60℃下搅拌均匀，即为醇解催化剂；

4.根据权利要求1所述一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法，其特征在于，醇解时，反应温度为185℃，反应时间为2-4h。

5.根据权利要求1所述一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法，其特征在于，醇解废旧涤纶纺织物，得到醇解产物的具体过程如下：将废旧涤纶纺织物经洗涤、烘干后，粉碎，得到涤纶纤维；之后将所述涤纶纤维与醇解剂、醇解催化剂混合，进行醇解反应；反应完成后，倒出醇解液并趁热抽滤至少三次，向得到的滤液中加入过量沸腾去离子水，再次抽滤三次以上，将最后一次抽滤得到的滤液冷却重结晶，得到无色针状结晶，洗涤、抽滤、烘干后，得到醇解产物对苯二甲酸双羟乙酯。

6.根据权利要求1所述一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法，其特征在于，利用醇解产物合成疏水改性水性聚氨酯的方法如下：

7.根据权利要求6所述一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法，其特征在于，步骤(1)中，合成疏水改性水性聚氨酯的原料包括：异佛尔酮二异氰酸酯、三乙胺、n-甲基吡咯烷酮、醇解产物对苯二甲酸双羟乙酯、2，2-双羟甲基丙酸和三羟甲基丙烷；

8.根据权利要求7所述一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法，其特征在于，醇解产物对苯二甲酸双羟乙酯、2，2-双羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯、乙二醇、三羟甲基丙烷、三乙胺和八氟戊醇的质量比为(0.6-0.8)：(0.14-0.16)：(2-2.5)：(0.05-0.4)：(0.09-0.11)：(0.1-0.12)：(0-0.4)，八氟戊醇的添加量不为0。

9.根据权利要求6所述一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法，其特征在于，步骤(3)中，加入八氟戊醇后，继续反应时间为1h。

10.权利要求1-9任一项所述制备方法得到的疏水改性水性聚氨酯在棉织物疏水改性中的应用，其特征在于，将所述疏水改性水性聚氨酯加入蒸馏水乳化，得到疏水改性水性聚氨酯乳液，将棉织物浸没于所述疏水改性水性聚氨酯乳液中，烘干，得到疏水改性棉织物。

技术总结
本发明公开一种废旧涤纶纺织物制备疏水改性水性聚氨酯的方法，属于纺织技术和有机合成技术领域，本发明以氯化胆碱和醋酸锌作为醇解催化剂，以乙二醇作为醇解剂，醇解废旧涤纶纺织物，利用醇解产物合成疏水改性水性聚氨酯，醇解反应条件温和，操作简单，产物得率高，实现了废旧涤纶纺织物的快速降解。

技术研发人员：史晟,李钊,王淑花,庞明科,卢建军,葛超,侯文生
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16