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可适用于熔融纺丝的热塑性聚氨酯树脂

文献发布时间:2023-06-19 19:28:50


可适用于熔融纺丝的热塑性聚氨酯树脂

技术领域

本发明涉及一种热塑性聚氨酯树脂,特别是涉及一种可适用于熔融纺丝的热塑性聚氨酯树脂。

背景技术

热塑性聚氨酯树脂(thermoplastic polyurethane,TPU)是环保高分子聚合物的一种。热塑性聚氨酯树脂可以通过熔融纺丝(melt spinning)的制程,而被制作成纺丝产品。

然而,在现有技术中,生产热塑性聚氨酯树脂胶粒的过程中,无可避免地形成一些不可熔的小晶体或粗粒。

据此,现有热塑性聚氨酯树脂在通过熔融纺丝而被制成纺丝产品的过程中,其容易因为小晶体或粗粒的关系造成断丝的现象。

在制作细丹尼规格方面,现有热塑性聚氨酯树脂在熔融纺丝的过程容易产生飘丝及收卷困难等问题。

再者,现有热塑性聚氨酯树脂在熔融纺丝的过程中,熔融指数(melt flow index,MI)的变异大,其容易造成纺丝产品的粗细不同,从而影响了产品的物性。

于是,本发明人有感上述缺陷可以改善,乃特潜心研究并配合科学原理的运用,终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于,针对现有技术的不足提供一种可适用于熔融纺丝的热塑性聚氨酯树脂。

为了解决上述的技术问题,本发明所采用的其中一技术方案是,提供一种可适用于熔融纺丝的热塑性聚氨酯树脂,其是由一反应混合物经由一聚合反应所形成,并且所述反应混合物包括:一异氰酸酯成分;以及一多元醇成分,所述多元醇成分包含一第一多元醇及一第二多元醇,所述第一多元醇具有一第一数目平均分子量,所述第二多元醇具有一第二数目平均分子量,所述第一数目平均分子量是介于1,000至1,500克/摩尔之间,并且所述第二数目平均分子量是介于2,500至3,000克/摩尔之间;其中,在所述热塑性聚氨酯树脂中,由所述第一多元醇与所述异氰酸酯成分经由所述聚合反应所构成的树脂组分定义为一低熔点链段且对应具有一第一熔点,由所述第二多元醇与所述异氰酸酯成分经由所述聚合反应所构成的树脂组分定义为一高熔点链段且对应具有一第二熔点,所述第一熔点是介于170℃至185℃之间,所述第二熔点是介于195℃至210℃之间,并且所述第一熔点及所述第二熔点之间的一差值不小于15℃;其中,所述低熔点链段的一溶解热百分率介于20%至45%,并且所述高熔点链段的一溶解热百分率介于55%至80%。

优选地,所述第一熔点是介于175℃至180℃之间,所述第二熔点是介于200℃至205℃之间,并且所述第一熔点及第二熔点之间的一差值不小于20℃。

优选地,所述低熔点链段的一溶解热百分率介于30%至40%,并且所述高熔点链段的一溶解热百分率介于60%至70%。

优选地,所述第一多元醇为一第一聚酯多元醇且是选自由:聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸-乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇、以及聚己二酸-丁二酸-己二醇酯二醇,所组成的材料群组中的至少其中之一;其中,所述第二多元醇为一第二聚酯多元醇且是选自由:聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸-乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇、及聚己二酸-丁二酸-己二醇酯二醇,所组成的材料群组中的至少其中之一。

优选地,当对所述热塑性聚氨酯树脂进行熔融纺丝时,所述低熔点链段会先熔融软化,并且所述低熔点链段会进一步辅助所述高熔点链段进一步熔融软化;其中,所述低熔点链段能降低所述热塑性聚氨酯树脂的一熔解热,并且所述热塑性聚氨酯树脂的所述熔解热是介于15焦耳/公克至25焦耳/公克之间。

优选地,所述反应混合物进一步包括:一链终止剂成分,并且所述链终止剂成分为具有沸点介于210℃至344℃之间的一元醇。

优选地,所述热塑性聚氨酯树脂另添加有一紫外线吸收剂,并且所述紫外线吸收剂是选自由:苯并三唑类、二苯甲酮类、及三嗪类,所组成的材料群组的至少其中之一。

优选地,所述热塑性聚氨酯树脂的一熔融指数(MI)是介于10至25g/10min(215℃)之间,并且所述热塑性聚氨酯树脂以一凝胶渗透层析仪(GPC)分析出重量平均分子量(Mw)以及数量平均分子量(Mn)之间的一比值(Mw/Mn)是介于1.450至1.550之间。

优选地,基于所述反应混合物的总重为100重量份,所述异氰酸酯成分的用量是介于45重量份至50重量份之间,并且所述多元醇成分的用量是介于35重量份至40重量份之间;其中,所述第一多元醇及第二多元醇之间的一重量比例范围是介于12:24至8:26之间。

为了解决上述的技术问题,本发明所采用的另外一技术方案是,提供一种可适用于熔融纺丝的热塑性聚氨酯树脂,其特征在于,所述热塑性聚氨酯树脂的一高分子链包括至少一低熔点链段及至少一高熔点链段;其中,所述低熔点链段是由一第一多元醇与一异氰酸酯成分经由一聚合反应所构成,并且所述高熔点链段是由一第二多元醇与所述异氰酸酯成分经由所述聚合反应所构成;其中,所述第一多元醇具有一第一数目平均分子量,所述第二多元醇具有一第二数目平均分子量,所述第一数目平均分子量是介于1,000克/摩尔(g/mol)至1,500克/摩尔间,并且所述第二数目平均分子量是介于2,500克/摩尔至3,000克/摩尔之间;其中,所述低熔点链段对应具有一第一熔点,所述高熔点链段对应具有一第二熔点,所述第一熔点介于170℃至185℃,所述第二熔点介于195℃至210℃之间,所述第一熔点及所述第二熔点之间的一差值不小于15℃,所述低熔点链段的一溶解热百分率为20%至45%,并且所述高熔点链段的一溶解热百分率为55%至80%。

本发明的有益效果在于,本发明所提供的热塑性聚氨酯树脂,其能通过“所述多元醇成分包含一第一多元醇及一第二多元醇,所述第一多元醇具有一第一数目平均分子量,所述第二多元醇具有一第二数目平均分子量,所述第一数目平均分子量是介于1,000至1,500克/摩尔之间,并且所述第二数目平均分子量是介于2,000至3,000克/摩尔之间”及“在所述热塑性聚氨酯树脂中,由所述第一多元醇与所述异氰酸酯成分经由所述聚合反应所构成的树脂组分定义为一低熔点链段且对应具有一第一熔点,由所述第二多元醇与所述异氰酸酯成分经由所述聚合反应所构成的树脂组分定义为一高熔点链段且对应具有一第二熔点,所述第一熔点是介于170℃至185℃之间,所述第二熔点是介于195℃至210℃之间,并且所述第一熔点及所述第二熔点之间的一差值不小于15℃”及“所述低熔点链段的一溶解热百分率介于20%至45%,并且所述高熔点链段的一溶解热百分率介于55%至80%”的技术方案,从而使得所述热塑性聚氨酯树脂(TPU树脂)于一抽丝作业中所需的机台加工温度被降低。

再者,本发明通过抽丝作业而形成的纺丝产品容易冷却定型、且易于收卷,并且低的加工温度可以避免热塑性聚氨酯树脂发生过度熔融以及黏度变得过低的情况发生。据此,断丝、飘丝、粗细不均等问题能被改善。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与图式,然而所提供的图式仅用于提供参考与说明,并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为根据本发明实施例热塑性聚氨酯树脂的差示扫描量热法(DSC)的测试结果。

图2为根据本发明实施例热塑性聚氨酯树脂的凝胶渗透层析仪(GPC)的测试结果。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用,本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用,在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外,本发明的附图仅为简单示意说明,并非依实际尺寸的描绘,事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容,但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

应当可以理解的是,虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号,但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件,或者一信号与另一信号。另外,本文中所使用的术语“或”,应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

[热塑性聚氨酯树脂]

热塑性聚氨酯树脂可以通过熔融纺丝(melt spinning)的制程,而被制作成纺丝产品。然而,在现有技术中,生产热塑性聚氨酯树脂胶粒的过程中,无可避免地形成一些不可熔的小晶体或粗粒。据此,现有热塑性聚氨酯树脂在通过熔融纺丝而被制成纺丝产品的过程中,其容易因为小晶体或粗粒的关系造成断丝的现象。在制作细丹尼规格方面,现有热塑性聚氨酯树脂在熔融纺丝的过程容易产生飘丝及收卷困难等问题。再者,现有热塑性聚氨酯树脂在熔融纺丝的过程中熔融指数(melt flow index,MI)的变异大,其容易造成纺丝产品的粗细不同,从而影响了产品的物性。

为了解决上述现有技术中所存在的技术缺陷,本发明实施例提供一种热塑性聚氨酯树脂(thermoplastic polyurethane resin,TPU resin),特别是提供一种可适用于熔融纺丝的热塑性聚氨酯树脂。

当本发明实施例的热塑性聚氨酯树脂通过熔融纺丝而形成为一纺丝产品时,熔融纺丝过程中的断丝、飘丝、收卷困难等的问题皆能被有效地改善。再者,本发明实施例的热塑性聚氨酯树脂在熔融纺丝过程中的熔融指数的变异小,因此纺丝产品的粗细均匀度也可以被有效改善,从而使产品具有良好的物性。

为了实现上述技术目的,本发明实施例热塑性聚氨酯树脂包含两种以上的聚酯多元醇。通过不同结构及分子量的设计,所述热塑性聚氨酯树脂可以具有两个熔点。该树脂适用于熔融纺丝且具良好延伸性及收卷性。

更具体而言,本发明实施例的热塑性聚氨酯树脂是由一反应混合物(reactionmixture)经由一聚合反应所形成。其中,所述反应混合物包含:一异氰酸酯成分(isocyanate component)、一多元醇成分(polyol component)、及一链终止剂成分(chainterminator component)。

基于所述反应混合物的总重为100重量份,所述异氰酸酯成分的用量是介于45重量份至50重量份之间,所述多元醇成分的用量是介于35重量份至40重量份之间,并且所述链终止剂成分的用量是介于0.1重量份至0.5重量份之间。

需说明的是,在本实施例中,所述反应混合物虽然未限定但是可以选择性地添加链延长剂成分(chain extender component)、或者是其它的辅助添加剂成分,本发明并不予以限制。

进一步地说,所述异氰酸酯成分是选自由:二苯基甲烷二异氰酸酯(methylenediphenyl di-isocyanate,MDI)、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(4,4’-methylene di-cyclohexyl di-isocyanate,H12MDI)、及异佛尔酮二异氰酸酯(isophorone di-isocyanate,IPDI),所组成的材料群组中的至少其中之一。上述异氰酸酯的材料种类仅是示例性说明,本发明并不以此为限。

所述多元醇成分包含:一第一多元醇及一第二多元醇。其中,所述第一多元醇及第二多元醇分别为一第一聚酯多元醇及一第二聚酯多元醇。其中,所述第一多元醇及第二多元醇之间的一重量比例范围是介于12:24至8:26之间。

在本发明的一些实施方式中,所述第一聚酯多元醇是选自由:聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸-乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇、以及聚己二酸-丁二酸-己二醇酯二醇,所组成的材料群组中的至少其中之一。相似地,所述第二聚酯多元醇是选自由:聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸-乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇、及聚己二酸-丁二酸-己二醇酯二醇,所组成的材料群组中的至少其中之一。上述多元醇的材料种类仅是示例性说明,本发明并不以此为限。

所述第一多元醇及第二多元醇的材料种类可以相同或者不同,本发明并不予以限制。所述第一多元醇及第二多元醇间的主要差异之处在于两种多元醇的数目平均分子量(number average molecular weight,Mn)落在不同的数值范围区间。

值得一提的是,聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(poly(1,4-butylene adipate),PBA)是由己二酸及1,4-丁二醇通过聚合反应而形成。聚己二酸-乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇(polyethylene-1,4-buthylene adipate glycol)是由己二酸、乙二醇、及1,4-丁二醇通过聚合反应而形成。聚己二酸-丁二酸-己二醇酯二醇(poly(1,6-hexamethyleneadipate-succinic acid))是由己二酸、丁二酸、及己二醇通过聚合反应而形成。

进一步地说,所述第一多元醇具有一第一数目平均分子量,而所述第二多元醇具有一第二数目平均分子量,所述第一数目平均分子量小于第二数目平均分子量,所述第一多元醇的第一数目平均分子量是介于1,000克/摩尔(g/mol)至1,500克/摩尔之间,所述第二多元醇的第二数目平均分子量是介于2,500克/摩尔至3,000克/摩尔之间,并且所述第一数目平均分子量与第二数目平均分子量之间的一差值不小于1,000克/摩尔之间。

请参阅图1所示,图1为根据本发明实施例热塑性聚氨酯树脂的差示扫描量热法(DSC)的测试结果。由测试结果可得知,本发明实施例的热塑性聚氨酯树脂具有一第一熔点(Tm1)以及一第二熔点(Tm2)。其中,所述第一熔点(Tm1)大致是介于170℃至185℃之间、且优选是介于175℃至180℃。所述第二熔点(Tm2)大致是介于195℃至210℃之间、且优选是介于200℃至205℃。具体而言,Tm1=179.1℃,且Tm2=202.16℃。再者,所述第一熔点及第二熔点之间的一差值不小于15℃、且优选不小于20℃。

在所述热塑性聚氨酯树脂中,由所述第一多元醇经由聚合反应所构成的树脂组分对应具有所述第一熔点(低熔点),并且由所述第二多元醇经由聚合反应所构成的树脂组分对应具有所述第二熔点(高熔点)。另,具有所述第一熔点的树脂组分占整体的20%至45%、且优选占30%至40%;而具有所述第二熔点的树脂组分占整体的55%至80%、且优选占60%至70%。

需说明的是,上述%的单位为溶解热百分率。更具体而言之,溶解热百分率是将热塑性聚氨酯树脂经由差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)的测定,所获得的熔解峰面积(ΔHm),而求出的DSC熔解曲线的熔解热的比率,其用百分率表示。举例而言,如图1所示,具有所述第一熔点Tm1的树脂组分(低熔点链段)对应于一第一熔解峰面积A1。具有所述第二熔点Tm2的树脂组分(高熔点链段)对应于一第二熔解峰面积A2。具有所述第一熔点Tm1的树脂组分(低熔点链段)的溶解热百分率的计算方式为A1/(A1+A2)。具有所述第二熔点Tm2的树脂组分(高熔点链段)的溶解热百分率的计算方式为A2/(A1+A2)。

值得一提的是,本发明实施例的热塑性聚氨酯树脂可做成胶粒状的产品并且适用于熔融纺丝的制程。其中,具有所述第一熔点(低熔点)的树脂组分能用来使熔融纺丝制程中的抽丝作业所需的机台加工温度降低。以往抽丝作业所需的机台加工温度大致介于230℃至240℃。而本实施例抽丝作业所需的机台加工温度可以被降低至215℃至225℃。再者,具有所述第二熔点(高熔点)的树脂组分用来提供抽丝作业所需要的物性(如:机械强度)。

在抽丝作业时,具有所述第一熔点(低熔点)的树脂组分会先熔融软化,并且具有所述第一熔点(低熔点)的树脂组分会进一步辅助具有所述第二熔点(高熔点)的树脂组分进一步熔融软化。具有所述第一熔点(低熔点)的树脂组分能有效降低所述热塑性聚氨酯树脂所需要的熔解热(或称,熔化热)。值得一提的是,以往热塑性聚氨酯树脂抽丝时所需要的熔解热为40至50焦耳/公克,而本发明实施例的热塑性聚氨酯树脂抽丝时所需要的熔解热(热焓)可被降低至15~25焦耳/公克(如图1,热焓为18.2焦耳/公克)。

本发明实施例的热塑性聚氨酯树脂能通过所述第一多元醇以及第二多元醇的数均分子量的设计、及具有所述第一熔点的树酯组分以及具有第二熔点的树酯组分分别占整体树脂的溶解热百分率等设计,从而使得所述热塑性聚氨酯树脂(TPU树脂)于一抽丝作业中所需的机台加工温度被降低。再者,本发明实施例通过抽丝作业而形成的纺丝产品容易冷却定型、且易于收卷,并且低的加工温度可以避免热塑性聚氨酯树脂发生过度熔融以及黏度变得过低的情况发生。据此,断丝、飘丝、粗细不均等问题能被有效改善。

若所述第一多元醇的第一数目平均分子量的设计范围过低(如:低于1,000克/摩尔)或第一熔点Tm1的设计范围过低(如:低于170℃),则所述热塑性聚氨酯树脂通过抽丝作业而形成的纺丝产品不容易冷却定型,从而不容易被收卷。反之,若所述第一多元醇的第一数目平均分子量的设计范围过高(如:高于1,500克/摩尔)或第一熔点Tm1的设计范围过高(如:高于185℃),则所述热塑性聚氨酯树脂所具有的两个熔点之间的差异会变得不明显,其将无助于降低抽丝作业中所需的机台加工温度。

若具有所述第一熔点(低熔点)的树脂组分占整体的比例范围过低(如:低于20%),则抽丝作业中所需的机台加工温度将无法被有效降低。若具有所述第一熔点(低熔点)的树脂组分占整体的比例范围过高(如:高于45%),则所述热塑性聚氨酯树脂于抽丝作业中所需要的物性将会不足。

进一步地说,所述链终止剂成分为具有沸点介于210℃至344℃之间的一元醇。举例而言,所述链终止剂成分是选自由:花生醇(arachidyl alcohol)、硬脂醇(stearylalcohol)、及棕榈醇(palmitol),所组成的材料群组的至少其中之一。上述链终止剂成分特别适合用于熔融纺丝的制程。

所述链终止剂成分的添加目的是为了使所述热塑性聚氨酯树脂在聚合反应中达到一预定分子量后终止聚合反应,以使得反应完全。藉此,所述热塑性聚氨酯树脂的分子量可以维持在一稳定的状态,并且所述热塑性聚氨酯树脂的分子量的分布可以变得较为集中。进一步而言之,由于所述热塑性聚氨酯树脂的分子量可以维持在稳定状态而避免继续爬升,因此所述热塑性聚氨酯树脂较不容易有粗粒或晶点的产生。

值得一提的是,在本实施例中,所述第一多元醇及第二多元醇皆是限定采用聚酯多元醇。原料采用聚酯多元醇合成的热塑性聚氨酯树脂能具有较佳的抗拉强度及耐热性,并且该热塑性聚氨酯树脂不容易产生形变。

若是使用其它类型的多元醇,则热塑性聚氨酯树脂可能较不适用于进行熔融纺丝的制程。举例而言,若是使用聚醚型多元醇,则热塑性聚氨酯树脂的耐热性及物性皆会变差,而不适用于熔融纺丝的制程。若是使用聚碳酸酯多元醇,则热塑性聚氨酯树脂的制造成本将会变得过高、容易结晶、且手感上也会偏硬。

在本发明的一些实施例中,所述热塑性聚氨酯树脂另添加有一紫外线吸收剂(UVabsorber),使得所述热塑性聚氨酯树脂的QUV可达四级以上。所述紫外线吸收剂是选自由:苯并三唑类(benzotriazoles)、二苯甲酮类(benzophenones)、及三嗪类(triazines),所组成的材料群组的至少其中之一,但本发明不受限于此。所述紫外线吸收剂的添加量在热塑性聚氨酯树脂中为0.1wt%至1.0wt%。所述紫外线吸收剂是在反应押出机的后段计量添加,其可以减少押出过程中材料的裂解及紫外线吸收功能的失效,因此所述紫外线吸收剂本质上不参与聚合反应。所述紫外线吸收剂仅是物理混合于热塑性聚氨酯树脂中。

进一步地说,为了使得本发明实施例的热塑性聚氨酯树脂更加适合用于熔融纺丝制程及抽丝作业,所述热塑性聚氨酯树脂具有以下物性:

所述热塑性聚氨酯树脂的一熔融指数(melt flow index,MI)是介于10~25g/10min(215℃)之间、且优选是介于15~20g/10min(215℃)。

本申请的“熔融指数”是指热塑性聚氨酯树脂在熔体流动测速仪上,在温度215℃的条件下,每10min通过标准口模的重量,单位是g/10min(215℃)。熔融指数标志着树脂在熔融状态下流动性的好坏,熔融指数越大,分子量越小,流动性就越好。

所述热塑性聚氨酯树脂以一凝胶渗透层析仪(gel permeation chromatography,GPC)分析出重量平均分子量(Mw)与数量平均分子量(Mn)的一比值(Mw/Mn)是介于1.450至1.550之间。所述“重量平均分子量(Mw)与数量平均分子量(Mn)的比值(Mw/Mn)”为多分散性指数的一种。

更具体而言,请参阅图2所示,图2为根据本发明实施例热塑性聚氨酯树脂的凝胶渗透层析仪(GPC)的测试结果。由峰值信息可以得知,约18~20分钟处有一个极高的峰值。在此GPC分析中,热塑性聚氨酯树脂的数量平均分子量(Mn)约介于47,000至53,000克/摩尔,热塑性聚氨酯树脂的重量平均分子量(Mw)约介于72,000至78,000克/摩尔,并且重量平均分子量(Mw)与数量平均分子量(Mn)的一比值(Mw/Mn)是介于1.450至1.550之间、且优选是介于1.470至1.530之间。

从高分子结构的角度说,所述热塑性聚氨酯树脂的一高分子链包括随机分布的:至少一低熔点链段及至少一高熔点链段。所述低熔点链段是由一第一多元醇除了羟基以外的残基构成,并且所述高熔点链段是由一第二多元醇除了羟基以外的残基构成。所述第一多元醇具有一第一数目平均分子量,所述第二多元醇具有一第二数目平均分子量,所述第一数目平均分子量小于第二数目平均分子量,所述第一多元醇的第一数目平均分子量是介于1,000克/摩尔(g/mol)至1,500克/摩尔之间,所述第二多元醇的第二数目平均分子量是介于2,500克/摩尔至3,000克/摩尔之间,并且所述第一数目平均分子量与第二数目平均分子量之间的一差值不小于1,000克/摩尔之间。所述热塑性聚氨酯树脂具有一第一熔点及一第二熔点。由所述第一多元醇经由聚合反应所构成的低熔点链段对应具有所述第一熔点,并且由所述第二多元醇经由聚合反应所构成的高熔点链段对应具有所述第二熔点。所述第一熔点是介于170℃至185℃。所述第二熔点是介于195℃至210℃之间。另,具有所述第一熔点的低熔点链段占整体的20%至45%,并且具有所述第二熔点的高熔点链段占整体的55%至80%。上述%的单位为溶解热百分率。

[热塑性聚氨酯树脂的制造方法]

以上为本发明实施例的热塑性聚氨酯树脂材料特征的相关说明,而以下将描述本发明实施例的热塑性聚氨酯树脂的制造方法。

所述热塑性聚氨酯树脂的制造方法包含混合阶段及反应阶段。

所述混合阶段包含:采用一单独计量器,按本发明实施例上述记载的计量,将上述异氰酸酯成分及多元醇成分(包含第一多元醇及第二多元醇)稳定地导入一混合器中进行预混合,以形成一反应混合物。

所述反应阶段包含:将包含异氰酸酯成分及多元醇成分的反应混合物导入一双螺杆反应押出机,以使得所述异氰酸酯成分及多元醇成分进行聚合反应,并且在反应押出后段导入链终止剂成分,以终止所述聚合反应,并最终形成热塑性聚氨酯树脂。

所述双螺杆反应押出机的一押出温度较佳是设定在150℃至250℃之间,以利于所述聚合反应可充分地进行,但本发明不受限于此。再者,在完成反应押出步骤后,所述热塑性聚氨酯树脂是在一水相环境中进行切粒,以形成胶粒状的TPU树脂。

在本发明的一些实施例中,所述热塑性聚氨酯树脂的制造方法另通过参考线上黏度实时监控,并依据监控的黏度数值回馈原材料的灌注量,从而提升原料的灌注精度,并可实时控制NCO/OH当量比落在一预定范围内,藉此可以制得批内熔融指数变化率稳定的TPU树脂。更具体而言,所述反应混合物自单独计量器出来后,可以通过在线黏度仪侦测实时黏度。当该黏度超出管制范围,调整原料计料量,修正黏度以确保生产稳定。

另外,所述反应混合物在聚合反应中的NCO/OH当量比(NCO/OH equivalentratio)优选是被控制在介于0.98至1.02之间、且特优选是被控制在介于0.995至1.005之间,但本发明不受限于此。

[实验数据测试]

以下,参照实施例1至4与比较例1至2详细说明本发明之内容。然而,以下实施例仅作为帮助了解本发明,本发明的范围不限于这些实施例。实施例1至4与比较例1至2的实验条件及测试结果如表1所示。其中,实施例1至4为本发明的较佳实施例,而比较例1至2为对照组,其用以左证实施例1至4具有较佳的技术效果。

接着,将实施例1至4与比较例1至2所制得的热塑性聚氨酯树脂进行物化特性的测试,以得到该些热塑性聚氨酯树脂的物化特性,诸如:第一熔点Tm1(℃)、第二熔点Tm2(℃)、Mw/Mn、熔融指数(g/10min(215℃))、熔解热(J/g)。相关测试方法已于上文说明,并且测试结果整理如下表1。

[表1实验条件与测试结果]

[测试结果讨论]

在实施例中,导入两种多元醇,TPU胶粒的第一熔点温度介于175~181℃、且第二熔点温度介于195~202℃,该TPU胶粒经过熔纺加工,可具有无飘丝、流动性佳的优点,并可连续生产48hr以上,纺况佳。

在比较例中,TPU胶粒第一熔点温度介于185~190℃、且第二熔点温度介于204~210℃,该TPU胶粒的熔点过高造成结晶较快,熔纺过程易结晶析出、压升且易断丝。

[实施例的有益效果]

本发明实施例所提供的热塑性聚氨酯树脂,其能通过“所述多元醇成分包含一第一多元醇及一第二多元醇,所述第一多元醇具有一第一数目平均分子量,所述第二多元醇具有一第二数目平均分子量,所述第一数目平均分子量是介于1,000至1,500克/摩尔之间,并且所述第二数目平均分子量是介于2,500至3,000克/摩尔之间”及“在所述热塑性聚氨酯树脂中,由所述第一多元醇与所述异氰酸酯成分经由所述聚合反应所构成的树脂组分定义为一低熔点链段且对应具有一第一熔点,由所述第二多元醇与所述异氰酸酯成分经由所述聚合反应所构成的树脂组分定义为一高熔点链段且对应具有一第二熔点,所述第一熔点是介于170℃至185℃之间,所述第二熔点是介于195℃至210℃之间,并且所述第一熔点及所述第二熔点之间的一差值不小于15℃”及“所述低熔点链段的一溶解热百分率介于20%至45%,并且所述高熔点链段的一溶解热百分率介于55%至80%”的技术方案,从而使得所述热塑性聚氨酯树脂(TPU树脂)于一抽丝作业中所需的机台加工温度被降低。

再者,本发明实施例通过抽丝作业而形成的纺丝产品容易冷却定型、且易于收卷,并且低的加工温度可以避免热塑性聚氨酯树脂发生过度熔融以及黏度变得过低的情况发生。据此,断丝、飘丝、粗细不均等问题能被有效改善。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例,并非因此局限本发明的申请专利范围,所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化,均包含于本发明的申请专利范围内。

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06120115928083