CN110229499A - 全塑线材以及全塑线材的制造方法 - Google Patents

全塑线材以及全塑线材的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了全塑线材以及全塑线材的制造方法，其中，全塑线材包括如下重量份数的组分：聚酯型形状记忆聚氨酯树脂20～40份；生物降解性高分子材料20～40份；聚醚型聚氨酯树脂10～20份；低分子醇改性二异氰酸酯1～5份；纤维棉1～5份。本发明公开的全塑线材具有硬度高、固定性能强、韧性好、无弹性，方便使用以及可生物降解的优点，可以广泛应用于日常生活、苗圃园艺、工程应用、服装、智能穿戴领域。

Description

全塑线材以及全塑线材的制造方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种全塑线材以及一种全塑线材的制造方法。
背景技术
线材经常被用于固定，捆绑物体。当前线材的材质来源包括纤维，绵，金属丝，塑料丝等。常规的绵或纤维做出来的丝很柔软，在一些应用场合，例如穿孔，应用起来很不方便；金属丝具有很高的硬度和强度，在建筑领域有广泛应用，但是金属丝固定方式也存在局限，例如金属丝在园艺固定应用中对植物生长有限制和损伤，留下固定伤痕；近年来，塑料丝也被广泛应用于包装及固定等领域，但是普通的塑料线材具有较好的弹性，捆绑过程中如果弹回复，使用过程存在一些不方便。随后逐步发展了一些塑料金属丝的线材，有效结合了金属丝的固定性和塑料丝的柔软性，较好的提升了线材的固定效果和施工方便性；但是塑包金属丝的线材加工复杂，回收不方便，金属丝容易让用户受伤；因此，当前市场上急需一种新的线材以解决上述问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一公开一种全塑线材，用以解决现有的线材弹性不佳、固定性和韧性不好，使用不方便的问题。本发明的目的之二公开一种全塑线材的制造方法。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种全塑线材，包括如下重量份数的组分：
作为一种改进方式，所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂是由聚酯二元醇与低分子醇改性二异氰酸酯通过无溶剂聚合法制备获得。
作为一种改进方式，所述聚酯二元醇为聚己二酸己二醇酯二元醇、聚己二酸乙二醇酯二元醇、聚酯二酸丁二醇酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚乳酸二元醇中的至少一种。
作为一种改进方式，所述低分子醇改性二异氰酸酯由低分子量的二元醇与二异氰酸酯混合反应制得，其中，异氰酸酯基团的质量含量为5wt％-30wt％。
作为一种改进方式，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯中的至少一种。
作为一种改进方式，所述低分子量的二元醇为一缩乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇中的至少一种。
作为一种改进方式，所述生物降解性高分子材料为聚乳酸、聚己内酯、聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸酯共聚物、聚羟基丁酸已酸共聚酯、聚羟基丁酸羟基辛酸共聚酯、聚羟基丁酸羟基癸酸共聚酯、聚羟基丁酸羟基癸酸共聚酯、聚β-羟基丁酸酯、聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)共聚物、聚β-羟基丁酸酯-β-羟基戊酸酯共聚物中的至少一种；且/或，
所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂的邵氏硬度在90度以上；且/或，
所述聚醚型聚氨酯树脂的邵氏硬度在60度以下。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种全塑线材的制造方法，包括以下步骤：
将(20～40)份的聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、(20～40)份的生物降解性高分子材料、(10～20)份的聚醚型聚氨酯树脂、(1～5)份的低分子醇改性二异氰酸酯、以及(1～5)份的纤维棉混合熔融制得聚合物复合料；
将所述聚合物复合料拉丝制得所述全塑线材。
作为一种改进方式，所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂由以下方法制得：
将1，4－丁二醇与甲苯二异氰酸酯混合制得二异氰酸酯含量为20％的低分子醇改性二异氰酸酯，然后将制得的所述低分子醇改性二异氰酸酯与聚己二酸丁二醇酯二元醇在室温条件下混合搅拌反应5～40分钟制得初级反应物，然后将所述初级反应物置于60～80摄氏度的环境中反应6～10小时，制得所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂；或者，
将一缩乙二醇与对苯二异氰酸酯混合制得二异氰酸酯含量为15％的低分子醇改性二异氰酸酯，然后将制得的所述低分子醇改性二异氰酸酯与聚己二酸乙二醇酯二元醇在室温条件下混合搅拌反应5～40分钟制得初级反应物，然后将所述初级反应物置于60～80摄氏度的环境中反应6～10小时，制得所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂；或者，
将1，6－己二醇与六亚甲基二异氰酸酯混合制得二异氰酸酯含量10％的低分子醇改性二异氰酸酯，然后将制得的所述低分子醇改性二异氰酸酯与聚己二酸己二醇酯二元醇在室温条件下混合搅拌反应5～40分钟制得初级反应物，然后将所述初级反应物置于60～80摄氏度的环境中反应6～10小时，制得所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂。
作为一种改进方式，所述生物降解性高分子材料为聚乳酸、聚己内酯、聚羟基脂肪酸脂中的一种，所述全塑线材的制造方法包括：
将40份的所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、40份的所述聚乳酸、10份的所述聚醚型聚氨酯树脂、5份的所述低分子醇改性二异氰酸酯、以及5份的所述纤维棉混合熔融制得聚合物复合料，然后将所述聚合物复合料拉丝制得所述全塑线材；或者，
将40份的所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、30份的所述聚己内酯、5份的所述聚醚型聚氨酯树脂、3份的所述低分子醇改性二异氰酸酯、以及3份的所述纤维棉混合熔融制得聚合物复合料，然后将所述聚合物复合料拉丝制得所述全塑线材；或者，
将30份的所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、40份的所述聚羟基脂肪酸脂、5份的所述聚醚型聚氨酯树脂、5份的所述低分子醇改性二异氰酸酯、以及5份的所述纤维棉混合熔融制得聚合物复合料，然后将所述聚合物复合料拉丝制得所述全塑线材。
本发明的实施方式相对于现有技术而言，通过设置其组分包括(20-40)份的聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、(20-40)份的生物降解性高分子材料、(10-20)份的聚醚型聚氨酯树脂、(1-5)份的低分子醇改性二异氰酸酯以及(1-5)份的纤维棉。聚酯型形状记忆聚氨酯树脂和生物降解性高分子材料提供良好的固定性能；聚醚型聚氨酯树脂提供良好的韧性；低分子醇改性二异氰酸酯改善树脂的相容性；纤维棉增强力学强度；从而使得该全塑线材具有硬度高、固定性能强、韧性好、无弹性，方便使用以及可生物降解的优点，可以广泛应用于日常生活、苗圃园艺、工程应用、服装、智能穿戴领域。
附图说明
图1为本发明实施例公开的全塑线材的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明实施例公开的一种全塑线材，包括如下重量份数的组分：
其中，聚酯型形状记忆聚氨酯树脂和生物降解性高分子材料是全塑线材的主要功能材料，提供固定性能；聚醚型聚氨酯树脂用于调节复合线材的柔韧性；低分子醇改性二异氰酸酯用于改善树脂的相容性；纤维棉用于增强力学强度。本实施例提供的全塑线材具有硬度高、固定性能强、韧性好、无弹性，方便使用以及可生物降解的优点，可以广泛应用于日常生活、苗圃园艺、工程应用、服装、智能穿戴等领域以实现捆绑、固定、定型等功能。
作为本实施例的一种改进方式，所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂是由聚酯二元醇与低分子醇改性二异氰酸酯通过无溶剂聚合法制备获得。制得的聚酯型形状记忆聚氨酯树脂的邵氏硬度在90度以上。所述的聚醚型聚氨酯树脂是邵氏硬度在60度以下的商业聚醚型聚氨酯树脂。
作为本实施例的一种改进方式，所述聚酯二元醇为聚己二酸己二醇酯二元醇、聚己二酸乙二醇酯二元醇、聚酯二酸丁二醇酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚乳酸二元醇中的至少一种。
作为本实施例的一种改进方式，所述低分子醇改性二异氰酸酯由低分子量的二元醇与二异氰酸酯混合反应制得，其中，异氰酸酯基团的质量含量为5wt％-30wt％。
作为本实施例的一种改进方式，所述低分子量的二元醇为一缩乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇中的至少一种。
作为本实施例的一种改进方式，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯中的至少一种。
作为本实施例的一种改进方式，所述生物降解性高分子材料为聚乳酸、聚己内酯、聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸酯共聚物、聚羟基丁酸已酸共聚酯、聚羟基丁酸羟基辛酸共聚酯、聚羟基丁酸羟基癸酸共聚酯、聚羟基丁酸羟基癸酸共聚酯、聚β-羟基丁酸酯、聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)共聚物、聚β-羟基丁酸酯-β-羟基戊酸酯共聚物中的至少一种。
优选地，所述全塑线材的直径为0.5mm-5.0mm之间。
请参阅图1，本发明实施例公开的一种全塑线材的制造方法S10，包括以下步骤：
步骤S11，将(20～40)份的聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、(20～40)份的生物降解性高分子材料、(10～20)份的聚醚型聚氨酯树脂、(1～5)份的低分子醇改性二异氰酸酯、以及(1～5)份的纤维棉混合熔融制得聚合物复合料；
步骤S12，将所述聚合物复合料拉丝制得所述全塑线材。
本实施例提供的全塑线材的制造方法S10制得的全塑线材具有硬度高、固定性能强、韧性好、无弹性，方便使用以及可生物降解的优点，可以广泛应用于日常生活、苗圃园艺、工程应用、服装、智能穿戴等领域以实现捆绑、固定、定型等功能。
其中，所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂可以采用以下三种方法中的任意一种方法制得：
方法一
将1，4－丁二醇与甲苯二异氰酸酯混合制得二异氰酸酯含量为20％的低分子醇改性二异氰酸酯，然后将制得的所述低分子醇改性二异氰酸酯与聚己二酸丁二醇酯二元醇在室温条件下混合搅拌反应5～40分钟制得初级反应物，然后将所述初级反应物置于60～80摄氏度的环境中反应6～10小时，制得所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂。
方法二
将一缩乙二醇与对苯二异氰酸酯混合制得二异氰酸酯含量为15％的低分子醇改性二异氰酸酯，然后将制得的所述低分子醇改性二异氰酸酯与聚己二酸乙二醇酯二元醇在室温条件下混合搅拌反应5～40分钟制得初级反应物，然后将所述初级反应物置于60～80摄氏度的环境中反应6～10小时，制得所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂。
方法三
将1，6－己二醇与六亚甲基二异氰酸酯混合制得二异氰酸酯含量10％的低分子醇改性二异氰酸酯，然后将制得的所述低分子醇改性二异氰酸酯与聚己二酸己二醇酯二元醇在室温条件下混合搅拌反应5～40分钟制得初级反应物，然后将所述初级反应物置于60～80摄氏度的环境中反应6～10小时，制得所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂。
以下以三个具体实施例举例说明全塑线材的制造过程，需要说明的是，以下的三个实施例只是列举，不是穷举：
实施例一
将1，4－丁二醇与甲苯二异氰酸酯混合制得二异氰酸酯含量为20％的低分子醇改性二异氰酸酯，然后将制得的所述低分子醇改性二异氰酸酯与聚己二酸丁二醇酯二元醇在室温条件下混合搅拌反应30分钟制得初级反应物，然后将所述初级反应物置于80摄氏度的环境中反应8小时，制得聚酯型形状记忆聚氨酯树脂；然后将40份的聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、40份的聚乳酸、10份的聚醚型聚氨酯树脂、5份的低分子醇改性二异氰酸酯、以及5份的纤维棉混合熔融制得聚合物复合料，接着将聚合物复合料拉丝制得所述全塑线材。具体地，可以采用单螺杆拉丝设备挤出制造得到所述全塑线材，挤出的全塑线材的直径可以为1.0mm，制得的所述全塑线材的形状固定率达100％；拉伸强度为27MPa；断裂伸长率为254％，具有很好的固定效果。
实施例二
将一缩乙二醇与对苯二异氰酸酯混合制得二异氰酸酯含量为15％的低分子醇改性二异氰酸酯，然后将制得的所述低分子醇改性二异氰酸酯与聚己二酸乙二醇酯二元醇在室温条件下混合搅拌反应30分钟制得初级反应物，然后将所述初级反应物置于80摄氏度的环境中反应8小时，制得所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂。然后将40份的所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、30份的聚己内酯、5份的聚醚型聚氨酯树脂、3份的低分子醇改性二异氰酸酯、以及3份的纤维棉混合熔融制得聚合物复合料，接着将所述聚合物复合料拉丝制得所述全塑线材。具体地，可以采用单螺杆拉丝设备挤出制造获得所述全塑线材，挤出的全塑线材的直径可以为1.5mm。制得的全塑线材具有很好的固定效果。
实施例三
将1，6－己二醇与六亚甲基二异氰酸酯混合制得二异氰酸酯含量10％的低分子醇改性二异氰酸酯，然后将制得的所述低分子醇改性二异氰酸酯与聚己二酸己二醇酯二元醇在室温条件下混合搅拌反应30分钟制得初级反应物，然后将所述初级反应物置于80摄氏度的环境中反应8小时，制得所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂；然后将30份的所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、40份的聚羟基脂肪酸脂、5份的聚醚型聚氨酯树脂、5份的低分子醇改性二异氰酸酯、以及5份的纤维棉混合熔融制得聚合物复合料，然后将所述聚合物复合料拉丝制得所述全塑线材。具体地，可以采用单螺杆拉丝设备挤出制造获得所述全塑线材，挤出的全塑线材的直径可以为2.5mm。制得的全塑线材具有很好的固定效果。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种全塑线材，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
2.根据权利要求1所述的全塑线材，其特征在于，所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂是由聚酯二元醇与低分子醇改性二异氰酸酯通过无溶剂聚合法制备获得。
3.根据权利要求2所述的全塑线材，其特征在于，所述聚酯二元醇为聚己二酸己二醇酯二元醇、聚己二酸乙二醇酯二元醇、聚酯二酸丁二醇酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚乳酸二元醇中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的全塑线材，其特征在于，所述低分子醇改性二异氰酸酯由低分子量的二元醇与二异氰酸酯混合反应制得，其中，异氰酸酯基团的质量含量为5wt％-30wt％。
5.根据权利要求4所述的全塑线材，其特征在于，所述低分子量的二元醇为一缩乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的全塑线材，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的全塑线材，其特征在于，所述生物降解性高分子材料为聚乳酸、聚己内酯、聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸酯共聚物、聚羟基丁酸已酸共聚酯、聚羟基丁酸羟基辛酸共聚酯、聚羟基丁酸羟基癸酸共聚酯、聚羟基丁酸羟基癸酸共聚酯、聚β-羟基丁酸酯、聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)共聚物、聚β-羟基丁酸酯-β-羟基戊酸酯共聚物中的至少一种；且/或，
所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂的邵氏硬度在90度以上；且/或，
所述聚醚型聚氨酯树脂的邵氏硬度在60度以下。
8.一种全塑线材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
将(20～40)份的聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、(20～40)份的生物降解性高分子材料、(10～20)份的聚醚型聚氨酯树脂、(1～5)份的低分子醇改性二异氰酸酯、以及(1～5)份的纤维棉混合熔融制得聚合物复合料；
将所述聚合物复合料拉丝制得所述全塑线材。
9.根据权利要求8所述的全塑线材的制造方法，其特征在于，所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂由以下方法制得：
将1，4－丁二醇与甲苯二异氰酸酯混合制得二异氰酸酯含量为20％的低分子醇改性二异氰酸酯，然后将制得的所述低分子醇改性二异氰酸酯与聚己二酸丁二醇酯二元醇在室温条件下混合搅拌反应5～40分钟制得初级反应物，然后将所述初级反应物置于60～80摄氏度的环境中反应6～10小时，制得所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂；或者，
将一缩乙二醇与对苯二异氰酸酯混合制得二异氰酸酯含量为15％的低分子醇改性二异氰酸酯，然后将制得的所述低分子醇改性二异氰酸酯与聚己二酸乙二醇酯二元醇在室温条件下混合搅拌反应5～40分钟制得初级反应物，然后将所述初级反应物置于60～80摄氏度的环境中反应6～10小时，制得所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂；或者，
将1，6－己二醇与六亚甲基二异氰酸酯混合制得二异氰酸酯含量10％的低分子醇改性二异氰酸酯，然后将制得的所述低分子醇改性二异氰酸酯与聚己二酸己二醇酯二元醇在室温条件下混合搅拌反应5～40分钟制得初级反应物，然后将所述初级反应物置于60～80摄氏度的环境中反应6～10小时，制得所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂。
10.根据权利要求8所述的全塑线材的制造方法，其特征在于，所述生物降解性高分子材料为聚乳酸、聚己内酯、聚羟基脂肪酸脂中的一种，所述全塑线材的制造方法包括：
将40份的所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、40份的所述聚乳酸、10份的所述聚醚型聚氨酯树脂、5份的所述低分子醇改性二异氰酸酯、以及5份的所述纤维棉混合熔融制得聚合物复合料，然后将所述聚合物复合料拉丝制得所述全塑线材；或者，
将40份的所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、30份的所述聚己内酯、5份的所述聚醚型聚氨酯树脂、3份的所述低分子醇改性二异氰酸酯、以及3份的所述纤维棉混合熔融制得聚合物复合料，然后将所述聚合物复合料拉丝制得所述全塑线材；或者，
将30份的所述聚酯型形状记忆聚氨酯树脂、40份的所述聚羟基脂肪酸脂、5份的所述聚醚型聚氨酯树脂、5份的所述低分子醇改性二异氰酸酯、以及5份的所述纤维棉混合熔融制得聚合物复合料，然后将所述聚合物复合料拉丝制得所述全塑线材。
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