本发明属于纺织器材领域，具体涉及一种聚氨酯纺纱胶圈及其制备方法。
背景技术：
纺纱胶圈是纺纱牵伸装置中的重要组成部分，其质量及使用性能，直接影响成纱质量，为了在牵伸过程中有利于控制纤维须条运动，要求纺纱胶圈具有良好的弹性、耐油、耐磨性和适当的硬度，纺纱胶圈由内胶层、外胶层和中间骨架层构成，中间骨架层一般由螺旋形棉线和锦纶线组成，内胶层要求具有一定弹性、硬度和适当的摩擦系数，外胶层要求对纤维有一定的握持力。
近年来，随着高速纺纱设备的不断涌现，使纺纱速度提高了10多倍，这就要求纺纱机械设备上所使用的纺纱胶圈在耐磨、耐油、抗静电等方面有更优异的综合性能，目前市场上的纺纱胶圈均采用丁腈橡胶为主体材料，辅以其他助剂，经混炼、滤胶、挤出、成型、硫化而制成，其已无法满足现有纺纱工艺的高速度、重加压的要求，丁腈橡胶纺纱胶圈的外胶层易中凹，内胶层易起槽，所纺品种质量波动大，由于其耐磨性差、机械强度低和弹性较差，导致纺纱胶圈的更换周期缩短，消耗量加大。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种耐磨性好、机械强度高和弹性较好的聚氨酯纺纱胶圈及其制备方法，以适应现有纺纱工艺的高速度、重加压的要求。
本发明提供的这种聚氨酯纺纱胶圈，采用聚氨酯材料一次浇注成型，所述纺纱胶圈由以下原料制成，所述原料按重量份计包括：
二异氰酸酯和多元醇的预聚物100份；
扩链剂7～15份；
抗静电剂0.5～5份；
色浆0～5份；
所述二异氰酸酯和多元醇的质量比为1：(2～2.5)。
优选的，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
优选的，所述多元醇为聚酯多元醇，是由二元羧酸与二元醇通过缩聚反应得到的线型聚合物。
优选的，所述扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯甲，所述抗静电剂为三甲基铵硫酸甲酯盐。
本发明还提供所述聚氨酯纺纱胶圈的制备方法，包括以下步骤：
(1)将二异氰酸酯和多元醇的预聚物加热至80～85℃，然后进行消泡处理，得到消泡后的预聚物；
(2)将扩链剂加热至110～125℃，然后加入到步骤(1)所得消泡后的预聚物中，然后添加抗静电剂和色浆，得到混合胶液；
(3)采用机械连续法对步骤(2)所得混合胶液进行浇注成型，得到纺纱胶圈半成品；
(4)对步骤(3)所得纺纱胶圈半成品进行一次硫化处理，脱模后得到一次硫化后的纺纱胶圈；
(5)将步骤(4)所得一次硫化后的纺纱胶圈进行二次硫化处理，然后进行表面磨削处理，得到二次硫化后的纺纱胶圈；
(6)将步骤(5)所得二次硫化后的纺纱胶圈进行氯化处理，烘干后得到所述纺纱胶圈。
优选的，所述步骤(1)中，消泡处理的真空度为0～0.67kpa，消泡时间为10～40min。
优选的，所述步骤(2)中，控制混合胶液的温度为80～85℃。
优选的，所述步骤(3)中，浇注成型处理中将模具加热至80～110℃，在模具的表面涂覆一层脱模剂，浇注采用常压横制法，将混合胶液浇注到常压开口的金属哈夫模具中。
优选的，所述脱模剂的型号为prw-105，生产于航天工业第四研究所。
优选的，所述步骤(4)中，一次硫化处理的工艺为：采用平板硫化机进行一次硫化，在5mpa压力下，100～115℃条件下硫化30～60min。
优选的，所述步骤(4)中，采用压缩空气进行脱模处理。
优选的，所述步骤(5)中，二次硫化处理的工艺为：在80～110℃条件下硫化4～8h。
优选的，所述步骤(5)中，采用80粒大气孔白刚玉砂轮进行表面磨削处理，保证粗糙度和几何尺寸精确。
优选的，所述步骤(6)中，氯化处理的工艺为：将纺纱胶圈置于含氯浓度为1～1.5mol/l的溶液中处理1～2min。
优选的，所述含氯溶液为盐酸、次氯酸钙中的一种或两种。
聚氨酯橡胶由于具有超大的分子量及特殊的结构基因，具有极好的弹性、极强的耐磨性，机械强度高，抗压缩性能突出，硬度范围广，已被各行业广泛应用，同时在制造纺纱胶辊已经试验成功，但对纺纱胶圈尚无一家制造企业将其应用，至今仍为国内空白。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
(1)本发明所述聚氨酯纺纱胶圈，与丁腈纺纱胶圈相比，其抗压变形、耐磨性成倍提高，可满足现有纺纱工艺的高速度、重加压的要求，其使用寿命是丁腈纺纱胶圈的几倍，延长了胶圈制品更换周期，降低了纺纱业的人工成本和制造成本。
(2)本发明所述聚氨酯纺纱胶圈，由于耐磨性和抗压缩变形性能得到提升，延长了胶圈表面的磨损时间和形变时间，保证了胶圈在纺纱过程中的稳定性，从而提升所纺纱品质的稳定性，由于其表面弹性好，对所纺纤维的握持力增强，对纤维的包覆面加大，可明显提高所纺纱的品质等级。
(3)本发明所述聚氨酯纺纱胶圈，由于聚氨酯橡胶具有更宽的适用面，在纺纱过程中无需因所纺品种、工艺的变化更换胶圈，因此大大减少了纺纱企业对胶圈的备货量和更换胶圈的劳动量，从而提高了纺织机设备利用率和降低劳动成本。
(4)本发明所述聚氨酯纺纱胶圈的制备方法，采用金属哈夫模具定型、硫化，该模具可以重复使用，不仅可以降低成本，而且更环保无硫化废弃物；采用二次硫化处理，促进二异氰酸酯和多元醇交联反应完全，氯化处理可以改善纺纱胶圈的表面摩擦系数，使其表面变得更光滑，以达到产品合格要求。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、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，下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
本发明实施例一种聚氨酯纺纱胶圈的制备方法，包括以下步骤：
(1)将100份甲苯二异氰酸酯和聚酯多元醇的预聚物加热至85℃，然后在0.67kpa下进行消泡处理30min；
(2)将12份的3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯甲烷加热至110℃，然后加入到预聚物中，然后加入2份三甲基铵硫酸甲酯盐，1份聚氨酯色浆，得到混合胶液，控制混合胶液的温度为85℃；
(3)采用机械连续法对混合胶液进行浇注成型，将模具加热至85℃，在模具的表面涂覆一层脱模剂prw-105，浇注采用常压横制法，将混合胶液浇注到常压开口的金属哈夫模具中，得到纺纱胶圈半成品；
(4)对纺纱胶圈半成品进行一次硫化处理，采用平板硫化机，在5mpa压力下，110℃条件下硫化40min，采用压缩空气进行脱模处理，得到一次硫化后的纺纱胶圈；
(5)将一次硫化后的纺纱胶圈进行二次硫化处理，在100℃条件下硫化6h，利用80粒大气孔白刚玉砂轮进行表面磨削处理，得到二次硫化后的纺纱胶圈；
(6)将二次硫化后的纺纱胶圈置于盐酸浓度为1.5mol/l的溶液中处理1min，烘干后得到所述聚氨酯纺纱胶圈。
实施例2
本发明实施例一种聚氨酯纺纱胶圈的制备方法，包括以下步骤：
(1)将100份二苯甲烷二异氰酸酯和聚酯多元醇的预聚物加热至80℃，然后在0.67kpa下进行消泡处理40min；
(2)将8份的3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯甲烷加热至115℃，然后加入到预聚物中，然后加入3份三甲基铵硫酸甲酯盐，2份聚氨酯色浆，得到混合胶液，控制混合胶液的温度为80℃；
(3)采用机械连续法对混合胶液进行浇注成型，将模具加热至100℃，在模具的表面涂覆一层脱模剂prw-105，浇注采用常压横制法，将混合胶液浇注到常压开口的金属哈夫模具中，得到纺纱胶圈半成品；
(4)对纺纱胶圈半成品进行一次硫化处理，采用平板硫化机，在5mpa压力下，105℃条件下硫化50min，采用压缩空气进行脱模处理，得到一次硫化后的纺纱胶圈；
(5)将一次硫化后的纺纱胶圈进行二次硫化处理，在110℃条件下硫化4h，利用80粒大气孔白刚玉砂轮进行表面磨削处理，得到二次硫化后的纺纱胶圈；
(6)将二次硫化后的纺纱胶圈置于次氯酸钙浓度为1.5mol/l的溶液中处理1.5min，烘干后得到所述聚氨酯纺纱胶圈。
实施例3
本发明实施例一种聚氨酯纺纱胶圈的制备方法，包括以下步骤：
(1)将100份六亚甲基二异氰酸酯和聚酯多元醇的预聚物加热至85℃，然后在0.67kpa下进行消泡处理35min；
(2)将14份的3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯甲烷加热至120℃，然后加入到预聚物中，然后加入0.5份三甲基铵硫酸甲酯盐，3份聚氨酯色浆，得到混合胶液，控制混合胶液的温度为85℃；
(3)采用机械连续法对混合胶液进行浇注成型，将模具加热至90℃，在模具的表面涂覆一层脱模剂prw-105，浇注采用常压横制法，将混合胶液浇注到常压开口的金属哈夫模具中，得到纺纱胶圈半成品；
(4)对纺纱胶圈半成品进行一次硫化处理，采用平板硫化机，在5mpa压力下，100℃条件下硫化60min，采用压缩空气进行脱模处理，得到一次硫化后的纺纱胶圈；
(5)将一次硫化后的纺纱胶圈进行二次硫化处理，在90℃条件下硫化8h，利用80粒大气孔白刚玉砂轮进行表面磨削处理，得到二次硫化后的纺纱胶圈；
(6)将二次硫化后的纺纱胶圈置于盐酸浓度为1.0mol/l的溶液中处理2min，烘干后得到所述聚氨酯纺纱胶圈。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。