本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种涤纶织物免水洗连续浸轧染色用水性聚氨酯树脂合成方法。
背景技术：
目前纺织印染行业中涤纶织物的染色是在染缸中进行间歇式加工完成的，生产效率低用水量大、污水排放大，生产成本高。涤纶织物平福连续染色工艺一直处于实验研究开发阶段，目前还没有实现工业化生产应用。涤纶织物免水洗平福连续染色工艺实现的难点在于浸轧染色工作液后的固色问题以及手感粗糙、板结硬挺问题，还有亲水性下降或者拒水问题。焙烘固色与汽蒸固色在棉及其其它纤维织物平幅连续染色中是常规方法，具有很好的固色效果，同时对织物的其它性能没有太大影响。但是在涤纶织物免水洗平福连续染色工艺上很难实现较高的固色率、较高的染色牢度以及较好的亲水性和较柔软的手感。主要原因是免水洗长车连续染色加工后织物，没有进行传统染色加工中的水洗、还原清洗等后处理过程，表面浮色，包括焙烘定型过程中升华到纤维表面的染料造成浮色与染料中的添加物还附着在织物或纤维上，所以固色率较传统染色下降，被染织物色牢度不好。长车连续染色加工中织物所受张力比较大，特别是高温高湿条件下张力过大使得涤纶织物手感粗糙板结硬挺。在染色工作液中加入树脂以及柔软剂虽然能提高色牢度、改善织物手感，但是传统树脂会造成织物手感不好，硬挺板结或手感油腻发粘，还会造成织物拒水或亲水性较大幅度下降。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种涤纶织物免水洗连续浸轧染色用水性聚氨酯树脂合成方法，解决现有树脂使染色后的织物固色率差、染色牢度低的问题。
本发明采用的技术方案是，涤纶织物免水洗连续浸轧染色用水性聚氨酯树脂合成方法，具体包括以下步骤：
步骤1，采用聚乙二醇-6000、聚乙二醇-2000与异佛尔酮二异氰酸酯进行预聚反应得到聚氨酯预聚体；
步骤2，在室温下向装有三乙烯四胺的反应器中滴加环氧氯丙烷，滴加完毕后升温，待其反应结束后降温至室温，得到扩链剂；
步骤3，将步骤1的聚氨酯预聚体加入步骤2的扩链剂中，对聚氨酯预聚体进行扩链，得到扩链产物；
步骤4，在扩链产物中加入环氧封端剂，完成封端反应，得到聚合物；
步骤5，用乙二醇和水对步骤4制得的聚合物进行乳化，即得水性聚氨酯树脂。
本发明的技术特征还在于，
其中，步骤1的具体操作步骤为，先将聚乙二醇-6000与聚乙二醇-2000真空干燥，然后在60～65℃的温度下向其中滴加异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后升温至70～85℃反应30～90min。
步骤1中，聚乙二醇-6000与聚乙二醇-2000物质的量比为3：1，二者总量与异佛尔酮二异氰酸酯的物质的量比值为1～2:1。
步骤1中，在升温至70～85℃反应进行15～20min后加入催化剂，催化剂加入量为聚乙二醇-6000、聚乙二醇-2000和异佛尔酮二异氰酸酯总质量的0.5～1‰，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡。
步骤2中，环氧氯丙烷滴加的时间为20～30min，三乙烯四胺和环氧氯丙烷反应温度为50～55℃，反应时间为30～60min。
步骤2中，三乙烯四胺与环氧氯丙烷的物质的量比值为1:1～2。
步骤3中，扩链剂的质量为聚氨酯预聚体质量的5％～10％。
步骤3中，对聚氨酯预聚体进行扩链的温度设定为60～80℃，反应时间为15～60min，反应结束后降温至室温。
步骤4中，环氧封端剂与三乙烯四胺的摩尔比值为1～3:1，环氧封端剂为十二醇。
步骤5中，所用乙二醇与水的物质的量比值为1：1，得到的水性聚氨酯树脂质量分数为30％。
本发明的有益效果是，将本发明涤纶织物免水洗连续浸轧染色用水性聚氨酯树脂合成方法制备的树脂应用于涤纶织物免水洗连续浸轧染色中，能显著提高染料的固色率和色牢度，染色后织物手感柔软、弹性好，充分发挥了涤纶织物固有特点，极大改善了涤纶织物长车连续染色加工对织物性能的影响作用；将合成的水性聚氨酯树脂用于浸轧染色中，能提高生产效率，减少废水排放，降低生产成本，提高生产企业经济效益具有较大的实际意义。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不局限于该具体实施方式。
本发明涤纶织物免水洗连续浸轧染色用水性聚氨酯树脂合成方法，具体包括以下步骤：
步骤1，合成聚氨酯预聚体
将聚乙二醇-6000与聚乙二醇-2000真空干燥，然后在60～65℃的温度下向其中滴加异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后升温至70～85℃反应30～90min，并在反应进行15～20min后加入二丁基二月桂酸锡，制得聚氨酯预聚体；
其中，聚乙二醇-6000与聚乙二醇-2000物质的量比为3：1，二者总量与异佛尔酮二异氰酸酯的物质的量比值为1～2:1；催化剂为二丁基二月桂酸锡，催化剂加入量为聚乙二醇-6000、聚乙二醇-2000和异佛尔酮二异氰酸酯总质量的0.5～1‰；
步骤2，合成扩链剂
在室温下向装有三乙烯四胺的反应器中滴加环氧氯丙烷，滴加时间为20～30min，三乙烯四胺与环氧氯丙烷的物质的量比值为1:1～2，环氧氯丙烷滴加完毕后升温至50～55℃反应30～60min，反应结束后降温至室温，得到扩链剂；
步骤3，聚氨酯扩链
将步骤1得到的聚氨酯预聚体加入步骤2得到的扩链剂中，其中扩链剂的质量为聚氨酯预聚体质量的5％～10％，在60～80℃的温度下反应15～60min，反应结束后降温至室温，得到扩链产物；
步骤4：封端
将环氧封端剂加入已经扩链完毕的扩链产物中进行封端反应，将温度升至80-90℃反应60-90min，得到聚合物；反应过程中严格保持温度不变，避免有太大浮动，当温度过高时可加入丙酮降温，观察粘度变化，保温时可加入适量丙酮调节粘度；
其中，环氧封端剂与步骤2中三乙烯四胺的摩尔比值为1～3:1，环氧封端剂为十二醇；
步骤5：乳化
将步骤4制得的聚合物降温，再向其中加入乙二醇与水为1：1的混合溶液进行乳化，得到质量分数为30％的水性聚氨酯树脂乳液，即为涤纶织物免水洗连续浸轧染色用水性聚氨酯树脂。
实施例1
步骤1：合成聚氨酯预聚体
将聚乙二醇-6000(peg-6000)、聚乙二醇-2000(peg-2000)在120℃的温度下、0.08mpa的真空度下真空干燥2小时，然后在60℃的温度下在20min内向peg-6000和peg-2000混合物中滴加异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)，peg-6000与peg-2000物质量比为3：1，二者总物质量与ipdi的物质的量比值(即r值)为2:1，ipdi滴加完毕后升温至70℃反应90min，并在反应进行15min后加入催化剂二丁基二月桂酸锡，二丁基二月桂酸锡加入量为peg-6000、peg-2000和ipdi总质量的0.5‰，反应结束后得到聚氨酯预聚体；
步骤2：合成扩链剂
在室温下向装有三乙烯四胺的反应器中在30min内滴加环氧氯丙烷，三乙烯四胺与环氧氯丙烷的物质的量比值为1:2，环氧氯丙烷滴加完毕后升温至50℃反应60min，反应结束后降温至室温，得到扩链剂；
步骤3：聚氨酯扩链
将步骤1得到的聚氨酯预聚体加入步骤2得到的扩链剂中，其中扩链剂的质量为聚氨酯预聚体质量的5％，在60℃的温度下反应60min，反应结束后降温至室温，得到扩链产物；
步骤4：封端
将十二醇加入已经扩链完毕的扩链产物中进行封端反应，将温度升至80℃反应90min，反应过程中严格保持温度不变，避免有太大浮动，当温度过高时可加入丙酮降温，观察粘度变化，保温时可加入适量丙酮调节粘度；加入的十二醇与步骤2中三乙烯四胺的摩尔比值为1:1；
步骤5：乳化
将步骤4产物降温，加入乙二醇与水为1：1的混合溶液，得到质量分数为30％水性聚氨酯树脂乳液，该树脂乳液即为涤纶织物免水洗连续浸轧染色用水性聚氨酯树脂。
实施例2
步骤1：合成聚氨酯预聚体
将聚乙二醇-6000(peg-6000)、聚乙二醇-2000(peg-2000)在110℃的温度下、0.09mpa的真空度下真空干燥3小时，然后在65℃的温度下在30min内向peg-6000和peg-2000混合物中滴加异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)，peg-6000与peg-2000物质量比为3：1，二者总物质量与ipdi的物质的量比值(即r值)为1.8:1，ipdi滴加完毕后升温至75℃反应60min，并在反应进行18min后加入催化剂二丁基二月桂酸锡，二丁基二月桂酸锡加入量为peg-6000、peg-2000和ipdi总质量的0.7‰，反应结束后得到聚氨酯预聚体；
步骤2：合成扩链剂
在室温下向装有三乙烯四胺的反应器中在20min内滴加环氧氯丙烷，三乙烯四胺与环氧氯丙烷的物质的量比值为1:1.8，环氧氯丙烷滴加完毕后升温至52℃反应45min，反应结束后降温至室温，得到扩链剂；
步骤3：聚氨酯扩链
将步骤1得到的聚氨酯预聚体加入步骤2得到的扩链剂中，其中扩链剂的质量为聚氨酯预聚体质量的6％，在65℃的温度下反应45min，反应结束后降温至室温，得到扩链产物；
步骤4：封端
将十二醇加入已经扩链完毕的扩链产物中进行封端反应，将温度升至85℃反应80min，反应过程中严格保持温度不变，避免有太大浮动，当温度过高时可加入丙酮降温，观察粘度变化，保温时可加入适量丙酮调节粘度；加入的十二醇与步骤2中三乙烯四胺的摩尔比值为1.5:1；
步骤5：乳化
将步骤4产物降温，加入乙二醇与水为1：1的混合溶液，得到质量分数为30％水性聚氨酯树脂乳液，该树脂乳液即为涤纶织物免水洗连续浸轧染色用水性聚氨酯树脂。
实施例3
步骤1：合成聚氨酯预聚体
将聚乙二醇-6000(peg-6000)、聚乙二醇-2000(peg-2000)在115℃的温度下、0.08mpa的真空度下真空干燥3小时，然后在63℃的温度下在25min内向peg-6000和peg-2000混合物中滴加异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)，peg-6000与peg-2000物质量比为3：1，二者总物质量与ipdi的物质的量比值(即r值)为1.4:1，ipdi滴加完毕后升温至80℃反应55min，并在反应进行20min后加入催化剂二丁基二月桂酸锡，二丁基二月桂酸锡加入量为peg-6000、peg-2000和ipdi总质量的0.8‰，反应结束后得到聚氨酯预聚体。
步骤2：合成扩链剂
在室温下向装有三乙烯四胺的反应器中在25min内滴加环氧氯丙烷，三乙烯四胺与环氧氯丙烷的物质的量比值为1:1.4，环氧氯丙烷滴加完毕后升温至55℃反应30min，反应结束后降温至室温，得到扩链剂；
步骤3：聚氨酯扩链
将步骤1得到的聚氨酯预聚体加入步骤2得到的扩链剂中，其中扩链剂的质量为聚氨酯预聚体质量的8％，在75℃的温度下反应50min，反应结束后降温至室温，得到扩链产物；
步骤4：封端
将十二醇加入已经扩链完毕的扩链产物中进行封端反应，将温度升至90℃反应60min，反应过程中严格保持温度不变，避免有太大浮动，当温度过高时可加入丙酮降温，观察粘度变化，保温时可加入适量丙酮调节粘度；加入的十二醇与步骤2中三乙烯四胺的摩尔比值为2:1；
步骤5：乳化
将步骤4产物降温，加入乙二醇与水为1：1的混合溶液，得到质量分数为30％水性聚氨酯树脂乳液，该树脂乳液即为涤纶织物免水洗连续浸轧染色用水性聚氨酯树脂。
实施例4
步骤1：合成聚氨酯预聚体
将聚乙二醇-6000(peg-6000)、聚乙二醇-2000(peg-2000)在120℃的温度下、0.08mpa的真空度下真空干燥2小时，然后在60℃的温度下在30min内向peg-6000和peg-2000混合物中滴加异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)，peg-6000与peg-2000物质量比为3：1，二者总物质量与ipdi的物质的量比值(即r值)为1:1，ipdi滴加完毕后升温至85℃反应30min，并在反应进行18min后加入催化剂二丁基二月桂酸锡，二丁基二月桂酸锡加入量为peg-6000、peg-2000和ipdi总质量的0.9‰，反应结束后得到聚氨酯预聚体。
步骤2：合成扩链剂
在室温下向装有三乙烯四胺的反应器中在30min内滴加环氧氯丙烷，三乙烯四胺与环氧氯丙烷的物质的量比值为1:1，环氧氯丙烷滴加完毕后升温至55℃反应30min，反应结束后降温至室温，得到扩链剂；
步骤3：聚氨酯扩链
将步骤1得到的聚氨酯预聚体加入步骤2得到的扩链剂中，其中扩链剂的质量为聚氨酯预聚体质量的10％，在80℃的温度下反应15min，反应结束后降温至室温，得到扩链产物；
步骤4：封端
将十二醇加入已经扩链完毕的扩链产物中进行封端反应，将温度升至80℃反应80min，反应过程中严格保持温度不变，避免有太大浮动，当温度过高时可加入丙酮降温，观察粘度变化，保温时可加入适量丙酮调节粘度；加入的十二醇与步骤2中三乙烯四胺的摩尔比值为3:1；
步骤5：乳化
将步骤4产物降温，加入乙二醇与水为1：1的混合溶液，得到质量分数为30％水性聚氨酯树脂乳液，该树脂乳液即为涤纶织物免水洗连续浸轧染色用水性聚氨酯树脂。
实施例5
步骤1：合成聚氨酯预聚体
将聚乙二醇-6000(peg-6000)、聚乙二醇-2000(peg-2000)在120℃的温度下、0.08mpa的真空度下真空干燥2小时，然后在84℃的温度下在85min内向peg-6000和peg-2000混合物中滴加异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)，peg-6000与peg-2000物质量比为3：1，二者总物质量与ipdi的物质的量比值(即r值)为1.8:1，ipdi滴加完毕后升温至85℃反应30min，并在反应进行18min后加入催化剂二丁基二月桂酸锡，二丁基二月桂酸锡加入量为peg-6000、peg-2000和ipdi总质量的1‰，反应结束后得到聚氨酯预聚体。
步骤2：合成扩链剂
在室温下向装有三乙烯四胺的反应器中在30min内滴加环氧氯丙烷，三乙烯四胺与环氧氯丙烷的物质的量比值为1:1，环氧氯丙烷滴加完毕后升温至55℃反应30min，反应结束后降温至室温，得到扩链剂；
步骤3：聚氨酯扩链
将步骤1得到的聚氨酯预聚体加入步骤2得到的扩链剂中，其中扩链剂的质量为聚氨酯预聚体质量的10％，在80℃的温度下反应60min，反应结束后降温至室温，得到扩链产物；
步骤4：封端
将十二醇加入已经扩链完毕的扩链产物中进行封端反应，将温度升至90℃反应90min，反应过程中严格保持温度不变，避免有太大浮动，当温度过高时可加入丙酮降温，观察粘度变化，保温时可加入适量丙酮调节粘度；加入的十二醇与步骤2中三乙烯四胺的摩尔比值为2.6:1；
步骤5：乳化
将步骤4产物降温，加入乙二醇与水为1：1的混合溶液，得到质量分数为30％水性聚氨酯树脂乳液，该树脂乳液即为涤纶织物免水洗连续浸轧染色用水性聚氨酯树脂。
用本发明实施例1～4制备的水性聚氨酯树脂对同一种起毛针织人造革基布进行染色处理，对染色后织物进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1实施例1～4制备的水性聚氨酯树脂的染色性能测试结果
以上测试结果表明，将本发明水性聚氨酯树脂合成方法合成的树脂用于染色中，染色后的织物水洗牢度、摩擦牢度高，手感柔软，亲水性好。