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水性聚氨酯在合成革中的应用

发布时间:

2023-07-07 15:01

合成革可制成服装、鞋面、手提包等,而合成革的品质由多种性能决定,包括抗老化性、透气性以及透湿性,这也与其涂层材料有关。基于此,本文对合成革中水性聚氨酯的应用进行了简要分析。

1.水性聚氨酯材料的发展

水性聚氨酯材料是指将水代替传统溶剂聚氨酯中的有机溶剂,利用水来进行聚氨酯分散的一种材料,因而在使用的过程中具有着无污染、相容性较好以及安全性较高的特点。水性聚氨酯已经有了几十年的发展历史,该种材料的迅速发展阶段为20世纪70年代左右,一开始在国外部分发达国家大批量生产应用;在国内,该种材料是在产品低污染性发展后得到广泛应用。比如说合成革行业中应用聚氨酯材料做表面涂层,最开始普遍应用溶剂型聚氨酯,但随着环境保护力度加大,水性聚氨酯的替代性应用成为合成革行业未来发展趋势。当前,人们对产品需求的提升,水性聚氨酯的研发和优化也在不断进行,其也会在各领域当中得到良好应用。

2.水性聚氨酯材料在合成革中的应用优势

目前的合成革加工生产领域中,水性聚氨酯作为涂饰材料运用较普遍,这种材料的应用优势在于透色性较好、黏度较大、含固量较高,同时也适用于低温环境。与溶剂型聚氨酯材料相比,由于未添加溶剂,其应用过程中不会产生挥发性气体而污染环境,也不会在生产中危害人体,具有较高的应用价值。此外,水性聚氨酯材料还具有改性特点,在合成革行业不断发展过程中,这种特点也便于优化应用性能,提升合成革产品的品质等级。

 

3.合成水性聚氨酯

先是进行水性聚氨酯的制备合成,取准备的聚醚多元醇的三种规格试剂,再取一定的蓖麻油试剂进行真空干燥脱水处理,将处理好的两种材料放入到烧瓶工具中,同时配置好温度计、机械搅拌器以及冷凝回流管。当处于低温条件时,向烧瓶中加入甲苯二异氰酸酯试剂,同时再加入少量的催化剂,然后开始对烧瓶进行升温,一直升到温度计显示为80℃,等待其进行2~3h的催化反应,温度会在这一过程中自然下降到55℃左右,然后再加入BDO试剂,同时加入使用N-二甲基甲酰胺试剂溶解处理后的二羟甲基丙酸,进一步促进扩链,然后测定异氰酸酯基的值,待到其达到理论值后,再加入丙酮试剂,对其黏度进一步调节,需注意加入的丙酮控制少量。随后加入三乙胺试剂来进一步中和,通过机械搅拌器的快速搅拌,边搅拌边加入去离子水,最后对混合试剂进行减压式蒸馏处理,将其中的多余溶剂水分去除,最终形成聚氨酯乳液,具有一定的稳定性。此外,还以相同方式制备了许多不同模量的聚氨酯乳液,主要是对原料试剂进行用量调控。

4.合成革后整理工艺

将上述制备的不同模量水性聚氨酯乳液混合进填料以及颜料膏材料,注意控制三者的混合比例,最后获得的浆料应当保证黏度值达到2000Pa·s,然后对合成革进行贝斯改色处理,使用浆料进行涂饰,控制实际使用浆料的用量在每米80~90g,上料后进行干燥处理,其干燥温度值控制在90℃,具体干燥线的速度约为15m/min,干燥处理后的改色层水分会充分挥发,这时就可进行合成革压花处理,具体采用滚压方式,施加的压力值为30kg,持续时间约3s,保持压花温度达到190℃,最后进行表层的滚水性PU光油处理即可完成整个后整理工艺,获得合成革涂饰后的成品[3]。

5.材料对合成革透湿性的影响

对透水汽性进行测定即为判断水性聚氨酯对合成革透湿性能的影响,一般来说,合成革的透湿性越强,其品质等级就越高,为此针对该项性能进行重点研究。结合测定结果来说,未经过任何聚氨酯涂饰的合成革透湿性是相对较强的,而经过溶剂型聚氨酯涂饰处理后,其本身的透湿性会明显下降。分析该情况出现的原因是:聚氨酯本身是一种聚合物,在合成革涂饰后会在表面形成一层具有密闭性的薄膜,这种薄膜会适当阻碍一些水滴、水汽的进入,使合成革具有一定的防水效果和保暖效果。同时,该薄膜也会降低热量的传递效果。但合成革应用水性聚氨酯涂饰后,其约为溶剂型聚氨酯涂饰后合成革透湿性的8倍,这与水性聚氨酯的化学性质有关,在制备水性聚氨酯的过程中,会加入二羟甲基丙酸以及聚丙多元醇,从而使原本的聚氨酯分子式中增加许多亲水性化学键,比如羧基和醚键,这些化学基团具有捕捉水分子的能力,还能够通过促进聚氨酯大分子的热运动,从而提升了透湿性及透水汽性,相反溶剂型聚氨酯中就没有大量亲水化学基团,基本只通过薄膜中的细小孔隙来透水汽,因而导致透湿性不佳,使用该类型聚氨酯做涂饰的合成革透湿性效果远远低于应用水性聚氨酯的合成革,而应用半水性聚氨酯的合成革透湿性介于两者之间。

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