聚氨酯(PU)行业将用PU树脂与基布生产的人造革称为PU合成革,简称合成革。PU合成革具有色彩丰富、花纹繁多等优点,价格又比皮质面料便宜,深受消费者的欢迎,并且作为一种常见的日用材料进入人们生活的各个方面,在家居装饰、服装、汽车内饰等各方面发挥着不可替代的作用。随着人们对于高性能、高品质合成革的需求持续上升,单一性能的合成革产品已经不能满足消费者的需求,近年来,具有良好疏水、防污(自洁)功能性合成革制品备受消费者青睐,在汽车革、沙发革、墙纸革等应用领域有着广阔的市场前景。
目前报道的具有疏水防污的聚合物物质主要是含氟或含硅类聚合物。硅类化合物疏水性优良,但防污性不及氟类化合物。氟元素由于其电负性极大,原子半径小,所形成的化学键短,键能大,因此有机氟化合物结构稳定,耐候性,耐热稳定性优良。有机氟化合物分子间作用力小,界面分子作用力低,能显著降低体系的表面能,因此能给予涂层优异的防水、防油、防污性能。
含氟聚合物表面能低,高耐候性好,耐热、耐化学品性以及防水、防油、防污等三防性优良。将含氟组分引入到聚氨酯涂层中,所制备的含氟聚氨酯涂层既保留聚氨酯的优异的弹性、手感、耐磨性、耐低温性,又同时兼具含氟材料所具备的三防特性,因而含氟聚氨酯在涂料、纺织涂层、合成革涂层等领域显示出广泛的应用前景。
由于含氟二元醇和含氟二异氰酸酯稀少,严重限制了含氟聚氨酯的开发和应用。目前市场上大多的含氟产品都是将含氟的疏水防污组分如硅氟乳液以共混的形式引入合成革聚氨酯中,由于两类物质极性差异大,相容性差,涂膜干燥后含氟组分易迁移、造成耐持久性差等,从而影响疏水防污性能。
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种基于含氟聚氨酯的三防合成革的制备方法,首先针对含氟二元醇和二异氰酸酯单体缺乏的技术问题,制备一系列含氟侧链的二异氰酸酯,然后再根据聚氨酯的逐步聚合原理,以含氟侧链的二异氰酸酯作为共聚组分,制备含氟聚氨酯,由于含氟组分以共价键的方式悬挂于大分子侧链上,不仅解决了现有共混复配型含氟材料与聚氨酯配伍性差、易迁移析出、分布不均匀的问题,而且解决了低能含氟聚合物润湿流平性差,附着不牢的技术问题,将其应用于合成革的制造,可满足汽车革、沙发革、墙纸革等高端客户对合成革防水、防油、防污的要求。
将HDI三聚体与一元氟醇按摩尔比1:1计量加入带有氮气保护和搅拌装置的反应瓶中,控温 60-70℃反应3h后停止,获得带有含氟侧链的双官能团二异氰酸酯;
在反应釜中投入真空脱水后的聚醚二元醇或聚酯二元醇60-100份,含氟二异氰酸酯5-10份,其它二异氰酸酯7-23份、抗氧剂0.16-0.3份、催化剂0.01-0.02份,于70-85℃进行反应,1.5h后测定-NCO%含量,合格后依次加入其它二异氰酸酯10-15份、小分子扩链剂7-13份,并将乙酸乙酯和丁酮等溶剂60-70份分2-3次加入用于调节体系粘度,于70-85℃继续反应2-3h,加入乙醇封端剂1-3份,于70-85℃反应1h,获得含氟聚氨酯,其中所用原料均以重量份数计;
将(2)中制备的含氟聚氨酯100份、填料15-25份、流平剂0.1-0.5份,按上述配方比例准确称重,然后加入混合容器中搅拌20-40min,获得含氟聚氨酯复合浆料,其中所用原料均以重量份数计;
采用传统的三涂四烘工艺,将含氟聚氨酯复合浆料涂覆于离型纸上,上浆料量60-80g/m,车速为15-20m/min,在100~130℃鼓风干燥箱中干燥;
经冷却辊冷却,再涂刮第二层含氟聚氨酯浆料,上浆料量80-100g/m,车速15-20m/min,在110-140℃鼓风干燥箱中干燥;
冷却后,涂刮第三层聚氨酯粘合剂,上浆料量60-80g/m,车速15-20m/min,在温度90-100℃鼓风干燥箱中干燥,半干态下将基布压合到上述离型纸涂层上;
最后在温度120-130℃的鼓风干燥箱中进一步干燥,车速15-20m/min,冷却后将离型纸和基布分离,制得防水、防油、防污功能的合成革。
(2)疏水防污组分以侧链形式悬挂于聚氨酯大分子上,涂膜干燥后含氟侧链定向排列形成疏水,防污膜,因而具有良好的疏水防污特性;
(3)疏水防污组分以共价键与聚氨酯链接,解决了物理共混体系中含氟组分与聚氨酯配伍性差、不耐迁移的技术缺陷,所制备的合成革具有持久的疏水防污特性。
作为优选,所述聚醚二元醇或聚酯二元醇为相对分子质量在2000-4000的聚己二酸乙二醇酯、聚己内酯二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇、聚乙二醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或多种的混合。
作为优选,所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯中的一种或多种的混合。
作为优选,所述小分子扩链剂为1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、1,6-己二醇、乙二醇中的一种或多种的混合。
下面通过具体实例对本发明做进一步描述,但不限定本发明的适用范围。凡依据本发明的技术实质对以下实施措施所做的任何简单修改、等同变化与修饰,均落入本发明的保护范围内。
将HDI三聚体与六氟异丙醇按摩尔比1:1计量加入带有氮气保护和搅拌装置的反应瓶中,控温 60-70℃反应3h后停止,获得带有含氟侧链的双官能团二异氰酸酯;
在反应釜中投入真空脱水后的相对分子质量为2000的聚丙二醇60份,步骤(1)所制备的含氟二异氰酸酯5份,其异氟尔酮二异氰酸酯7份、受阻酚类抗氧剂0.16份、有机铋催化剂0.01于85℃进行反应,1.5h后测定-NCO%含量,合格后依次加入其它1,6-己二异氰酸酯10份、丁二醇扩链剂7份,并将乙酸乙酯和丁酮等溶剂60份分2-3次加入调节体系粘度,于70-85℃继续反应2-3h,加入乙醇封端剂1份,于70-85℃反应1h,获得含氟聚氨酯,其中所用原料均以重量份数计;
将(2)中制备的含氟聚氨酯100份、填料木质粉15份、有机硅流平剂0.1份,按上述配方比例准确称重,然后加入混合容器中搅拌20min,获得含氟聚氨酯复合浆料,其中所用原料均以重量份数计;
采用传统的三涂四烘工艺,首先将含氟聚氨酯浆料复合浆料涂覆于有机硅基离型纸上,在温度100~140℃鼓风干燥箱中干燥,上浆料量60g/m,线速为15m/min,经冷却辊冷却,再涂刮第二层含氟聚氨酯浆料,上浆料量80g/m,在相同条件下干燥、冷却,然后涂刮第三层聚氨酯粘合剂,上浆料量60g/m,在温度90-100℃鼓风干燥箱中干燥,线速为15m/min,在半干态下将基布压合到上述离型纸涂层上,最后在温度120-130℃的鼓风干燥箱中进一步干燥,线速为15-20m/min,冷却后将纸、革分离,制得疏水、防油、防污功能的合成革。通过分析检测,所制备的合成革涂层表面张力低于25.3mN/m,油、水接触角θ分别为130.5°/137.4°,表现出对水分、油污较好持久拒水和防油效果。
将HDI三聚体与全氟辛醇按摩尔比1:1计量加入带有氮气保护和搅拌装置的反应瓶中,控温 60-70℃反应3h后停止,获得带有含氟侧链的双官能团二异氰酸酯;
在反应釜中投入真空脱水后的聚四氢呋喃二元醇100份,步骤(1)所制备的含氟二异氰酸酯10份,4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯23份、受阻酚类抗氧剂0.3份、有机铋催化剂0.02于80℃进行反应,1.5h后测定-NCO%含量,合格后依次加入2,4-甲苯二异氰酸酯15份、乙二醇扩链剂13份,并将乙酸乙酯和丁酮等溶剂60-70份分2-3次加入调节体系粘度,于70-85℃继续反应2-3h,加入乙醇封端剂1-3份,于70-85℃反应1h,获得含氟聚氨酯,其中所用原料均以重量份数计;
将(2)中制备的含氟聚氨酯100份、填料轻钙25份、有机硅流平剂0.5份,按上述配方比例准确称重,然后加入混合容器中搅拌40min,获得含氟聚氨酯复合浆料,其中所用原料均以重量份数计;
采用传统的三涂四烘工艺,首先将含氟聚氨酯浆料复合浆料涂覆于聚丙烯基离型纸上,在温度120~140℃鼓风干燥箱中干燥,上浆料量80g/m,线速为20m/min,经冷却辊冷却,再涂刮第二层含氟聚氨酯浆料,上浆料量100g/m,在相同条件下干燥、冷却,然后涂刮第三层聚氨酯粘合剂,上浆料量80g/m,在温度90-100℃鼓风干燥箱中干燥,线速为15-20m/min,在半干态下将基布压合到上述离型纸涂层上,最后在温度120-130℃的鼓风干燥箱中进一步干燥,线速为15-20m/min,冷却后将纸、革分离,制得疏水、防油、防污功能的汽车革。通过分析检测,所制备的合成革涂层表面张力低于20.4mN/m,油/水接触角θ分别为137°/149.2°,表现出对水分、油污良好持久拒水和防油效果。
将HDI三聚体与八氟戊醇、全氟辛醇按摩尔比1:0.5:0.5计量加入带有氮气保护和搅拌装置的反应瓶中,控温 60-70℃反应3h后停止,获得带有含氟侧链的双官能团二异氰酸酯;
在反应釜中投入真空脱水后的相对分子质量3000的聚己二酸丁二醇酯二醇30份,相对分子质量4000的聚丙二醇50份,步骤(1)所制备的含氟二异氰酸酯8份,4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯15份、受阻酚类抗氧剂0.2份、有机铋催化剂0.015份于80℃进行反应,1.5h后测定-NCO%含量,合格后依次加入1,6-己二异氰酸酯10份、1,3-丙二醇扩链剂8份,并将乙酸乙酯和丁酮等溶剂70份分2-3次加入调节体系粘度,于70-85℃继续反应2-3h,加入乙醇封端剂1.5份,于70-85℃反应1h,获得含氟聚氨酯,其中所用原料均以重量份数计;
将(2)中制备的含氟聚氨酯100份、填料高岭土15份、有机氟流平剂0.3份,按上述配方比例准确称重,然后加入混合容器中搅拌30min,获得含氟聚氨酯复合浆料,其中所用原料均以重量份数计;
采用传统的三涂四烘工艺,首先将含氟聚氨酯浆料复合浆料涂覆于聚丙烯基离型纸上,在温度120~140℃鼓风干燥箱中干燥,上浆料量80g/m,线速为20m/min,经冷却辊冷却,再涂刮第二层含氟聚氨酯浆料,上浆料量80g/m,在相同条件下干燥、冷却,然后涂刮第三层聚氨酯粘合剂,上浆料量60g/m,在温度90-100℃鼓风干燥箱中干燥,线速为20m/min,在半干态下将基布压合到上述离型纸涂层上,最后在温度120-130℃的鼓风干燥箱中进一步干燥,线速为20m/min,冷却后将纸、革分离,制得疏水、防油、防污功能的箱包革。通过分析检测,所制备的合成革涂层表面张力低于22mN/m,油/水接触角θ分别为131°/144°,表现出对水分、油污良好持久拒水和防油效果。
采用本专利技术制备的合成革,有着较低的表面张力和较大的油/水接触角,油接触角处于130-140°范围,水接触角随氟碳链的延长可达到140°以上,与普通的合成革相比(油/水接触角θ分别为84°/92°),其疏水防油性得到明显提升。
本发明不局限于上述具体实施方式,本领域一般技术人员根据本发明公开的内容,可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的,或者凡是采用本发明的设计结构和思路,做简单变化或更改的,都落入本发明的保护范围。