CN108004794A - 一种无溶剂型聚氨酯皮革及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种无溶剂型聚氨酯皮革及其制备方法，基本结构包括上下依次叠置设置的基布层、水性亚克力胶层、无溶剂聚氨酯发泡层、无溶剂聚氨酯表皮层和水性表面处理剂层；其中的无溶剂聚氨酯发泡层和无溶剂聚氨酯表皮层采用100％的PU主剂及100％的PU硬化剂，耐水性佳，分子量高，不容易与水分反应，产品相对稳定，且产品柔软性及耐曲折性较佳，无二次污染。

Description

一种无溶剂型聚氨酯皮革及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯皮革技术领域，特别涉及到一种无溶剂型聚氨酯皮革及其制备方法。
背景技术
聚氨酯(PU Polyurethane)皮革由于具有独特的耐磨性、耐寒性、耐弯折性、伸长率高、耐臭氧、耐老化、耐霉菌、耐低温、耐曲折、耐油、耐辐射性能、可做成阻燃性材料、具有良好的水解稳定性、柔软度好、抗拉强度大的特点，还具有PVC没有的透气性、在相同硬度下，比其它的弹性体承载能力高、回弹性好、光泽自然、花纹样式多等优点，鉴于该聚氨酯诸多优势，聚氨酯皮革产品目前在市场上逐渐成为主流。
现有技术中的聚氨酯皮革主要结构可以概括为由上至下依次叠置设置的印刷层、表面层、发泡层、接着层树脂和基布层，接着层树脂多数采用的是溶剂型的PU树脂，此等溶剂具有剧毒性对人体具有极大危害且耐水性差；特别的，在聚氨酯皮革制备过程中会涉及到多种有毒溶剂，在国内传统制备方案中主要包括有湿法制备和干法制备，湿法主要是使用DMF(二甲基甲酰胺)，而干法则使用甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、醋酸乙酯，这些溶剂皆具有剧毒性，不仅危害空气迫害大气层更是严重危害人体的健康。
由此可见，发展新兴的聚氨酯皮革以及创新制造方式已经成为本领域技术人员致力于研究的方向。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提供了一种无溶剂型聚氨酯皮革及其制备方法，该发明采用无溶剂(100％固形份)聚氨酯及水性亚克力/聚氨酯接着层是环保材料，生产和使用中均不存在塑化剂和有机溶剂，可避免生产人员和消费者受到危害。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种无溶剂型聚氨酯皮革，其中，包括上下依次叠置设置的基布层、水性亚克力胶层、无溶剂聚氨酯发泡层、无溶剂聚氨酯表皮层和水性表面处理剂层。
作为优选，上述的无溶剂型聚氨酯皮革，其中，所述无溶剂聚氨酯发泡层各组成分及其质量份配比为：
主剂SH-1040A(OH价4)：1～200份；
硬化剂SH-1040B(NCO价3)：1～100份；
催化剂：0～5份；
发泡粉：0～30份；
其中，所述主剂为端羟基聚氨酯预聚体，所述硬化剂为端异氰酸酯基聚氨酯预聚体。
作为优选，上述的无溶剂型聚氨酯皮革，其中，所述无溶剂聚氨酯表皮层各组成分及其质量份配比为：
主剂SH-1040A(OH价4)：1～200份；
硬化剂SH-1040B(NCO价3)：1～100份；
催化剂：0～5份。
作为优选，上述的无溶剂型聚氨酯皮革，其中，所述无溶剂聚氨酯发泡层各组成分及其质量份配比为：
主剂SH-1040A(OH价4)：50～150份；
硬化剂SH-1040B(NCO价3)：20～80份；
催化剂：1～3份；
发泡粉：5～20份；
其中，所述主剂为端羟基聚氨酯预聚体，所述硬化剂为端异氰酸酯基聚氨酯预聚体。
作为优选，上述的无溶剂型聚氨酯皮革，其中，所述无溶剂聚氨酯表皮层各组成分及其质量份配比为：
主剂SH-1040A(OH价4)：50～170份；
硬化剂SH-1040B(NCO价3)：30～80份；
催化剂：5份。
作为优选，上述的无溶剂型聚氨酯皮革，其中，所述水性表面处理剂层为水性PC聚碳酸酯和色膏的混合层。
作为优选，上述无溶剂型聚氨酯皮革的制备方法，其中，所述制备方法包括：
步骤S1、在所述基布层表面涂覆一层所述水性亚克力胶层作为基础处理层；
步骤S2、配以主剂端羟基聚氨酯预聚体及硬化剂端异氰酸酯基聚氨酯预聚体2:1，附加催化剂、发泡粉进行混合均匀搅拌、过滤构成无溶剂聚氨酯发泡层；
步骤S3、将所述无溶剂聚氨酯发泡层涂覆在所述基础处理层上，并进行烘箱加热；
步骤S4、配以主剂端羟基聚氨酯预聚体及硬化剂端异氰酸酯基聚氨酯预聚体2:1，附加催化剂混合均匀搅拌、过滤构成所述无溶剂聚氨酯表皮层，之后将所述无溶剂聚氨酯表皮层涂覆在无溶剂聚氨酯发泡层表面上；
步骤S5、将所述水性表面处理剂层涂覆在所述无溶剂聚氨酯表皮层上，控制厚度3丝，并进行120℃的烘箱加热1min处理。
作为优选，上述的无溶剂型聚氨酯皮革的制备方法，其中，步骤S3中，将所述无溶剂聚氨酯发泡层涂覆在所述基础处理层上控制厚度12丝，之后进行120℃的烘箱加热1min。
作为优选，上述的无溶剂型聚氨酯皮革的制备方法，其中，步骤S4中，将所述无溶剂聚氨酯表皮层涂覆在无溶剂聚氨酯发泡层表面上控制厚度10丝，还需进行120℃的烘箱加热1min处理。
作为优选，上述的无溶剂型聚氨酯皮革的制备方法，其中，步骤S5之后进行压花轮纹路工艺步骤。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
1)本发明采用研发100％的PU主剂及100％的PU硬化剂，完全无溶剂，耐水性佳，分子量高，不容易与水分反应，产品相对稳定。
2)采用发泡粉，加热使发泡粉膨胀，使无溶剂型聚氨酯皮革的结构具有气泡结构，增加皮革的柔软性及耐曲折性。
3)生产和使用中均不存在塑化剂和有机溶剂，可避免生产人员和消费者受到危害，且无二次污染。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明无溶剂型聚氨酯皮革的结构示意图；
图2是本发明无溶剂型聚氨酯皮革的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
如图1所示的结构，本发明无溶剂型聚氨酯皮革在构造上主要包包括有上下依次叠置设置的基布层1、水性亚克力胶层2、无溶剂聚氨酯发泡层3、无溶剂聚氨酯表皮层4和水性表面处理剂层5。
具体的，本发明技术方案中，无溶剂聚氨酯发泡层可以控制邵氏硬度30～110之间，其各组成分及其质量份配比为：
主剂SH-1040A(OH价4)：1～200份；硬化剂SH-1040B(NCO价3)：1～100份；催化剂：0～5份；发泡粉：0～30份；其中，主剂为端羟基聚氨酯预聚体，硬化剂为端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；OH指的是官能基(polyol中的OH的数量)，NCO指的是异氰酸酯的数量。在本发明具体实施例中，采用自行研发的微胶囊包覆催化剂，其功能为在低温状态时，不具催化能力，当温度达到80℃时，微胶囊破裂将脆化剂释出，方具有催化之功能。优选的，发泡粉在主剂与硬化剂加热反应的同时使其膨胀，使无溶剂型聚氨酯皮革具有发泡效果。
优选的，水性表面处理剂层为水性PC聚碳酸酯和色膏的混合层；
进一步的，无溶剂聚氨酯表皮层可以控制邵氏硬度30～110之间，其各组成分及其质量份配比为：主剂SH-1040A(OH价4)：1～200份；硬化剂SH-1040B(NCO价3)：1～100份；催化剂：0～5份。
在又一方案中，优选的，无溶剂聚氨酯发泡层各组成分及其质量份配比为：主剂SH-1040A(OH价4)：50～150份；硬化剂SH-1040B(NCO价3)：20～80份；催化剂：1～3份；发泡粉：5～20份。
无溶剂聚氨酯表皮层各组成分及其质量份配比为：主剂SH-1040A(OH价4)：50～170份；硬化剂SH-1040B(NCO价3)：30～80份；催化剂：5份。
本发明主剂SH-1040A(OH价4)和硬化剂SH-1040B(NCO价3)可以反应得到聚氨酯预聚体，附加其他物质以进一步形成上述的无溶剂聚氨酯发泡层和无溶剂聚氨酯表皮层，其基本反应原理如下表一：
表一：反应机制
下面结合具体的实施方案以对本发明无溶剂型聚氨酯皮革进行详细说明。
方案一：
无溶剂聚氨酯发泡层邵氏硬度40，主剂SH-1040A(OH价4)200份，硬化剂SH-1040B(NCO价3)100份，催化剂1份；发泡粉10份。
无溶剂聚氨酯表皮层邵氏硬度40，主剂SH-1040A(OH价4)200份，硬化剂SH-1040B(NCO价3)100份，催化剂1份；
根据方案一所制备的无溶剂型聚氨酯皮革的物性如表二：
表二：无溶剂型聚氨酯皮革的物性
项目 测试值
厚度mm 1.1mm
基重g/M2 600
层间剥离Kg 12
硬度 40
剥离强度Kg/3cm 材破
撕裂强度Kg 8
抗破强度 27
常温耐曲折 >100,000
低温耐曲折 >100,000
耐水解(Jungle Test) 70℃*95％RH*7week
耐磨(Abrasion) >100,000
耐磨 >300,000
方案二：
无溶剂聚氨酯发泡层邵氏硬度50，主剂SH-1040A(OH价4)200份，硬化剂SH-1040B(NCO价3)100份，催化剂1份；发泡粉10份。
无溶剂聚氨酯表皮层邵氏硬度50，主剂SH-1040A(OH价4)200份，硬化剂SH-1040B(NCO价3)100份，催化剂1份；
根据方案二所制备的无溶剂型聚氨酯皮革的物性如表三：
表三：无溶剂型聚氨酯皮革的物性
方案三：
无溶剂聚氨酯发泡层邵氏硬度60，主剂SH-1040A(OH价4)200份，硬化剂SH-1040B(NCO价3)100份，催化剂1份；发泡粉10份。
无溶剂聚氨酯表皮层邵氏硬度60，主剂SH-1040A(OH价4)200份，硬化剂SH-1040B(NCO价3)100份，催化剂1份；
根据方案三所制备的无溶剂型聚氨酯皮革的物性如表四：
表四：无溶剂型聚氨酯皮革的物性
针对上述无溶剂型聚氨酯皮革，本发明还提供了一种无溶剂型聚氨酯皮革的制备方法，如图2所示，其具体步骤包括有：
步骤S1、在基布层表面涂覆一层所述水性亚克力胶层作为基础处理层；
步骤S2、配以主剂端羟基聚氨酯预聚体及硬化剂端异氰酸酯基聚氨酯预聚体2:1，附加催化剂、发泡粉进行混合均匀搅拌、过滤(200mesh)构成无溶剂聚氨酯发泡层；
步骤S3、将无溶剂聚氨酯发泡层涂覆在所述基础处理层上，并进行烘箱加热；在本发明可选但非限制性的实施例中，优选的，无溶剂聚氨酯发泡层涂覆在基础处理层上控制厚度12丝，之后进行120℃的烘箱加热1min，此时PU皮革因发泡粉加热膨胀，其发泡层约膨胀至30丝。
步骤S4、配以主剂端羟基聚氨酯预聚体及硬化剂端异氰酸酯基聚氨酯预聚体2:1，附加催化剂混合均匀搅拌、过滤(200mesh)构成所述无溶剂聚氨酯表皮层，之后将所述无溶剂聚氨酯表皮层涂覆在无溶剂聚氨酯发泡层表面上。在本发明可选但非限制性的实施例中，优选的，将无溶剂聚氨酯表皮层涂覆在无溶剂聚氨酯发泡层表面上控制厚度10丝，还需进行120℃的烘箱加热1min处理。
步骤S5、将水性表面处理剂层涂覆在无溶剂聚氨酯表皮层上，控制厚度3丝，并进行120℃的烘箱加热1min处理，最后进行压花轮纹路工艺步骤(忽略)。
综上所述，本发明无溶剂型聚氨酯皮革采用100％的PU主剂及100％的PU硬化剂，完全无溶剂，耐水性佳，分子量高，不容易与水分反应，产品相对稳定；以及采用发泡粉，加热使发泡粉膨胀，使无溶剂型聚氨酯皮革的结构具有气泡结构，增加皮革的柔软性及耐曲折性。该无溶剂型聚氨酯皮革因生产和使用中均不存在塑化剂和有机溶剂，可避免生产人员和消费者受到危害，且无二次污染，可广泛使用，市场前景较好。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种无溶剂型聚氨酯皮革，其特征在于，包括上下依次叠置设置的基布层、水性亚克力胶层、无溶剂聚氨酯发泡层、无溶剂聚氨酯表皮层和水性表面处理剂层。
2.根据权利要求1所述的无溶剂型聚氨酯皮革，其特征在于，所述无溶剂聚氨酯发泡层各组成分及其质量份配比为：
主剂SH-1040A(OH价4)：1～200份；
硬化剂SH-1040B(NCO价3)：1～100份；
催化剂：0～5份；
发泡粉：0～30份；
其中，所述主剂为端羟基聚氨酯预聚体，所述硬化剂为端异氰酸酯基聚氨酯预聚体。
3.根据权利要求2所述的无溶剂型聚氨酯皮革，其特征在于，所述无溶剂聚氨酯表皮层各组成分及其质量份配比为：
主剂SH-1040A(OH价4)：1～200份；
硬化剂SH-1040B(NCO价3)：1～100份；
催化剂：0～5份。
4.根据权利要求1所述的无溶剂型聚氨酯皮革，其特征在于，所述无溶剂聚氨酯发泡层各组成分及其质量份配比为：
主剂SH-1040A(OH价4)：50～150份；
硬化剂SH-1040B(NCO价3)：20～80份；
催化剂：1～3份；
发泡粉：5～20份；
其中，所述主剂为端羟基聚氨酯预聚体，所述硬化剂为端异氰酸酯基聚氨酯预聚体。
5.根据权利要求4所述的无溶剂型聚氨酯皮革，其特征在于，所述无溶剂聚氨酯表皮层各组成分及其质量份配比为：
主剂SH-1040A(OH价4)：50～170份；
硬化剂SH-1040B(NCO价3)：30～80份；
催化剂：5份。
6.根据权利要求1所述的无溶剂型聚氨酯皮革，其特征在于，所述水性表面处理剂层为水性PC聚碳酸酯和色膏的混合层。
7.根据权利要求1～6任一所述无溶剂型聚氨酯皮革的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
步骤S1、在所述基布层表面涂覆一层所述水性亚克力胶层作为基础处理层；
步骤S2、配以主剂端羟基聚氨酯预聚体及硬化剂端异氰酸酯基聚氨酯预聚体2:1，附加催化剂、发泡粉进行混合均匀搅拌、过滤构成无溶剂聚氨酯发泡层；
步骤S3、将所述无溶剂聚氨酯发泡层涂覆在所述基础处理层上，并进行烘箱加热；
步骤S4、配以主剂端羟基聚氨酯预聚体及硬化剂端异氰酸酯基聚氨酯预聚体2:1，附加催化剂混合均匀搅拌、过滤构成所述无溶剂聚氨酯表皮层，之后将所述无溶剂聚氨酯表皮层涂覆在无溶剂聚氨酯发泡层表面上；
步骤S5、将所述水性表面处理剂层涂覆在所述无溶剂聚氨酯表皮层上，控制厚度3丝，并进行120℃的烘箱加热1min处理。
8.根据权利要求7所述的无溶剂型聚氨酯皮革的制备方法，其特征在于，步骤S3中，将所述无溶剂聚氨酯发泡层涂覆在所述基础处理层上控制厚度12丝，之后进行120℃的烘箱加热1min。
9.根据权利要求7所述的无溶剂型聚氨酯皮革的制备方法，其特征在于，步骤S4中，将所述无溶剂聚氨酯表皮层涂覆在无溶剂聚氨酯发泡层表面上控制厚度10丝，还需进行120℃的烘箱加热1min处理。
10.根据权利要求7所述的无溶剂型聚氨酯皮革的制备方法，其特征在于，步骤S5之后进行压花轮纹路工艺步骤。
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