CN113699802B - 无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革、制备方法及应用 - Google Patents

无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革、制备方法及应用，所述合成革是由水性聚氨酯面层浆料、无溶剂聚氨酯粘结层浆料和聚乳酸处理的基布构成。所述合成革制备方法包括以下步骤：在离型纸上涂覆水性聚氨酯面层浆料、干燥制得面层复合膜；在所得的面层复合膜上均匀涂覆无溶剂聚氨酯粘结层浆料，干燥、涂层保留一定的粘接性；在所得的粘接层上贴合聚乳酸处理的基布，干燥熟化后剥离离型纸，获得无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革。本发明所制得的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革具有耐酒精、耐水解、剥离强度较大、常温曲挠度高、耐磨性好的优点，且具有可降解性。

Description

无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革、制备方法及应用
技术领域
本发明属于聚氨酯合成革技术领域，特别涉及一种无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革、制备方法及应用。
背景技术
聚氨酯合成革的生态环保工艺技术目前主要聚焦于水性和无溶剂技术，但其原材料仍主要源于石油基材料，关于聚乳酸的聚氨酯合成革材料还未有成熟技术体系应用的报道。主要是因为聚氨酯合成革作为一种高分子材料对功能和性能都有较高的要求，而生物基材料对比石油基材料其稳定性相对较差、结构可控性差，在聚氨酯合成革中的应用有以下几个难题亟待攻克：一是，一般生物基材料与聚氨酯材料的结合性差，提高二者的相容性是一项难题；二是，大多数生物基树脂材料耐磨、耐刮、耐水解等物性差，基于生物基聚氨酯树脂的合成革材料耐久耐用性需要提高；三是，生物基基布韧性差、强度低，会严重影响聚氨酯合成革的力学性能，限制其应用。
因此，由于生物基材料与聚氨酯结合难、耐久耐用性差、生物基基布强度不够等原因，生物基聚氨酯合成革材料还处于探索阶段且目前的无溶剂型聚氨酯合成革产品存在难以生物降解的缺陷，开发生物基可降解聚氨酯合成革具有重要意义。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革及其制备方法。
一种无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革，所述合成革是由水性聚氨酯面层浆料、无溶剂聚氨酯粘结层浆料和聚乳酸处理的基布构成。
进一步地，所述水性聚氨酯面层浆料是由聚氨酯水性面层树脂、抗黄变助剂、纳米层状化合物耐磨助剂、水性固化剂和色浆构成。
进一步地，所述纳米层状化合物耐磨助剂为石墨烯、硫化钼、氮化碳和钙钛矿中的一种或多种；
所述水性固化剂为聚丙烯酸酯改性的亲水型异氰酸酯复合物。
进一步地，所述无溶剂聚氨酯粘结层浆料是由聚乳酸基多元醇、异氰酸酯、催化剂组成。
进一步地，所述聚乳酸基多元醇是由1,4-丁二醇和丙交酯构成；
所述催化剂包括有机金属催化剂和胺类催化剂；
所述有机金属催化剂为有机铋或有机锡类催化剂中的至少一种。
一种无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革制备方法，所述合成革制备方法包括以下步骤：
在离型纸上涂覆水性聚氨酯面层浆料、干燥制得面层复合膜；
在所得的面层复合膜上均匀涂覆无溶剂聚氨酯粘结层浆料，干燥、涂层保留一定的粘接性；
在所得的粘接层上贴合聚乳酸处理的基布，干燥熟化后剥离离型纸，获得无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革。
进一步地，所述离型纸上涂覆水性聚氨酯面层浆料的涂覆厚度为0.1-0.2mm，干燥温度为115-125℃，干燥时间为2.5-5min；
所述面层复合膜上均匀涂覆无溶剂聚氨酯粘结层浆料的PH值大于7，涂覆厚度为0.2-0.4mm；干燥温度为120-130℃，干燥时间为2-3min；
所述粘接层上贴合聚乳酸处理的基布的干燥温度为130-140℃，干燥时间为2-3min。
进一步地，所述水性聚氨酯面层浆料按以下质量份数制得：
100份聚氨酯水性面层树脂、0.5-1份抗黄变助剂、2-4份纳米层状化合物耐磨助剂、1-3份水性固化剂和1-5份色浆。
进一步地，
所述无溶剂聚氨酯粘结层浆料按以下质量份数制得：
100份聚乳酸基多元醇、50-70份异氰酸酯和0.45-0.6份催化剂。
进一步地，所述聚乳酸基多元醇由1,4-丁二醇与丙交酯在钛酸四丁酯和有机铋催化下经过预聚反应制得；
所述催化剂由0.15-0.2份有机金属催化剂和0.3-0.4份胺类催化剂构成。
一种无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革的应用，所述无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革能够用于汽车产品、沙发、按摩椅和服装。
本发明的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革具有以下有益效果：
(1)本发明所制得的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革具有耐酒精、耐水解、剥离强度较大、常温曲挠度高、耐磨性好；
(2)本发明所制得的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革具有可降解性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及权利要求书中来实现和获得。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本发明提供了一种无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革。无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革是由水性聚氨酯面层浆料、无溶剂聚氨酯粘结层浆料和聚乳酸处理的基布构成。
其中，水性聚氨酯面层浆料是由聚氨酯水性面层树脂、抗黄变助剂、纳米层状化合物耐磨助剂、水性固化剂和色浆构成；纳米层状化合物耐磨助剂为石墨烯、硫化钼、氮化碳和钙钛矿中的一种或多种；水性固化剂为聚丙烯酸酯改性的亲水型异氰酸酯复合物，比如亨缌克H-1008。
此外，无溶剂聚氨酯粘结层浆料是由聚乳酸基多元醇、异氰酸酯、催化剂组成；聚乳酸基多元醇是由1,4-丁二醇和丙交酯构成；催化剂包括有机金属催化剂和胺类催化剂(例如巴斯夫的93600)；有机金属催化剂为有机铋或有机锡类催化剂中的至少一种。
本发明还提供了一种无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革的制备方法，合成革制备方法包括以下步骤：在离型纸上涂覆水性聚氨酯面层浆料、涂覆厚度0.1-0.2mm，于115-125℃干燥2.5-5min，制得面层复合膜；在所得的面层复合膜上均匀涂覆无溶剂聚氨酯粘结层浆料，需调节该粘结层浆料的PH值至大于7，涂覆厚度0.2-0.4mm，于120-130℃干燥2-3min，涂层保留一定的粘接性；在所得的粘接层上贴合聚乳酸处理的基布，然后于130-140℃干燥2-3min，干燥熟化后剥离离型纸，获得无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革。
其中，水性聚氨酯面层浆料按以下质量份数制得：100份聚氨酯水性面层树脂、0.5-1份抗黄变助剂、2-4份纳米层状化合物耐磨助剂、1-3份水性固化剂和1-5份色浆。
无溶剂聚氨酯粘结层浆料按以下质量份数制得：100份聚乳酸基多元醇、50-70份异氰酸酯、0.45-0.6份催化剂。聚乳酸基多元醇由1,4-丁二醇与丙交酯在钛酸四丁酯和有机铋催化下经过预聚反应制得；催化剂由0.15-0.2份有机金属催化剂和0.3-0.4份胺类催化剂构成。
本发明提供的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革能够用于汽车产品、沙发、按摩椅和服装。
下面结合实施例进行示例性说明。以下各实施例中使用的原料及其型号和生产厂家如下；
聚氨酯水性面层树脂选用万华的
Figure GDA0003303467610000041
3250；抗黄变助剂为巴斯夫的Irganox-1010；纳米层状化合物采用合肥开尔纳米的CC石墨烯粉；水性固化剂选用亨缌克H-1008；色浆选用昆山大恭色浆；聚乳酸多元醇选用合肥安利聚氨酯新材料有限公司的SP-2015；异氰酸酯B料选用巴斯夫无溶剂异氰酸酯预聚体；有机铋类催化剂为丁基铋(美国领先化学品公司生产，牌号为8106)；有机锡类催化剂为辛酸亚锡(赢创公司生产，牌号为Dabco T-9)；胺类催化剂选用巴斯夫的93600。
实施例1
在离型纸上涂覆水性聚氨酯面层浆料，涂覆厚度0.1mm，于115℃干燥2.5min，制得面层复合膜；其中，本实施例的水性聚氨酯面层浆料是由质量份数的100份聚氨酯水性面层树脂，0.5份抗黄变助剂，2份纳米层状化合物耐磨助剂，1份亨缌克H-1008，1份色浆所构成。
在所得的面层复合膜上均匀涂覆无溶剂聚氨酯粘结层浆料的PH值大于7，涂覆厚度0.2mm，于120℃干燥2min，涂层保留一定的粘接性；其中，本实施例的无溶剂聚氨酯粘结层浆料是由质量份数的100份聚乳酸多元醇、50份异氰酸酯、0.15份有机铋催化剂和0.3份巴斯夫的93600组成。
在所得的粘接层上贴合布基材料，然后于130℃干燥2min，干燥熟化后剥离离型纸，获得无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革；
将所制得的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1实施例1的合成革性能测试
Figure GDA0003303467610000051
由上述表1可知，采用实施例1所制得的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革的拉伸负荷较大，一般为：拉伸负荷为大于等于300N/3cm、断裂伸长率为50％-75％、撕裂负荷大于等于20N、剥离负荷大于等于20N/3cm，说明该产品能够满足实际应用；耐折牢度较高，表现为干态下常温曲挠20万次不开裂，湿态下常温曲挠3万次不开裂；耐磨性较大，威仕博耐磨10万次革面无破损；阻燃性较好，能够满足水平燃烧速度不大于70mm/min；生物基含量大于等于40％，使得本发明的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革具有可降解性；采用无溶剂技术，使得本发明产品VOC(挥发性有机化合物)含量低，能达到200μg/m3以下，DMF含量为ND(not detected)，检测不到，即没有溶剂；本发明产品能够达到70℃*95％RH(温度为70℃，环境相对湿度为95％)耐水解3周产品不开裂不粉化水平。
实施例2
在离型纸上涂覆水性聚氨酯面层浆料，涂覆厚度0.2mm，于125℃干燥5min，制得面层复合膜；其中，本实施例的水性聚氨酯面层浆料是由质量份数的100份聚氨酯水性面层树脂，1份抗黄变助剂，4份纳米层状化合物耐磨助剂，3份亨缌克H-1008，5份色浆所构成。
在所得的面层复合膜上均匀涂覆无溶剂聚氨酯粘结层浆料的PH值大于7，涂覆厚度0.4mm，于130℃干燥3min，涂层保留一定的粘接性；其中，本实施例的无溶剂聚氨酯粘结层浆料是由质量份数的100份聚乳酸多元醇、70份异氰酸酯、0.2份有机锡类催化剂和0.4份巴斯夫的93600组成。
在所得的粘接层上贴合布基材料，然后于140℃干燥3min，干燥熟化后剥离离型纸，获得无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革。
表2实施例2的合成革性能测试
Figure GDA0003303467610000061
Figure GDA0003303467610000071
由上述表2可知，采用实施例2所制得的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革的拉伸负荷较大，拉伸负荷为大于等于200N/3cm、断裂伸长率为80％-100％、撕裂负荷大于等于20N、剥离负荷大于等于30N/3cm，说明该产品能够满足实际应用；耐折牢度较高，表现为干态下常温曲挠10万次不开裂，湿态下常温曲挠3万次不开裂；耐磨性较大，威仕博耐磨40万次革面无破损；阻燃性较好，能够满足水平燃烧速度不大于60mm/min；生物基含量大于等于40％，使得本发明的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革具有可降解性；采用无溶剂技术，使得本发明产品VOC含量低，能达到200μg/m3以下，DMF含量为ND，即没有溶剂；本发明产品能够达到70℃*95％RH耐水解5周产品不开裂不粉化水平。
实施例3
在离型纸上涂覆水性聚氨酯面层浆料，涂覆厚度0.2mm，于125℃干燥5min，制得面层复合膜；其中，本实施例的水性聚氨酯面层浆料是由质量份数的100份聚氨酯水性面层树脂，1份抗黄变助剂，3份纳米层状化合物耐磨助剂，2份亨缌克H-1008，5份色浆所构成。
在所得的面层复合膜上均匀涂覆无溶剂聚氨酯粘结层浆料的PH值大于7，涂覆厚度0.4mm，于130℃干燥3min，涂层保留一定的粘接性；其中，本实施例的无溶剂聚氨酯粘结层浆料是由质量份数的100份聚乳酸多元醇、70份异氰酸酯、0.18份有机锡类催化剂和0.35份巴斯夫的93600组成。
在所得的粘接层上贴合布基材料，然后于140℃干燥3min，干燥熟化后剥离离型纸，获得无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革。
表3实施例3的合成革性能测试
Figure GDA0003303467610000081
由上述表3可知，采用实施例3所制得的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革的拉伸负荷较大，拉伸负荷为大于等于250N/3cm、断裂伸长率为70％-85％、撕裂负荷大于等于20N、剥离负荷大于等于25N/3cm；耐折牢度较高，表现为干态下常温曲挠10万次不开裂，湿态下常温曲挠3万次不开裂；耐磨性较大，威仕博耐磨30万次革面无破损；阻燃性较好，能够满足水平燃烧速度不大于70mm/min；生物基含量大于等于40％，使得本发明的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革具有可降解性；采用无溶剂技术，使得本发明产品VOC含量低，能达到200μg/m3以下，DMF含量为ND；本发明产品能够达到70℃*95RH耐水解3周产品不开裂不粉化水平。
上述实施例1-3制备的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革能够用于汽车产品、沙发、按摩椅和服装。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革，其特征在于，
所述合成革是由水性聚氨酯面层浆料、无溶剂聚氨酯粘结层浆料和聚乳酸处理的基布构成；
所述无溶剂聚氨酯粘结层浆料是由聚乳酸基多元醇、异氰酸酯、催化剂组成；
所述水性聚氨酯面层浆料是由聚氨酯水性面层树脂、抗黄变助剂、纳米层状化合物耐磨助剂、水性固化剂和色浆构成；
所述聚乳酸基多元醇是由 1,4-丁二醇和丙交酯构成；
所述催化剂包括有机金属催化剂和胺类催化剂；
所述有机金属催化剂为有机铋或有机锡类催化剂中的至少一种。
2.根据权利要求 1 所述的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革，其特征在于，
所述纳米层状化合物耐磨助剂为石墨烯、硫化钼、氮化碳和钙钛矿中的一种或多种；
所述水性固化剂为聚丙烯酸酯改性的亲水型异氰酸酯复合物。
3.一种如权利要求1或2所述的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革制备方法，其特征在于，
所述合成革制备方法包括以下步骤：
在离型纸上涂覆水性聚氨酯面层浆料、干燥制得面层复合膜；
在所得的面层复合膜上均匀涂覆无溶剂聚氨酯粘结层浆料，干燥、涂层保留一定的粘接性；
在所得的粘接层上贴合聚乳酸处理的基布，干燥熟化后剥离离型纸，获得无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革。
4.根据权利要求 3所述的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革制备方法，其特征在于，
所述离型纸上涂覆水性聚氨酯面层浆料的涂覆厚度为 0.1-0.2mm，干燥温度为 115-125℃，干燥时间为 2.5-5min；
所述面层复合膜上均匀涂覆无溶剂聚氨酯粘结层浆料的 pH 值大于 7，涂覆厚度为0.2-0.4mm；干燥温度为 120-130℃，干燥时间为 2-3min；
所述粘接层上贴合聚乳酸处理的基布的干燥温度为 130-140℃，干燥时间为 2-3min。
5.根据权利要求3所述的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革制备方法，其特征在于，
所述水性聚氨酯面层浆料按以下质量份数制得：
100 份聚氨酯水性面层树脂、0.5-1 份抗黄变助剂、2-4 份纳米层状化合物耐磨助剂、1-3 份水性固化剂和 1-5 份色浆。
6.根据权利要求 3所述的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革制备方法，其特征在于，
所述无溶剂聚氨酯粘结层浆料按以下质量份数制得：
100 份聚乳酸基多元醇、50-70 份异氰酸酯和 0.45-0.6 份催化剂。
7.根据权利要求 5所述的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革制备方法，其特征在于，
所述聚乳酸基多元醇由 1,4-丁二醇与丙交酯在钛酸四丁酯和有机铋催化下经过预聚反应制得。
8.根据权利要求6所述的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革制备方法，其特征在于，
所述催化剂由 0.15-0.2 份有机金属催化剂和 0.3-0.4 份胺类催化剂构成，所述份为质量份。
9.一种如权利要求1-2任一所述的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革或权利要求3-8任一所述的无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革制备方法制成的合成革的应用，其特征在于，所述无溶剂型聚乳酸生物基聚氨酯合成革能够用于汽车产品、沙发、按摩椅和服装。
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