CN115612057A - 常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚氨酯弹性体技术领域，具体涉及常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体及其制备方法。所述聚氨酯弹性体包括A组分和B组分，其中A组分包括扩链剂、聚酯多元醇、抗氧化剂和催化剂；B组分为以聚酯多元醇和二异氰酸酯为原料，反应得到的异氰酸根质量含量为6～8%的预聚物。本发明制备的聚氨酯弹性体不含溶剂，在使用时常温固着，具有硬度90A以上，拉伸强度30MPa以上，伸长率500%以上，撕裂强度100kN/m以上的力学性能。

Description

常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯弹性体技术领域，具体涉及常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体及其制备方法。
背景技术
拉链是常用的日常用品，其中拉链封边一般需要复合塑料材料涂层，以对面料起到良好的支撑作用。常见的面料涂层是利用有机溶剂或水将所需要的涂层胶粒（例如聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯等）溶解成流涎状，再以某种方式（例如圆网、刮刀、滚筒等）均匀涂在面料表面，最后经过高温固着，在面料表面形成一层均匀的覆盖胶料。
目前，为保证面料涂层厚度均匀，现有的拉链封边涂层材料大多采用溶剂对涂层胶粒进行溶解并通过高温进行固着。该涂层材料在使用过程中，一方面溶剂的使用、尤其是有机溶剂的使用会带来环保问题；另一方面高温固着能耗较大，且不利于材料的涂布操作。因此，需要研究一种能够实现无溶剂常温固着的拉链封边涂层材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体，体系中不含溶剂，在使用时为常温固着，与基材粘合效果好，用于涂层布料中起到良好的支撑作用，且力学性能优异，本发明还提供其简单易行的制备方法。
本发明所述的常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体，包括A组分和B组分，所述A组分包含以下质量百分含量的原料：
扩链剂 70～90%，
聚酯多元醇 9～29%，
抗氧化剂 0.5～1%，
催化剂 0～0.5%；
B组分包含以下质量百分含量的原料：
聚酯多元醇 63.9～72.3%，
二异氰酸酯 27.7～36.1%。
所述B组分的异氰酸根含量为6～8wt.%。
所述聚酯多元醇的数均分子量为1000～2500，官能度为2；优选PE-2515、PE-3322、PE-2325中的一种或多种，由山东一诺威聚氨酯股份有限公司生产。
所述扩链剂为胺类扩链剂；优选为YKlink 740M、P-250、DMEDA、DETDA中的一种或多种，由苏州湘园新材料股份有限公司生产。
所述抗氧化剂为UV-531、UV-02、UV-01、1010、1076中的一种或多种。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。
所述催化剂为E01、E02、CUCAT-DG01、CUCAT-DG02中的一种或多种，由广州优润合成材料有限公司生产。
本发明所述的常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分：将扩链剂和聚酯多元醇混合，真空脱水至水分含量小于0.05wt.%，再加入抗氧化剂和催化剂，搅拌均匀，得到A组分；
（2）B组分：将聚酯多元醇和二异氰酸酯混合反应，得到B组分；
（3）使用时，在30～40℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:（24～38）混合，均匀涂布在拉链封边布料上，经5～6min成型后，将布料收起放置10～16h，得到常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体。
步骤（1）中，真空脱水温度为100～110℃。
步骤（2）中，反应温度为80～100℃，反应时间为3～12h。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明制备的聚氨酯弹性体为浇注型弹性体，体系中不含有溶剂，符合环保要求，制备的聚氨酯弹性体用于涂层布料中，硬度达到90A以上，拉伸强度达到30MPa以上，伸长率达到500%以上，撕裂强度达到100kN/m以上，起到良好的支撑作用；
（2）本发明制备的聚氨酯弹性体为常温固着，在使用时无需进行加热，提高了下游产品的生产效率，降低了使用能耗，且制备工艺简单合理，易于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例中所使用的原料，如无特别说明，均为市售常规原料；实施例中所使用的工艺方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例所用部分原料说明如下：
PE-2515：数均分子量1500，官能度为2，山东一诺威聚氨酯股份有限公司；
PE-3322：数均分子量2200，官能度为2，山东一诺威聚氨酯股份有限公司；
PE-2325：数均分子量2000，官能度为2，山东一诺威聚氨酯股份有限公司；
IPDI：异佛尔酮二异氰酸酯，万华化学集团股份有限公司；
HMDI：4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯，万华化学集团股份有限公司；
抗氧化剂1076：巴斯夫股份公司；
抗氧化剂UV-531：巴斯夫股份公司；
DETDA：二乙基甲苯二胺，湖北科沃德化工有限公司；
YKlink 740M：扩链剂，苏州湘园新材料股份有限公司；
E01、E02、CUCAT-DG01、CUCAT-DG02：复合催化剂，广州优润合成材料有限公司。
实施例1
一种常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分：以质量百分比计，将70%的YKlink 740M和29%的PE2515混合，在105℃、-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05wt.%，随后降温到55℃，加入0.5%的抗氧化剂1076和0.5%的E02，充分搅拌均匀后，得到A组分；
（2）B组分：以质量百分比计，将72.3%的PE-3322和27.7%的HMDI混合，在90℃温度下反应3h，得到异氰酸根含量为6wt.%的预聚物，即B组分；
（3）使用时，在35℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:28混合，均匀涂布在拉链封边布料上，经6min成型后，将布料收起放置10h，得到常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体。
此外，在35℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:28混合均匀，迅速浇注入35℃模具中，记录固化时间和表干时间及熟化后力学性能。
实施例2
一种常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分：以质量百分比计，将70%的YKlink 740M和29%的PE2515混合，在100℃、-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05wt.%，随后降温到60℃，加入0.5%的抗氧化剂1076和0.5%的E01，充分搅拌均匀后，得到A组分；
（2）B组分：以质量百分比计，将63.9%的PE-3322和36.1%的HMDI混合，在80℃温度下反应6h，得到异氰酸根含量为8wt.%的预聚物，即B组分；
（3）使用时，在40℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:38混合，均匀涂布在拉链封边布料上，经6min成型后，将布料收起放置16h，得到常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体。
此外，在40℃温度下，将A组分和B组分按质量比100: 38混合均匀，迅速浇注入40℃模具中，记录固化时间和表干时间及熟化后力学性能。
实施例3
一种常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分：以质量百分比计，将89.7%的YKlink 740M和9%的PE2515混合，在110℃、-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05wt.%，随后降温到55℃，加入0.5%的抗氧化剂1076、0.5%抗氧化剂UV-531和0.3%的CUCAT-DG01，充分搅拌均匀后，得到A组分；
（2）B组分：以质量百分比计，将72.3%的PE-2325和27.7%的HMDI混合，在100℃温度下反应3h，得到异氰酸根含量为6wt.%的预聚物，即B组分；
（3）使用时，在30℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:24混合，均匀涂布在拉链封边布料上，经5min成型后，将布料收起放置16h，得到常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体。
此外，在30℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:24混合均匀，迅速浇注入30℃模具中，记录固化时间和表干时间及熟化后力学性能。
实施例4
一种常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分：以质量百分比计，将89.5%的YKlink 740M和9.5%的PE2515混合，在105℃、-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05wt.%，随后降温到55℃，加入0.5%抗氧化剂UV-531和0.5%的CUCAT-DG02，充分搅拌均匀后，得到A组分；
（2）B组分：以质量百分比计，将63.9%的PE-2515和36.1%的HMDI混合，在90℃温度下反应5h，得到异氰酸根含量为8wt.%的预聚物，即B组分；
（3）使用时，在35℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:32混合，均匀涂布在拉链封边布料上，经5min成型后，将布料收起放置10h，得到常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体。
此外，在35℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:32混合均匀，迅速浇注入35℃模具中，记录固化时间和表干时间及熟化后力学性能。
实施例5
一种常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分：以质量百分比计，将80%的YKlink 740M和19.5%的PE2515混合，在100℃、-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05wt.%，随后降温到50℃，加入0.5%的抗氧化剂1076，充分搅拌均匀后，得到A组分；
（2）B组分：以质量百分比计，将13.9%的PE-3322、55.5%的PE-2515、15.3%的HMDI、15.3%的IPDI混合，在90℃温度下反应12h，得到异氰酸根含量为7wt.%的预聚物，即B组分；
（3）使用时，在35℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:30混合，均匀涂布在拉链封边布料上，经5.5min成型后，将布料收起放置10h，得到常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体。
此外，在35℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:30混合均匀，迅速浇注入35℃模具中，记录固化时间和表干时间及熟化后力学性能。
对比例1
本对比采用市售PU涂层胶母粒（Pearlbond TPU 104，美国路博润），将市售PU涂层胶母粒和溶剂按质量比90:10进行溶解，溶解完全后，迅速浇注入35℃模具中，记录固化时间和表干时间及熟化后力学性能。
对比例2
本对比采用市售PU涂层胶母粒（Pearlbond TPU 104，美国路博润），将市售PU涂层胶母粒和溶剂按质量比90:10进行溶解，溶解完全后，迅速浇注入35℃模具中，然后将模具放置在120℃烘箱中，记录固化时间和表干时间及熟化后力学性能。
对比例3
本对比例将实施例1中的聚酯多元醇PE2515替换为聚醚多元醇PPG2000，制备方法包括以下步骤：
（1）A组分：以质量百分比计，将70%的YKlink 740M和29%的PPG2000混合，在105℃、-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05wt.%，随后降温到55℃，加入0.5%的抗氧化剂1076和0.5%的E02，充分搅拌均匀后，得到A组分；
（2）B组分：以质量百分比计，将72.3%的PPG2000和27.7%的HMDI混合，在90℃温度下反应3h，得到异氰酸根含量为6wt.%的预聚物，即B组分；
（3）使用时，在35℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:28混合，均匀涂布在拉链封边布料上，经6min成型后，将布料收起放置10h，得到聚氨酯弹性体。
此外，在35℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:28混合均匀，迅速浇注入35℃模具中，记录固化时间和表干时间及熟化后力学性能。
对比例4
本对比例将实施例1中的胺类扩链剂YKlink 740M替换为醇类扩链剂1,4-丁二醇，制备方法包括以下步骤：
（1）A组分：以质量百分比计，将17%的1,4-丁二醇和82%的PE2515混合，在105℃、-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05wt.%，随后降温到55℃，加入0.5%的抗氧化剂1076和0.5%的E02，充分搅拌均匀后，得到A组分；
（2）B组分：以质量百分比计，将72.3%的PE2515和27.7%的HMDI混合，在90℃温度下反应3h，得到异氰酸根含量为6wt.%的预聚物，即B组分；
（3）使用时，在35℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:28混合，均匀涂布在拉链封边布料上，经9min成型后，将布料收起放置10h，得到聚氨酯弹性体。
此外，在35℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:28混合均匀，迅速浇注入35℃模具中，记录固化时间和表干时间及熟化后力学性能。
将各实施例和对比例制备的产品进行性能测试，其中硬度按照GB/T 531.1-2008标准检测，拉伸强度、伸长率和撕裂强度按照GB/T 528-2009标准检测，粘度按照GB/T2794-1995标准进行检测，固化时间和表干时间使用秒表进行检测。
测试结果如表1所示。
表1 性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由表1的结果可知，对比例1与实施例1相比较力学性能基本一致，但含有溶剂的对比例1在不加热条件下固化和表干时间远长于实施例1；对比例2和实施例1比较力学性能基本一致，固化时间和表干时间基本一致，说明本产品能够达到含溶剂涂层料的工艺性能；对比例3与实施例1对比可以看出工艺性能基本一致，但使用聚醚多元醇后力学性能下降明显；对比例4与实施例1比较，力学性能和工艺性能均有大幅度下降。
通过实施例和对比例对比分析，本发明的产品能够替代现有常规涂层面料胶水产品，具有不含溶剂，不需要经过烘箱固着，常温操作，操作性能优异的优势。

Claims (10)

1.一种常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体，包括A组分和B组分，其特征在于，所述A组分包含以下质量百分含量的原料：
扩链剂 70～90%，
聚酯多元醇 9～29%，
抗氧化剂 0.5～1%，
催化剂 0～0.5%；
B组分包含以下质量百分含量的原料：
聚酯多元醇 63.9～72.3%，
二异氰酸酯 27.7～36.1%。
2.根据权利要求1所述的常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体，其特征在于：所述B组分的异氰酸根含量为6～8wt.%。
3.根据权利要求1所述的常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体，其特征在于：所述聚酯多元醇的数均分子量为1000～2500，官能度为2。
4.根据权利要求1所述的常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体，其特征在于：所述扩链剂为胺类扩链剂。
5.根据权利要求1所述的常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体，其特征在于：所述抗氧化剂为UV-531、UV-02、UV-01、1010、1076中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体，其特征在于：所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体，其特征在于：所述催化剂为E01、E02、CUCAT-DG01、CUCAT-DG02中的一种或多种。
8.一种权利要求1-7任一项所述的常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）A组分：将扩链剂和聚酯多元醇混合，真空脱水至水分含量小于0.05wt.%，再加入抗氧化剂和催化剂，搅拌均匀，得到A组分；
（2）B组分：将聚酯多元醇和二异氰酸酯混合反应，得到B组分；
（3）使用时，在30～40℃温度下，将A组分和B组分按质量比100:（24～38）混合，均匀涂布在拉链封边布料上，经5～6min成型后，将布料收起放置10～16h，得到常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体。
9.根据权利要求8所述的常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，真空脱水温度为100～110℃。
10.根据权利要求8所述的常温拉链封边涂层用聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，反应温度为80～100℃，反应时间为3～12h。
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