CN115787316A - 一种高性能无折痕聚氨酯合成革及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能无折痕聚氨酯合成革及其制备方法和应用，本发明通过使用水性喷涂浆料对基布进行喷涂填充处理，改变其原有基材的柔软度，控制起毛长度，使其继承了超纤材料柔软、舒适、真皮质感强的基础上，弥补了其自身存在透气差、抗褶皱性能弱的缺陷，使其具有优异的透气性、柔软质感、无折痕、轻量化等特点；再通过在中间层和粘结层中使用特定性质的聚氨酯材料，制备了一种应用于运动鞋的高强度无折痕聚氨酯合成革材料。该材料在常温下80万次曲挠，‑20℃下20万次曲挠的测试下依旧保持完好的表面效果，具有优异的耐磨、耐曲挠性能，不易变形损坏，可满足运动鞋市场对聚氨酯合成革产品优异功能性以及高强度物理性能的要求。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种鞋用“高性能无折痕聚氨酯合成革”材料，具体涉及一种高性能无折痕聚氨酯合成革及其制备方法和应用。
背景技术
传统的聚氨酯合成革，在外观上手感僵硬，舒适度差，制成运动鞋经过一段时间的运动后出现无法恢复的折痕，影响其美观与舒适度；在物理性能上由于耐磨、耐用性差，在使用条件苛刻时，尤其是在冬季低温环境下，长期运动曲折处容易出现裂痕、磨破等问题，且无法修复。传统的超纤和真皮材料又无法满足运动鞋透气、轻薄舒适等要求。因此市场上缺乏一种既能确保其耐磨、耐曲折维持鞋面无折痕外观的功能性，又能提供消费者舒适、轻薄、透气的舒适体验的材料。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高性能无折痕聚氨酯合成革及其制备方法和应用，本发明通过对传统聚氨酯合成革进行改造，在保留超纤材料柔软、舒适的基础上，具有优异的抗褶皱、无折痕、透气、轻量化等特点，同时在常温下80万次曲挠，-20℃下20万次曲挠的测试下依旧保持完好的表面效果，使其具有优秀的耐磨、耐曲绕性能，不易变形损坏，可以满足运动鞋市场对传统聚氨酯合成革产品功能鞋以及高强度物理性能的要求。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个目的是提供一种高性能无折痕聚氨酯合成革，其从上到下依次包括面层、第一中间层、第二中间层、粘接层和改性基布；其中：
所述面层由以下组分按重量份组成的面层浆料制备而成：聚氨酯树脂10～120份，N,N-二甲基甲酰胺50～80份，流平剂0.25～0.45份，色浆5～15份；
所述第一中间层由以下组分按重量份组成的第一中间层浆料制备而成：聚氨酯树脂80～130份，N,N-二甲基甲酰胺40～60份，色浆5～15份；
所述第二中间层由以下组分按重量份组成的第二中间层浆料制备而成：嵌段式聚醚型聚氨酯90～130份，N,N-二甲基甲酰胺30～50份；所述嵌段式聚醚型聚氨酯的合成方法为：以聚乙二醇和环氧树脂为原料，在80-100℃温度中进行聚合反应4～6h制备获得；
所述粘接层由以下组分按重量份组成的粘接层浆料制备而成：聚酯多元醇90～100份，异氰酸预聚体80～90份；聚酯多元醇和异氰酸预聚体能迅速发生交联反应产生高粘性固化形成粘接层；本发明粘结层不含有机溶剂，具有无溶剂环保优势。
所述改性基布的表面喷涂有水性喷涂填料，所述水性喷涂填料由以下组分按重量份组成的水性喷涂浆料制备而成：水性聚氨酯20-30份，纸浆粉10-12份，水70-90份，柔软剂3份。进一步优选的，所述水性喷涂浆料中水性聚氨酯为XCWB-6313，XCWB-6313为二元异氰酸与二元醇反应获得的线性高分子聚合物水性乳化液；纸浆粉为超细纸浆粉，其经过400目筛选通过率大于90％，所述柔软剂为LK-156；喷涂方法是通过大孔径喷涂工艺利用水性喷涂浆料对基布进行喷涂填充处理，使得浆料可控均匀填充到基布起毛面的空隙里，降低其孔隙率。
本发明的第二个目的是提供上述所述的高性能无折痕聚氨酯合成革的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯、水、纸浆粉、柔软剂混合后得到水性喷涂浆料，利用水性喷涂浆料对基布进行喷涂填充处理，在130℃-140℃温度中干燥后得到改性基布；
(2)将面层浆料涂覆于离型纸表面，干燥后制得面层；优选的，所述面层浆料涂覆的刀头间隙为14～16丝，干燥的温度为110℃～120℃；
(3)在步骤(2)中的面层表面涂覆第一中间层浆料，干燥后得到第一中间层；优选的，所述第一中间层浆料涂覆的刀头间隙为23～25丝，干燥的温度为130～135℃；
(4)在步骤(3)中的第一中间层表面涂覆第二中间层浆料，干燥后得到第二中间层；优选的，所述第二中间层浆料涂覆的刀头间隙为25～28丝，干燥的温度为80℃～120℃。
(5)在步骤(4)中的第二中间层表面涂覆粘接层浆料形成粘结层，并将步骤(1)制得的改性基布贴合在粘接层上，经加热烘干、常温下自然熟化后，得到聚氨酯合成革材料。优选的，所述粘接层浆料涂覆的刀头间隙为15～18丝，干燥的温度为135℃～140℃。
本发明的第三个目的是提供如第一个目的中所述的高性能无折痕聚氨酯合成革作为原料在制备运动鞋中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明配制的水性喷涂浆料中含有水性聚氨酯XCWB-6313和超细纸浆粉，通过大孔径喷涂工艺利用水性喷涂浆料对基布进行喷涂填充处理，使得浆料可控均匀填充到基布起毛面的空隙里，降低其孔隙率；同时由于纸浆粉中超细纤维的填充，赋予了基布柔软细腻的手感；本发明中均匀可控性的填充降低了喷涂浆料与基布之间的表面张力，增加了基布与喷涂浆料间的亲和力，使得成品具有柔软的手感及耐折、耐屈挠等特性。
2、本发明利用嵌段式聚醚型树脂作为第二中间层树脂反应原料，结构上聚醚型树脂本身亲水性好，回弹性好；利用聚醚型HO—OH长链，先生成预聚体，再经反应而得到聚醚型嵌段的聚氨酯，得到具有形状记忆功能的线性多嵌段聚氨酯，大大提高了合成革革材料的柔韧性，使其具备曲折后的自我修复的功能，表现为无折痕性的外观效果。
3、本发明利用聚酯多元醇、异氰酸预聚体确定最优比迅速发生交联反应产生高粘性固化形成粘接层，并作为特定树脂与第二中间层中的嵌段式聚醚型聚氨酯形成高强度的粘结，显著提高了最终产品的耐曲绕强度。此外，聚酯多元醇、异氰酸预聚体反应形成的高分子弹性体材料还具有微发泡性能特点，湿法处理后的基布在贴面后保留并一定程度上提高了基布基材的轻薄、透气性能，使得最终的合成革材料具有优异的透气性同时实现了轻量化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
此外，以下实施例中的制备过程中如无特别说明的，均为本领域现有技术中的常规手段，因此，不再详细赘述；以下实施方式中的份数均指重量份数。
下列实施例中使用的嵌段式聚醚型聚氨酯的合成方法如下：将聚乙二醇(上海嘉辰化工)和CYD-128环氧树脂(上海树脂厂)按1:2的质量比例混合后，加入三氟化硼作为催化剂，在反应釜中控制温度在90℃左右反应5.5h获得。
研究发现，粘接层浆料中聚酯多元醇、异氰酸预聚体的配比对最终产品的剥离强度具有影响，在配置粘结层浆料时，分别将聚酯多元醇：异氰酸预聚体以1:1、10:9、10:8、10:7、10:6、10:5的重量比进行混合，经过剥离强度测试，发现当聚酯多元醇：异氰酸预聚比值为10:9时，所获得的产品的性能最优。当这两个物质用量大于或小于10:9时，所获得的产品的剥离强度均为出现不同程度的下将，因此，下列实施例中将聚酯多元醇：异氰酸预聚比值控制为10:9。
实施例1
本实施例中面层浆料、第一中间层浆料、第二中间层浆料、粘接层浆料及改性基布处理用喷涂浆料的所用组份、组份用量和组份的厂家来源如表1所示。
表1
本实施例中的高性能无折痕聚氨酯合成革的制备方法如下：
a、将0.8mm平绒布用水性喷涂料进行喷涂处理，车速8m/min，烘箱设定温度115℃得到改性基布；
b、将面层浆料涂覆于离型纸表面，刀头涂覆间隙为15丝，置于120℃加热烘干，形成聚氨酯面层涂层；
c、将第一中间层浆料涂覆于面层表面，刀头涂覆间隙为25丝，置于130℃加热烘干，形成第一中间层；
d、将第二中间层浆料浆料涂覆于第一中间层表面，刀头涂覆间隙为28丝，置于110℃加热烘干，形成第二中间层；
e、将粘接层浆料用真空机进行脱泡处理，脱泡后的粘接层浆料涂覆于第二中间层表面，并将改性基布贴合在粘接层上，刀头涂覆间隙为15丝，置于140℃加热烘干，并常温下自然熟化40min，制得聚氨酯合成革材料。
实施例2
本实施例中面层浆料、第一中间层浆料、第二中间层浆料、粘接层浆料及改性基布处理用喷涂浆料的所用组份、组份用量和组份的厂家来源如表2所示。
表2
本实施例中的高性能无折痕聚氨酯合成革制备过程如下：
a、将0.8mm平绒布用水性喷涂料进行喷涂处理，车速10m/min，烘箱设定温度125℃得到改性基布；
b、将面层浆料涂覆于离型纸表面，刀头涂覆间隙为15丝，置于120℃加热烘干，形成聚氨酯面层；
c、将第一中间层浆料涂覆于面层表面，刀头涂覆间隙为25丝，置于130℃加热烘干，形成第一中间层；
d、将第二中间层浆料涂覆于第一中间层表面，刀头涂覆间隙为28丝，置于110℃加热烘干，形成第二中间层；
e、将聚氨酯粘接层浆料用真空机进行脱泡处理，脱泡后的聚氨酯粘接层浆料涂覆第二中间层表面，并将改性基布贴合在粘接层上，刀头涂覆间隙为15丝，置于135℃加热烘干，并常温下自然熟化30min，制得聚氨酯合成革材料。
实施例3
本实施例中面层浆料、第一中间层浆料、第二中间层浆料、粘接层浆料及改性基布处理用喷涂浆料的所用组份、组份用量和组份的厂家来源如表3所示。
表3
本实施例中的高性能无折痕聚氨酯合成革制备过程如下：
a、将0.8mm平绒布用水性喷涂料进行喷涂处理，车速12m/min，烘箱设定温度135℃得到改性基布；
b、将面层浆料涂覆于离型纸表面，刀头涂覆间隙为15丝，置于120℃加热烘干，形成聚氨酯面层；
c、将第一中间层浆料涂覆于面层表面，刀头涂覆间隙为25丝，置于130℃加热烘干，形成第一中间层；
d、将第二中间层浆料涂覆于第一中间层表面，刀头涂覆间隙为28丝，置于110℃加热烘干，形成第二中间层；
e、将聚氨酯粘接层浆料用真空机进行脱泡处理，脱泡后的聚氨酯粘接层浆料涂覆第二中间层表面，并将改性基布贴合在粘接层上，刀头涂覆间隙为15丝，置于150℃加热烘干，并常温下自然熟化30min，制得聚氨酯合成革材料。
对比例1
本实施例中面层浆料、第一中间层浆料、第二中间层浆料、粘接层浆料的所用组份、组份用量和组份的厂家来源如表4所示。
表4
本实施例中的高性能无折痕聚氨酯合成革制备过程如下：
a、将面层浆料涂覆于离型纸表面，刀头涂覆间隙为15丝，置于120℃加热烘干，形成聚氨酯面层；
b、将第一中间层浆料涂覆于面层表面，刀头涂覆间隙为25丝，置于130℃加热烘干，形成第一中间层；
c、将第二中间层浆料涂覆于第一中间层表面，刀头涂覆间隙为28丝，置于110℃加热烘干，形成第二中间层；
d、将聚氨酯粘接层浆料用真空机进行脱泡处理，脱泡后的聚氨酯粘接层浆料涂覆第二中间层表面，并将改性基布贴合在粘接层上，刀头涂覆间隙为15丝，置于140℃加热烘干，并常温下自然熟化40min，得到最终产品。
对比例2
本实施例中面层浆料、第一中间层浆料、第二中间层浆料、粘接层浆料及改性基布处理用喷涂浆料的所用组份、组份用量和组份的厂家来源如表5所示。
表5
本实施例中的高性能无折痕聚氨酯合成革制备过程如下：
a、将0.8mm平绒布用水性喷涂料进行喷涂处理，车速8m/min，烘箱设定温度115℃得到改性基布；
b、将面层浆料涂覆于离型纸表面，刀头涂覆间隙为15丝，置于120℃加热烘干，形成聚氨酯面层；
c、将第一中间层浆料涂覆于面层表面，刀头涂覆间隙为25丝，置于130℃加热烘干，形成第一中间层；
d、将第二中间层浆料涂覆于第一中间层表面，刀头涂覆间隙为28丝，置于110℃加热烘干，形成第二中间层；
e、将聚氨酯粘接层浆料用真空机进行脱泡处理，脱泡后的聚氨酯粘接层浆料涂覆第二中间层表面，并将改性基布贴合在粘接层上，刀头涂覆间隙为15丝，置于140℃加热烘干，并常温下自然熟化40min，得到最终产品。
对比例3
本实施例中面层浆料、第一中间层浆料、第二中间层浆料、粘接层浆料及改性基布处理用喷涂浆料的所用组份、组份用量和组份的厂家来源如表6所示。
表6
本实施例中的高性能无折痕聚氨酯合成革制备过程如下：
a、将0.8mm平绒布用水性喷涂料进行喷涂处理，车速8m/min，烘箱设定温度115℃得到改性基布；
b、将面层浆料涂覆于离型纸表面，刀头涂覆间隙为15丝，置于120℃加热烘干，形成聚氨酯面层；
c、将第一中间层浆料涂覆于面层表面，刀头涂覆间隙为25丝，置于130℃加热烘干，形成第一中间层；
d、将第二中间层浆料涂覆于第一中间层表面，刀头涂覆间隙为28丝，置于110℃加热烘干，形成第二中间层；
e、将聚氨酯粘接层浆料涂覆第二中间层表面，并将预处理后的合成革基布贴合在粘接层上，刀头涂覆间隙为15丝，置于140℃加热烘干，得到最终产品。
对比例4
本实施例中面层浆料、第一中间层浆料、第二中间层浆料、粘接层浆料的所用组份、组份用量和组份的厂家来源如表7所示。
表7
本实施例中的高性能无折痕聚氨酯合成革制备过程如下：
a、将面层浆料涂覆于离型纸表面，刀头涂覆间隙为15丝，置于120℃加热烘干，形成聚氨酯面层；
b、将第一中间层浆料涂覆于面层表面，刀头涂覆间隙为25丝，置于130℃加热烘干，形成第一中间层；
c、将第二中间层浆料涂覆于第一中间层表面，刀头涂覆间隙为28丝，置于110℃加热烘干，形成第二中间层；
d、将聚氨酯粘接层浆料涂覆第二中间层表面，并将正常基布贴合在粘接层上，刀头涂覆间隙为15丝，置于130℃加热烘干，制得最终成品。
将实施例1～3以及对比例1～4中制得的高性能无折痕聚氨酯合成革的相关性能进行相关测试，测试结果见表8：
表8
由表8测试结果可知，实施例1～3中制得高分子聚氨酯合成革与正常合成革对比说明，聚氨酯合成革产品通过改性基布、第二中间层中使用嵌段式的聚醚型树脂中间层以及结合无溶剂粘接层工艺，使其具有传统合成革无法实现的高耐磨、耐曲绕性能、不易变形损坏，且具有优异的抗褶皱、无折痕、透气、轻量化等特点，同时手感更加柔软，使用感觉更加舒适，可以满足运动鞋市场对传统聚氨酯合成革产品功能鞋以及高强度物理性能的要求
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。
Claims (10)
1.一种高性能无折痕聚氨酯合成革，其特征在于：从上到下依次包括面层、第一中间层、第二中间层、粘接层和改性基布；其中：
所述第二中间层由以下组分按重量份组成的第二中间层浆料制备而成：嵌段式聚醚型聚氨酯90～130份，N,N-二甲基甲酰胺30～50份；所述嵌段式聚醚型聚氨酯的合成方法为：以聚乙二醇和环氧树脂为原料，在80-100℃温度中进行聚合反应制备获得；
所述粘接层由以下组分按重量份组成的粘接层浆料制备而成：聚酯多元醇90～100份，异氰酸预聚体80～90份；
所述改性基布的表面喷涂有水性喷涂填料，所述水性喷涂填料由以下组分按重量份组成的水性喷涂浆料制备而成：水性聚氨酯20-30份，纸浆粉10-12份，水70-90份，柔软剂3份。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯合成革材料，其特征在于：所述面层由以下组分按重量份组成的面层浆料制备而成：
3.根据权利要求1所述的聚氨酯合成革材料，其特征在于：所述第一中间层由以下组分按重量份组成的第一中间层浆料制备而成：
聚氨酯树脂 80～130份，
N,N-二甲基甲酰胺 40～60份，
色浆 5～15份。
4.如权利要求1至3任一项所述的聚氨酯合成革材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯、水、纸浆粉、柔软剂混合后得到水性喷涂浆料，利用水性喷涂浆料对基布进行喷涂填充处理，干燥后得到改性基布；
(2)将面层浆料涂覆于离型纸表面，干燥后制得面层；
(3)在步骤(2)中的面层表面涂覆第一中间层浆料，干燥后得到第一中间层；
(4)在步骤(3)中的第一中间层表面涂覆第二中间层浆料，干燥后得到第二中间层；
(5)在步骤(4)中的第二中间层表面涂覆粘接层浆料形成粘结层，并将步骤(1)制得的改性基布贴合在粘接层上，经加热烘干、常温下自然熟化后，得到聚氨酯合成革材料。
5.根据权利要求4所述的高性能无折痕聚氨酯合成革的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述干燥的温度为130℃-140℃。
6.根据权利要求4所述的高性能无折痕聚氨酯合成革的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述面层浆料涂覆的刀头间隙为14～16丝，干燥的温度为110℃～120℃。
7.根据权利要求4所述的高性能无折痕聚氨酯合成革的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述第一中间层浆料涂覆的刀头间隙为23～25丝，干燥的温度为130～135℃。
8.根据权利要求4所述的高性能无折痕聚氨酯合成革的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述第二中间层浆料涂覆的刀头间隙为25～28丝，干燥的温度为80℃～120℃。
9.根据权利要求4所述的高性能无折痕聚氨酯合成革的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述粘接层浆料涂覆的刀头间隙为15～18丝，干燥的温度为135℃～140℃。
10.如权利要求1至3任一项所述的高性能无折痕聚氨酯合成革作为原料在制备运动鞋中的应用。
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