水性非离子聚氨酯粘合剂在合成革涂层中的制备和应用要点

水性非离子聚氨酯粘合剂在合成革涂层中的制备和应用

摘要：以PTMEG2000和H12MDI为合成水性聚氨酯的主要原材料，并在在水性聚氨酯中引入了非离子链段，降低了羧酸型亲水性扩链剂的使用量，并且还探讨了交联剂和中和度对胶膜的耐水性和耐溶剂性的影响，从而使水性非离子聚氨酯粘合剂在合成革应用中具备良好的耐水性和耐溶剂性。

关键词：水性非离子聚氨酯粘合剂；三羟甲基丙烷单聚乙氧基甲醚；耐水；耐溶剂；水性合成革涂层

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前言

传统的PU合成革生产中，均采用含有甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮（MEK）、乙酸、乙酯和二甲基甲酰胺（DMF）等有机溶剂的PU树脂作为生产革品的基层和面层，这些溶剂，毒副作用大，不仅造成环境污染，危害身体，而且易燃易爆，极易引发火灾等事故。从源头上杜绝污染，对于PU革行业来说是势在必行。

水性生态合成革加工采用水性聚氨酯树脂代替溶剂型树脂为原料，通过制革生产线制得革成品。水性树脂不含有毒的有机化学溶剂，生产过程中挥发出来的气体是水蒸气，对人体、环境无危害，极大地降低了环境污染的治理费用。另外，采用水性树脂生产的合成革成品中没有任何毒性物残留，完全可以达到合成革环保的高要求。水性树脂具有耐水性、耐溶剂性、耐磨性、耐刮性、耐皱折性，透湿、透气性能，及与真皮一样的手感。相对于传统的溶剂型合成革，水性生态革是真正意义上的高科技环保产品。

用于合成革的水性聚氨酯粘合剂必须具有优良的耐水性，其膜放在水中，应具备永不变形、永不泛白变性的性能。合成革的耐水性要比耐溶剂性更为重要.因为合成革制品总会接触到雨水或水性物质.如果水性PU膜遇水变会泛白,物理性能下降,那么,就很难达到实际消费指标.而且,大部分合成革都要进行水揉纹,如果耐水性达不到要求,就揉不出饱满的花纹,严重时还会出现破皮现象。

本实验尝试在水性聚氨酯中引入非离子链段，降低羧酸型亲水性扩链剂的使用量，并且选择合适的多元醇和异氰酸酯的组合，从而使水性聚氨酯粘合剂具有良好的耐水性和耐溶剂性。

1 实验部分

1.1主要原料

序号名称产地

1 四氢呋喃醚二醇日本三菱

2 氢化苯基甲烷二异氰酸酯德国德固赛

3 辛酸亚锡北京化工三厂

4 三羟甲基丙烷单聚乙氧基甲醚代理进口

5 二羟甲基丙酸江西南城红都化工

6 三羟甲基丙烷代理进口

7 N-甲基吡咯烷酮山东长信化学

8 丙酮北京东方

9 二甲氨基乙醇德国巴斯夫

10 去离子水

11 异佛尔酮二胺德国德固赛

1.2水性非离子聚氨酯粘合剂的制备

将真空脱水后的聚酯二元醇和异氰酸酯加入反应容器中，在机械搅拌下，温度85-90℃，反应1-2小时。降低反应体系温度至50-75℃，加入非离子扩链剂三羟甲基丙烷单聚乙氧基甲醚，亲水性扩链剂二羟甲基丙酸，交联剂三羟甲基丙烷，催化剂辛酸亚锡，在机械搅拌下，温度75-85℃反应2-3小时，在此过程中视粘度加入适量N-甲基吡咯烷酮降低粘度，待反应生成的预聚体中异氰酸酯基团（-NCO）含量不再变化时，加入适量丙酮降粘，降温到45℃，在高剪切力下加入水，进行乳化，最后加入胺扩链剂异佛尔酮二胺，加入时间为5-10分钟进行分散，得到蓝光半透明或乳白兰光的水性非离子聚氨酯粘合剂。

1.3性能测试

1.3.1红外光谱分析

采用红外光谱仪，对水性非离子聚氨酯粘合剂的结构进行表征。

1.3.2粒径的测定

乳液粒径采用光散射法进行测试。

1.3.3胶膜的制备

用水平尺将可调水平台调至水平，把洗干净的模板置于水平台上。将试样（75±5）g 倒在模板上，并使其分布均匀，室温干燥。当乳液成膜外观呈透明状时，放入干燥箱，温度升至60℃～62℃，干燥4h。再将温度升至90℃～92℃，继续干燥2h，待模板冷却后，将膜轻轻放下，放入干燥器中备用。

1.3.4胶膜力学性能的测定

将胶膜用裁刀裁成长为40mm、宽为7mm哑铃状,用DL-电子拉力实验机测试,拉伸速度为500mm/min。

1.3.4胶膜耐水性的测定

将胶膜裁成2㎝×2㎝的正方形，测定样品质量（M1),浸泡在25℃左右的蒸馏水中，24h 后取出，用滤纸快速擦干表面，立即称取质量（M2)，按下式计算吸水率。

W1= M2-M1/ M1×100

1.3.5胶膜耐碱性的测定

将胶膜裁成2㎝×2㎝的正方形，测定样品质量（M1),浸泡在25℃左右的10%NaOH溶液中，24h后取出，用滤纸快速擦干表面，立即称取质量（M2)，按下式计算耐碱率。

W2= M2-M1/ M1×100

1.3.5胶膜耐溶剂性的测定

将胶膜裁成2㎝×2㎝的正方形，测定样品质量（M1),在体积分数为50％的甲苯溶液中浸泡24h后取出，用滤纸快速擦干表面，立即称取质量（M2)，按下式计算耐溶剂率。

W3= M2-M1/ M1×100

1.3.6胶膜耐黄变紫外光的测定

裁剪胶膜一半用于比照对色，另一半用于检测，采用荧光紫外灯为光源，通过模拟自然阳光中的紫外辐射，对材料进行加速耐候性试验，以获得胶膜耐黄变的结果。

1.3.7乳液耐Ca2+的测定

取25g乳液加入到100g0.5%氯化钙溶液中，搅匀静置24小时，不破乳、不分层、不凝胶即表示钙离子稳定性通过。

2水性非离子聚氨酯粘合剂在合成革中的应用

2.1表1是水性非离子聚氨酯粘合剂与溶剂型聚氨酯产品的理化检测指标对比。

表1

产品水性非离子聚氨酯粘合剂溶剂II液型聚氨酯固含量（%）35 45

PH值7.6

硬度（邵氏A）33 35

拉伸强度(Mpa) 6.2 6.0

断裂伸长率（%）760 700

粘度（mpa.s）3000 3000

薄膜吸水率（%） 4.5 4.5 薄膜在10%NaOH溶液中

吸水率（%）

由表1可知水性非离子聚氨酯粘合剂与溶剂型聚氨酯相比，在物理性能上与溶剂型聚氨酯的性能相仿。

2.2表2是水性非离子聚氨酯粘合剂与溶剂II液型聚氨酯产品在合成革离型纸干法移膜中作为粘合剂在不同的条件下应用的结果对比。