PVC人造革用有機硅改性水性聚氨酯涂飾劑的合成和性能研究

洪愛軍

摘 要：隨著我國經濟和社會的發展，PVC（聚氯乙烯）人造革在工業生產和日常生活中得到較為普遍的使用，目前PVC人造革印刷使用大量有機溶劑，對環境和人類健康帶來一定影響。本文通過將自制的有機硅改性水性聚氨酯與普通水性聚氨酯做性能對比，結果表明經過有機硅改性后，可降低水性聚氨酯的表面張力使其與PVC人造革能夠較好的結合，改善流平性、粘附力、耐酒精擦拭等性能。

關鍵詞：有機硅改性;水性聚氨酯;涂飾劑;人造革;性能

PVC人造革是以聚氯乙烯樹脂為主要原料，加入增塑劑和其它添加劑，以針織布、機織布及非織造布為底基的經壓延或涂覆等工藝制成，并在人造革表面進行花紋、印刷和觸感等性能后整理而形成的一種復合材料。水性聚氨酯以水代替溶劑做為分散介質的新型聚氨酯體系，具有易成膜、力學性能好、穩定性好、耐溶劑、環保無污染等優點。[1]

1 有機硅改性水性聚氨酯合成試驗

將聚醚多元醇、二羥甲基丙酸（DMPA）、羥基硅氧烷在120℃的真空干燥箱中干燥2h后，放入干燥器內備用。將經脫水的聚醚多元醇、羥基硅氧烷、異氟爾酮二異氰酸酯（IPDI）及催化劑二月桂酸二丁基錫加入裝有電動攪拌器的三口燒瓶，升溫至80℃，保溫反應2h后，加入DMPA反應2h。反應過程中可加入少量丙酮以調節體系的粘度。將上述的PU預聚體降至一定溫度后，加入與DMPA等物質的量的三乙胺，中和PU 預聚體。

2 有機硅改性水性聚氨酯與普通水性聚氨酯用于PVC人造革表面涂飾的性能對比測試

2.1 穩定性

按GB/T6753.3-1986測定水性聚氨酯乳液的儲存穩定性。采用離心機轉速3000r/min保持15min的沉降后無沉淀，可確認該樣品至少可滿足6個月以上的儲存穩定期。

2.2 施工性

使用12#涂飾棒將水性聚氨酯均勻涂布在PVC人造革表面，涂飾量濕膜25-30克/平方米、干膜7.5-9克/平方米，在110℃鼓風烘箱干燥1分鐘取出。表面光澤均勻、涂層無收縮等異常問題，可確認施工性良好。

2.3 粘附性和耐低溫性

將涂層固化后的人造革按測試方法QB/T 2714-2005，常溫曲折3萬次表面無明顯變化，表明涂層與PVC人造革的粘附性達標;低溫-10℃曲折3萬次表面無明顯變化，表明涂層耐低溫性達標。

2.4 耐水解性

將涂層固化后的人造革參照標準：QB/T4671-2014《人造革合成革試驗方法 耐水解的測定》，將樣板放置到設定溫度（70±1）℃，濕度95±3）%的試驗箱中，放置21天。

2.5 抗UV性

將涂層固化后的人造革制成標準樣板，用QUV照射100小時，光源選用UVA340，對比未照射樣板，判定標準參照GB/T250-2008《紡織品 色牢度試驗 評定變色用灰色樣卡》，顏色變化應優于4級。

2.6 耐摩擦色牢度

按照水性聚氨酯：水性色漿=100∶1的比例，以300轉/分鐘攪拌5分鐘配成有色涂飾劑。使用12#涂飾棒均勻涂布在PVC人造革表面，涂飾量濕膜25-30克/平方米、干膜7.5-9克/平方米，在110℃鼓風烘箱干燥1分鐘取出、冷卻，常溫放置24小時。

3 測試結果和分析

3.1 穩定性和施工性

自制有機硅改性水性聚氨酯經15分鐘離心沉降測試無沉淀，表明儲存穩定性達標。其涂飾層表面光澤均勻、涂層無收縮等異常問題，表明其施工性達標。

普通水性聚氨酯經15分鐘離心沉降測試無沉淀，表明儲存穩定性達標。其涂飾層出現收縮、漏出大小不一圓洞，表明其施工性差，需要加入2-3%的流平劑涂飾層才能達到表面光澤均勻、無收縮標準。

3.2 粘附性和耐低溫性

自制有機硅改性水性聚氨酯常溫和低溫曲折后表面無明顯變化，表明涂層與PVC人造革的粘附性和低溫性均達標。

普通水性聚氨酯常溫曲折3萬次表面出現裂紋、低溫曲折1萬次即出現涂層與聚氯乙烯革分離現象，表明粘附性和低溫性均較差。

普通水性聚氨酯加入1-2%活性較強的異氰酸酯類常溫固化劑，再測試常溫曲折3萬次表面無明顯變化，表明粘附性達標;但低溫曲折3萬次表面出現裂紋，說明交聯程度高、涂層脆、耐低溫性一般。

3.3 抗UV性

普通芳香族水性聚氨酯涂層經過QUV測試后顏色變化大、在2.5級以下;普通脂肪族水性聚氨酯涂層經過QUV測試后顏色變化僅達到3.5級，也達不到4級以上標準。

3.4 耐酒精擦拭

自制有機硅改性水性聚氨酯干濕擦、耐酒精、耐汽油擦拭均達到4級以上，表明耐擦拭達標，可以滿足日常使用含酒精類清潔劑外觀清潔的要求。

普通水性聚氨酯干濕擦測試達標，酒精、汽油均將涂層擦掉。

普通水性聚氨酯加入1-2%異氰酸酯使涂層交聯固化的樣板，干濕擦、耐酒精、耐汽油擦拭達標。

4 結論

綜上所述，有機硅改性水性聚氨酯涂飾劑與PVC人造革結合良好，可極大改善涂飾劑的流平性、粘附力，使水性聚氨酯在PVC人造革的推廣使用有了良好的基礎。采用有機硅改性的聚氨酯反應基團已經被封閉，其耐光照、耐酒精擦拭等性能均能達到日常使用的要求，目前有機硅改性水性聚氨酯涂飾劑已在PVC人造革行業逐步推廣使用，對環保和健康事業有積極意義。

參考文獻：

[1]Noble K L.Waterborne polyurethanes[J].Progress in OrganicCoatings，1997，32：131-136.

[2]陳家華.皮化材料專題討論——國產聚氨酯涂飾劑現狀及發展前景[J].中國皮革，2000，29（17）：3-5.