實(shí)用型人工皮革用聚氨酯涂層樹脂制備研究

王 鵬

（華大化學(xué)集團(tuán)有限公司，山東 煙臺 264001）

1 聚氨酯涂層分類

1）熱塑性聚氨酯涂層；2）熱固性聚氨酯涂層，①高固含量聚氨酯涂層；②濕固化聚氨酯涂層；③紫外固化丙烯酸聚氨酯涂層；④水性聚氨酯涂層。

2 實(shí)用型人工皮革用聚氨酯涂層樹脂制備

本章以紫外固化丙烯酸聚氨酯涂層制備和水性雙組份聚氨酯涂料制備為例。

2.1 紫外固化丙烯酸聚氨酯涂層制備

紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯結(jié)合了聚氨酯和聚丙烯酸酯二者的優(yōu)點(diǎn)，既具有良好的耐候性、耐水性，又具有良好的柔韌性、耐磨性、附著力等性能。

1）聚氨酯丙烯酸酯的制備，①聚丙烯酸酯，先將丙烯酸與三乙胺室溫下等摩爾攪拌中和成鹽1小時備用。向裝有機(jī)械攪拌、回流冷凝管和溫度計的四口燒瓶中加入丁酮，油浴加熱至80℃。然后通過恒壓滴液漏斗滴加不同比例單體，及引發(fā)劑AIBN的混合物 （其中溶劑和單體的質(zhì)量比為3∶7，引發(fā)劑含量為單體總質(zhì)量的1.6%），2-3小時內(nèi)滴加完畢，使溫度維持在80℃左右，反應(yīng)5-6小時后，再補(bǔ)加單體總質(zhì)量0.4%的AIBN繼續(xù)反應(yīng)3小時，以提高殘余單體的聚合轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物冷卻，即得到聚丙烯酸酯PAA。②PUA預(yù)聚體的制備，PUA預(yù)聚體的制備過程中涉及兩種合成路線，主要制備路線及方法如下：路線1：向裝有機(jī)械攪拌、回流冷凝管和溫度計的四口燒瓶中，加入IPID，加入二月桂酸二丁基錫作為反應(yīng)的催化劑，加熱至40℃，用恒壓滴液漏斗將聚醚多元醇CHE-204滴加到燒瓶中，1-2小時滴加完畢。反應(yīng)過程中，采用二正丁胺滴定法監(jiān)測反應(yīng)體系中剩余的-NCO含量，當(dāng)-NCO含量到達(dá)反應(yīng)的理論值時，將溫度升至70℃，補(bǔ)加1滴DBTDL，并加入對羥基苯甲醚作為阻聚劑，并加入少量丁酮以降低體系粘度，再用恒壓滴液漏斗勻速滴加HEA，當(dāng)剩余-NCO含量到達(dá)理論計量值時停止反應(yīng)，即得PUA預(yù)聚體。路線2：向四口燒瓶中加入IPID，并加入DBTDL作為催化劑，油浴下加熱至40℃，用恒壓滴液漏斗將HEA滴加到燒瓶中，1-2小時滴加完畢。反應(yīng)過程中用二正丁胺滴定法監(jiān)測體系中剩余的-NCO含量，當(dāng)?shù)竭_(dá)理論值時停止反應(yīng)，冷卻后即得PUA預(yù)聚體。

2）聚氨酯丙烯酸酯的性能，拉伸性能：

表1 共混提系固化材料的性能

純PEPUA1固化后表現(xiàn)為明顯的軔性斷裂，而加入不同含量的EA后，斷裂行為發(fā)生了顯著改變，表現(xiàn)為脆性斷裂。PEPUA1的楊氏模量97.64MPa，加入EA后，儲能模量增大至幾百甚至上千兆帕，30%EA含量的共混體系固化膜的楊氏模量為1424.80MPa，增大了13.62倍。拉伸強(qiáng)度也由純的1.84MPa增大至16.26MPa，而斷裂伸長率則由47.16%下降為1.3%。主要是因?yàn)榧尤隕A后，EA中含有的雙鍵基團(tuán)也會參與光固化反應(yīng)，増強(qiáng)了EA與PPEPUA1樹脂的界面相互作用，提高了體系的交聯(lián)密度。

2.2 水性雙組份聚氨酯涂料制備工藝

1）樹脂 （羥基多元醇）組份的生產(chǎn)，將水預(yù)先加入攪拌容器中，在攪拌狀態(tài)下依次加入消泡劑、潤濕劑、分散劑、顏填料等，高速分散 （2000轉(zhuǎn)/分鐘）10～20分鐘，然后使用砂磨機(jī)研磨至需要的細(xì)度 （≤20μm），再加入消泡劑、水、增稠劑等其它助劑，最后攪拌10～20分鐘，出料，即為A組份。

2）固化劑 （異氰酸酯）組份的生產(chǎn)，如不需要稀釋，直接包裝使用。如需稀釋，則將固化劑和聚氨酯級溶劑 （水分含量小于500ppm）直接混合均勻包裝，為B組份。

3）水性雙組份聚氨酯的混合，將B（含異氰酸酯）組份以一定的比例加入到A（含羥基多元醇）組份，手工攪拌混合均勻后，根據(jù)不同的施工方法，用去離子水調(diào)整到粘度，攪拌均勻，用120目紗布過濾，靜置5～10分鐘后使用。

通過研究配方中各組份對水性雙組份聚氨酯混合后粘度的變化，發(fā)現(xiàn)TT-935堿溶脹丙烯酸稠劑和SN5040分散劑對混合后粘度增長明顯，不利于粘度的穩(wěn)定性。超細(xì)粒徑的顏填料如R960（鈦白粉）需要和適合的表面積活性劑一起使用，才能保持混合后粘度的穩(wěn)定性。對水性雙組份聚氨酯涂膜的紅外光譜表明異氰酸酯根和羥基發(fā)生反應(yīng)，生成氨基甲酸酯鍵。過量的異氰酸酯和水繼續(xù)反應(yīng)，七天后涂膜的化學(xué)反應(yīng)基本結(jié)束，-NCO根消失。

3 結(jié)語

綜上所述，涂料是一種呈現(xiàn)流動狀態(tài)或可液化的固體粉末狀態(tài)或厚漿狀態(tài)的，能均勻涂覆并且能牢固地附著在人工皮革的成膜物質(zhì)，能對人工皮革起到裝飾作用、保護(hù)作用及特殊作用。