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合成革用水性PU树脂

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合成革用水性PU树脂

发布日期:2017-07-07 00:00 来源:http://www.szjsf168.com 点击:

                  合成革用水性PU树脂

       研制一种完全水分散,在合成、特别是在应用过程中无溶剂污染的PU合成革,一直是国内外广大科技工作者的心愿。目前的加工工艺,无论是合成革的湿法、还是干法,所用PU涂层剂大多是溶剂型的,含有70%左右的二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯、甲乙酮等有机溶剂。这些溶剂对操作者的身体都有着一定的危害,且易燃易爆,污染环境。如果把PU制成水溶性材料,在烘干过程中交联成膜,其性能与溶剂型相当,则不但可以大大降低成本,而且可克服环境污染问题,所以这方面的研究十分活跃。然而,由于技术、应用等多因素的限制,项目进展相对其它领域显得尤为迟缓。

      合成革用水性PU树脂的研发主题 
        1.◆ 全环保 
        在聚氨酯合成过程中,引入亲水基团,采用内乳化技术,得到高度稳定的水性聚氨酯乳液,以水代替溶剂,彻底解决溶剂对人体的危害和对环境的污染,实现车间生产和成品革的绿色环保。 
        2.◆ 高品质 
        通过对聚氨酯的有效改性,大大改善水性PU的适用性,使产品用于PU合成革后具有溶剂型产品所无法达到的优良性能。主要表现为:优良的透气透湿性,优异的手感,高超的耐磨性等,满足合成革生产对各种树脂的需要。 
        3.◆ 低成本 
        通过进一步筛选优质、低成本材料,降低水性PU树脂的生产成本,以实现最大的社会效益和经济效益。 
        4.◆ 可操作性 
        通过合成和复配技术研究,提高产品实用性和可操作性,加速水性PU树脂的推广和应用进程。制革企业在生产过程中只需加入色浆即可上机操作,最大限度减少企业应用难度。 
      合成革用水性PU树脂合成技术研究 
       1. ◆ 原材料包装革对产品质量和应用性能的研究 

        通过实验发现不同原料或者同一种原料不同的异构体对最终产品性能影响很大。所用原料的质量直接影响水基PU涂层树脂的性能,探讨优先最佳的原料是本项目研究的根本条件。 
        2.◆ 聚合工艺及生产配方对产品性能的研究 
        聚氨酯化学反应是:异氰酸酯基与多元醇或多元胺类活泼氢反应,产生不同的化学键结构。水基PU涂层树脂中含有的脲键,氨基甲酸酯键及亲水的羧基。这些极性基团均可与不同类型的基材表面分子发生物理和化学氢键的结合。不同的基材,因其结构不同,与极性基团结合强度亦不同,其中脲键与合成革PVC表面的氢结合最为牢固。根据有机物相似相容原理,针对应用基材不同,用途不同,选择最佳的生产配方和聚合工艺,制定相应的水基PU涂层树脂是十分重要的手段之一。 
        3.◆ 工艺参数对产品性能的影响研究 
        我们结合由Nco/oH,Coo%,Nco/%,k%,DMPA的参数不同,可以设计出不同型号、不同性能的产品。其中Coo%参数设计对水基PU涂层树脂是一个很重要的指标。Coo%含量与水基PU涂层树脂稳定性有关。随着Coo%的增强,产品的稳定性增大,但它的吸水率和抗张强度会下降。因此选择最佳的Coo%含量很重要。另外,Nco%依理论设计应为零,实际上因原料和溶剂中会有活泼氢杂质,会消耗部分Nco,我们设计让Nco%过量,适量的-Nco乳化时,会与H2O反应生成三维交联结构。如果Nco%选择不当会对产品性能产生影响。如果Nco%太小,它耐湿擦、耐溶剂性能欠佳;如果Nco%过大,它平均分子量下降,耐低温性能下降。因此选择适量的Nco%也是关键技术之一。 
     合成革用水性PU树脂应用技术研究 
        1.包装合成革用水性PU树脂应用技术应该包括二个方面的研究:一是树脂选择研究,二是操作控制研究。 树脂选择研究 — 选择满足合成革用的水性聚氨酯分散液品种 
        2.水性聚氨酯作为一种优良的成膜材料,其优良的透气透湿性、出色的耐磨耐刮性和无以伦比的低温柔软性,已被人们所不断认识,并在真皮和纺织涂层上得到了全面应用。但是,由于人造革、合成革的生产加工过程完全不同于真皮加工和纺织涂层加工,因此,仅满足优良的成膜性能是远不够的,选择能满足合成革、人造革加工工艺的水性聚氨酯至关重要。 
        3.★ 稳定性与配伍性 合成革用水性聚氨酯分散液必须高度稳定,要具备同色浆、助剂良好的相溶性和配伍性。同时,所配置的浆料必须有较长的存放期(一般在六个月以上),在贮存期间内不能有分层或破乳现象。 
        4.★ 流平性与铺展性 合成革用水性聚氨酯必须具有优良的流平性、铺展性,浆料涂刮后不能出现条纹或穿孔。烘干后,不能有裂纹、缩孔现象。 
        5. ★ 防粘、抗粘性合成革用水性聚氨酯必须具有优良的防粘抗粘性能,就低膜量的树脂而言其成膜在50℃烘箱内压50g重法码,24小时内不能粘连。否则,容易造成剥离困难或成品堆放过程中出现局部粘连。 
        6.★ 耐水解性 合成革用水性聚氨酯必须具有优良的耐水解性,其成膜后的PU膜放在水中,应具备永不变型、永不泛白性能。合成革的耐水解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,如果水性聚氨酯膜遇水会变色或泛白,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,如果耐水解达不到要求,就揉不出饱满的花纹效果,严重时还会出现皮面破裂现象。 
        7.★ 工艺与设备要求 合成革用水性聚氨酯还要满足机械化大生产的设备要求。树脂既要具有较快的干燥速度,又要具有良好的初粘度和相对持久的粘接性。只有这样,才能在树脂同基材的贴合过程中,既能保证生产效率又易于工艺控制,并且有效防止渗胶及贴合不牢等现象发生。 
        8.◆ 操作控制研究 — 针对水性树脂特点完善生产控制条件 水性聚氨酯是以水为分散介质的液体,在使用性能上,同溶剂型树脂有各自不同的特点。从负面角度来讲,水的表面张力大,水性树脂干燥速度慢;从正面角度讲,水对基材腐蚀性小,可以通过多刀涂刮满足深花纹革面的要求。因此,掌握扬长避短的生产技术,是能否顺利应用水性聚氨酯的重要技术关键。 
        9.★ 选择精良的生产设备由于水性树脂烘干速度较慢,要提高设备生产力,必须采用多刀涂刮,减少每次涂布量的方法,从而加快烘干速度,实现生产能力的提高。在设备选择上,可选用三涂四烘设备或者四涂四烘设备。由于采用薄涂多刀的方法解决生产速度问题,因此,对刮刀的精密度要求会更高。 
        ★ 合理调整三要素 
        在干法生产线上,烘箱温度、车速、上浆厚度三要素必须实现最佳平衡,只有这样,才能做到既保证产量,又做出好的成品。 
        在PU合成革生产中,应特别注意贴合时浆料的干湿度,只有在半干状态下贴合,才能实现手感和牢度的最佳态势。 
        ◆ 正确选用适合水性树脂用的离型纸 
        水性聚氨酯对离型纸的影响,一直是业内人士最关心的话题之一。经过长期的实践证明,水性树脂对离型纸的选用是有讲究的。简单地讲,由于水性树脂中水的表面张力较大,故对能渗入到纸张内的超雾纸,不提倡使用。同时,又由于水性材料对基材侵腐性小,故在除超雾纸之外的各类离型纸(用硅烷酮材料处理过的离型纸)上使用其影响是很小的。实践证明,水性PU对离型纸的伤害远远低于溶剂型PU树脂对离型纸的伤害。 
        水性PU树脂特性介绍 
        水性PU树脂现已有多家企业生产,其中创建于1991年张家港佳宝环保树脂材料有限公司,于2000年开始研制、开发合成革用水性聚氨酯乳液项目,2003年引进加拿大核心技术并进入工业化生产,同年与张家港市宏裕人造革有限公司正式申请项目合作,使水性聚氨酯在合成革上得到全面应用。 
        佳宝生产的水性PU树脂(PU合成革)品质优异,与溶剂型树脂相比,更可体现其性能优势(附表)。 结束语 
        随着国际市场一体化的进程,产品的高品质和低污染将会越来越提升到一定的高度,由于国内众多科研单位的联袂攻关合作,科技型企业的不断介入,各种高性能的水性PU树脂产品将会不断地推向市场。随着市场仿真皮要求的增长和产品成本、性能优化以及环境要求的日益提高,成熟的水性PU将逐步普及推广。水性PU树脂必将会有一个调整的增长期,最终替代溶剂型树脂是合成革行业发展的必然趋势。我们坚信,未来的合成革行业一定能凭借自己“安全、环保、经济、优质”的产品,在世界经济的浪潮中,立于不败之地! 

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