CN100516138C - 一种无机纳米粉体材料改性聚氨酯革及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为无机纳米粉体材料分散于溶剂型聚氨酯体系的制备技术及将其应用于聚氨酯革的生产，属于制革技术领域。分散配方(重量百分比)为聚氨酯树脂溶液100配无机纳米粉体材料1-50、助分散剂0.5-10、改性剂1-5、溶剂0-50。工艺为：无机纳米粉体真空干燥；流化床反应器中的粉体加入改性剂；真空干燥设备第二次对粉体真空干燥；溶剂、助分散剂、粉体、聚氨酯树脂溶液的次序加入高速分散机，再通过高压匀质机进行充分研磨；计量包装；用常规人工制革工艺技术得到相应纳米材料改性聚氨酯革。制备的聚氨酯革具有较常规聚氨酯革更优良的物理性能、耐老化、抗菌防霉变性能，并具有包括降解有害污染物及净化空气性能，屏蔽紫外线性能等特殊功能。

Description

一种无机纳米粉体材料改性聚氨酯革及其制备方法

一、技术领域

本发明涉及一种将无机纳米粉体材料分散于溶剂型聚氨酯体系的制备技术及将其应用于聚氨酯革的生产，制备功能性合成革的技术，属于制革技术领域。该分散体系可应用于聚氨酯合成革、聚氨酯人造革的制备生产中。

二、背景技术

聚氨酯(PU)合成革应用于社会建设和生活场所的多种空间，它具有手感和透气透湿性具佳、耐磨耐溶剂、高强度、应用方便广泛等难能可贵的优点。聚氨酯革主要采用聚氨酯溶液与无纺布、起毛布、纺织布等布基进行干、湿法加工而成，此类传统聚氨酯革存在易滋生细菌、易霉变老化、抗紫外线效果差等缺陷。

纳米材料是指粒径在1-100纳米之间具有特殊物理化学性能的材料，广义的纳米材料还包括三维结构中有一维的长度在1-100纳米之间或者具有纳米结构的材料。由于纳米材料的量子尺寸效应、界面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等特性，纳米材料及纳米复合材料体现出很多迥异于常规材料的性能如光催化、催化反应的选择性、光电转换、强吸附效应、无机-有机杂化性等等，从而使纳米材料在军事、航空航天、电子、化学化工、新材料等领域得到或正在得到广泛的应用。但纳米材料应用中存在很多技术上的难题，如如何克服纳米材料的团聚现象，保证纳米材料在应用基材中达到良好的分散状态等。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服已有技术的不足，具有较常规聚氨酯革更优良的物理性能、耐老化、抗菌防霉变性能的无机纳米粉体材料改性聚氨酯革及其制备方法，并且该无机纳米粉体材料改性聚氨酯革还具有降解有害污染物及净化空气性能、屏蔽紫外线等功能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

鉴于上述现有技术现状，本发明采用一种特殊的制备工艺将几种纳米无机粉体材料分散于溶剂型聚氨酯体系并达到良好分散效果，并将其应用于合成革生产，成功地制成了几种纳米材料改性的聚氨酯合成革。

本发明的技术解决方案如下：

分散配方(按重量比计)为

聚氨酯树脂溶液    100份配

无机纳米粉体材料  1-50份

助分散剂          0.5-10份

改性剂            1-5份

溶剂              0-50份

用于本发明中的聚氨酯树脂可以为任何类型的可溶性聚氨酯树脂。按多元醇分类可以为聚酯型、聚醚型、聚碳型及聚酯、聚醚、聚碳共聚型等；按异氰酸酯分类可以为甲苯二异氰酸酯(TDI型)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI型)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI型)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI型)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(H₁₂MDI型)及以上异氰酸酯的共聚型等；按扩链剂分类可以为醇类扩链剂和胺类扩链剂等；

用于本发明中的无机纳米粉体材料可以为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米碳酸钙、纳米氢氧化镁等材料，同时本技术也适合除以上以外的无机纳米粉体材料；

本发明中使用的助剂包括溶剂、改性剂、助分散剂等。其中溶剂可以为丙酮、丁酮、环己酮、乙酸乙酯、二甲基甲酰氨、四氢呋喃等；改性剂可以为氟系改性剂、硅系改性剂、钛酸酯系改性剂等；助分散剂可以为丙烯酸系分散剂、硅系分散剂、氟系分散剂等。

本发明采用的设备为：

高速分散机、流化床反应器、真空干燥设备、高压匀质机等。

本发明采用的工艺过程如下：

1.对无机纳米粉体进行真空干燥；

2.在流化床反应器中的粉体加入改性剂；

3.用真空干燥设备对粉体进行第二次真空干燥；

4.按溶剂、助分散剂、粉体、聚氨酯树脂溶液的次序加入高速分散机，根据不同配方的物料粘度和性能选择加工温度和时间，再通过高压匀质机进行充分研磨，此过程可循环进行；

5.分散效果达到标准后计量包装；

6.根据不同用途添加入聚氨酯树脂或单独使用，采用常规人工制革工艺技术得到相应纳米材料改性聚氨酯革。

采用该技术制备的聚氨酯革具有较常规聚氨酯革更优良的物理性能、耐老化、抗菌防霉变性能，并具有包括降解有害污染物及净化空气性能，屏蔽紫外线性能等特殊功能。

四、具体实施方式

下面给出本发明具体实施方案，进一步说明本发明技术解决方案。

实施方案1：

按重量比采用聚酯型聚氨酯树脂溶液100份配备纳米ZnO 50份，钛酸酯系改性剂5份、助分散剂10份、溶剂50份，按前述工艺制成分散体，将该分散体按2∶100加入合成革表面层树脂中制备合成革产品，可赋予合成革良好的抗菌性能。

在本发明配方的各种成分配比范围内，溶剂、助分散剂、无机纳米粉体、改性剂可以采用各种配比，按照此类似方案得到的统计检验结果如下：

菌种	抗菌性能≥
		大肠杆菌	90％
金黄色葡萄球菌	90％
		枯草芽孢黑色变种	90％

实施方案2：

按重量比采用聚酯型聚氨酯树脂溶液100份配备纳米二氧化钛1份，氟系改性剂1份、助分散剂0.5份，按前述工艺制成分散体，将该分散体用作合成革表面层树脂制备合成革产品，可赋予合成革良好的降解空气中甲醛性能。

在本发明配方的各种成分配比范围内，溶剂、助分散剂、无机纳米粉体、改性剂可以采用各种配比，按照此类似方案得到的统计检验结果如下：

时间(hr)	空白甲醛浓度(mg/m3)	经降解后浓度(mg/m3)	净化效率(％)
				2	0.994	0.263	77.5

实施方案3：

按重量比采用聚酯型聚氨酯树脂溶液100份配备纳米二氧化钛10份、纳米ZnO 10份，氟系改性剂3份、助分散剂5份，溶剂35份，按前述工艺制成分散体，将该分散体按3∶100加入合成革表面层树脂中、按2∶100加入基布含浸树脂中制备合成革产品，可赋予合成革良好的防霉性能。

在本发明配方的各种成分配比范围内，溶剂、助分散剂、无机纳米粉体、改性剂可以采用各种配比，按照此类似方案得到的统计检验结果如下：

样品	防霉性能(级)
		纳米改性合成革	0级
普通合成革	3级

以上三类实施方案均可达到本发明的目的，生产的无机纳米粉体材料改性聚氨酯革较常规聚氨酯革均具有更优良的物理性能、耐老化、抗菌防霉变性能，降解有害污染物及净化空气性能、屏蔽紫外线等功能。

Claims (9)

1、一种无机纳米粉体材料改性聚氨酯革，其特征在于，按重量比计，分散配方为

聚氨酯树脂溶液     100份配

无机纳米粉体材料   1-50份

助分散剂           0.5-10份

改性剂             1-5份

溶剂               0-50份，

其中，溶剂为丙酮或丁酮或环己酮或乙酸乙酯或二甲基甲酰氨或四氢呋喃；所述改性剂为氟系改性剂或硅系改性剂或钛酸酯系改性剂；助分散剂为丙烯酸系分散剂或硅系分散剂或氟系分散剂。

2、按照权利要求1所述的一种无机纳米粉体材料改性聚氨酯革，其特征在于所述聚氨酯树脂为任何类型的可溶性聚氨酯树脂。

3、按照权利要求1所述的一种无机纳米粉体材料改性聚氨酯革，其特征在于所述聚氨酯树脂按多元醇分类为聚酯型或聚醚型。

4、按照权利要求1所述的一种无机纳米粉体材料改性聚氨酯革，其特征在于所述聚氨酯树脂按异氰酸酯分类为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯或氢化二苯基甲烷二异氰酸酯。

5、按照权利要求1所述的一种无机纳米粉体材料改性聚氨酯革，其特征在于所述聚氨酯树脂按扩链剂分类为醇类扩链剂或胺类扩链剂。

6、按照权利要求1所述的一种无机纳米粉体材料改性聚氨酯革，其特征在于所述无机纳米粉体材料为纳米二氧化钛或纳米氧化锌或纳米碳酸钙或纳米氢氧化镁材料。

7、按照权利要求1所述的一种无机纳米粉体材料改性聚氨酯革，其特征在于还适合除了纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米碳酸钙、纳米氢氧化镁以外的无机纳米粉体材料。

8、按照权利要求1所述的一种无机纳米粉体材料改性聚氨酯革，该无机纳米粉体材料改性聚氨酯革具有抗菌、防霉、分解甲醛有害物质净化空气功能。

9、按照权利要求1-8中任一权利要求所述的一种无机纳米粉体材料改性聚氨酯革的制备方法，其特征在于其工艺过程如下：

(1)无机纳米粉体进行真空干燥；

(2)在流化床反应器中的粉体加入改性剂；

(3)用真空干燥设备对粉体进行第二次真空干燥；

(4)按照溶剂、助分散剂、粉体、聚氨酯树脂溶液的次序加入高速分散机，根据不同配方的物料粘度和性能选择加工温度和时间，再通过高压匀质机进行充分研磨，此过程可循环进行；

(5)分散效果达到标准后计量包装；

(6)根据不同用途添加入聚氨酯树脂或单独使用，采用常规人工制革工艺技术得到相应纳米材料改性聚氨酯革。