CN101864671B - 一种纺织品用防水透湿聚氨酯涂料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种纺织品用防水透湿聚氨酯涂料及制备方法，采用二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚二元醇(分子量2000)、线性双羟烷基硅氧烷(分子量1000)、聚酯二元醇(分子量2000)、三羟甲基丙烷、扩链剂、封闭剂、二丁基锡二月桂酸酯、溶剂，经预聚反应、扩链反应、封闭反应工艺制成，其生产工艺简单，产品自交联、手感柔软，耐寒性好，透湿高，耐水压高，耐水压洗后下降少。

Description

一种纺织品用防水透湿聚氨酯涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种纺织品防水透湿用聚氨酯及制备方法，特别是涉及一种自交联的牢度、透湿、防水、耐寒等各项性能优异的功能型聚氨酯涂料及制备方法。
背景技术
目前市场上的纺织品用防水透湿涂料有溶剂型聚氨酯、防水透湿TPU膜及少量的水性聚氨酯。溶剂型防水透湿聚氨酯涂料由底胶和面胶组成，而且使用过程中底胶需要加交联剂和交联促进剂，并且加后存放时间短，需要尽快用完，使用不方便。现有技术通过底层和面层涂层后面料虽然耐水性好，但透湿量仅2000g/m2.24h。防水透湿TPU膜透湿量较高，复合到纺织品面料上，面料水压、耐洗牢度、耐磨牢度较差，水洗后水压下降较大，各项性能耐久性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种纺织品用防水透湿涂料及制备方法，特别是提供一种自交联、耐寒性、透湿性、耐水压、耐洗牢度等各项性能优异的防水透湿聚氨酯涂料及制备方法。
本发明一种纺织品用防水透湿聚氨酯涂料：
原料重量配比：
A、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)       50-100
B、甲苯二异氰酸酯(TDI)             100-210
C、聚醚二元醇(分子量2000)          200-500
D、线性双羟烷基硅氧烷(分子量1000)  100-300
E、聚酯二元醇(分子量2000)          400-800
F、三羟甲基丙烷         5-8
G、扩链剂               5-10
H、封闭剂               15-20
J、二丁基锡二月桂酸酯   0.5-1.0
K、溶剂                 1500-3000
经预聚反应、扩链反应、封闭反应工艺制成；
产品化学指标如下：
外观：无色透明粘稠液体
含固量：40±2％
粘度：40000-80000(厘泊25℃)
以上的聚酯二元醇可以选择乙二醇-1，4-丁二醇-己二酸共聚二元醇、乙二醇-癸二酸共聚二元醇、乙二醇-一缩二乙二醇-癸二酸共聚二元醇、乙二醇-三羟甲基丙烷-己二酸共聚二元醇其中之一或之二。
聚醚二元醇可以选择四氢呋喃-环氧乙烷共聚二元醇、聚四氢呋喃-环氧乙烷-环氧丙烷共聚二元醇其中之一或之二。
扩链剂选择甲基丙二醇、1，4环己二醇其中之一或之二。
封闭剂可以选择甲乙酮肟、亚硫酸氢钠、苯酚、对氯苯酚、间甲氧基苯酚其中之一。
溶剂可以选择乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、环己酮、甲苯、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺中其一或其二或其三。
线性双羟烷基硅氧烷(分子量1000)可以选择罗地亚公司的Rhodrsil 1647。
甲苯二异氰酸酯为日本三井公司T-80.
本发明一种纺织品用防水透湿涂料制备方法：
原料重量配比：如前所述；
制备方法：
(1)预聚反应：将二苯基甲烷二异氰酸酯(A)重量的50％、甲苯二异氰酸酯(B)、聚醚二元醇(C)、线性双羟烷基硅氧烷(D)、聚酯二元醇(E)、二丁基锡二月桂酸酯(J)、溶剂(K)重量的80％加入反应釜中，升温85±2℃反应1-3小时；
(2)扩链反应：上述预聚体中加入三羟甲基丙烷(F)、扩链剂(G)在70-80℃反应2-3小时，逐步加入余量的二苯基甲烷二异氰酸酯(A)继续反应2小时，加入剩余溶剂；
(3)封闭反应：上述预聚体在60-70℃时，加入封闭剂(H)反应2-3小时，降温40±5℃，放料得产品。
本发明一种纺织品用防水透湿聚氨酯涂料生产简单方便，固含量40±2％，手感柔软，牢度好，耐水压、透湿高，耐寒好，是一种自交联产品。
本发明通过选择二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯两种活性异氰酸酯基团协同作用提高牢度及耐水、耐溶剂性能。原料二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯均具有环状结构，合成过程中环状结构稳定，形成高聚物后仍能存在，此结构可以增加产品的刚性，弹性好，提高了耐水、耐溶剂、耐磨性能、耐洗性能。
线性双羟烷基硅氧烷提供柔滑链段，其主链由硅氧键组成，键距长、键角和键能大，非常柔顺，粘流活化能很小，当温度降至-136℃时还存在链段运动，故耐低温、耐寒性特好。线性双羟烷基硅氧烷对水的接触角与石蜡相近，防水性能好，大大减小处理后织物的透水性和吸水性，而不破坏它的透气性、机械性及其它性能，从分子结构观察，线性双羟烷基硅氧烷中羟基以σ键与主链上的硅原子相连，增加了自由旋转的空间体积，羟基的氢原子和水氢原子相互排斥，使水分子难以与亲水的氧结合，具有优异的疏水性，耐水洗牢度好。
扩链剂甲基丙二醇和1，4环己二醇分别含有侧链甲基和环状结构，可增加产品分子间斥力，产生位阻，增强了耐水、耐溶剂、耐磨性能，提高了牢度。
三羟甲基丙烷提供了交联点，形成自交联体系，不需外加交联剂，牢度优异。
选用的聚酯二元醇、聚醚二元醇均含有乙二醇链段，属于嵌段共聚，乙二醇链段均匀分布在产品中，增加了亲水导湿性，增加了透湿效果，透湿高。
采用封闭反应，高温焙烘解闭后释放活性基团，既能与布面产生交联也能与涂料本身的其它基团反应起交联剂的作用，形成自交联的聚氨酯防水透湿涂料。
本发明合成中选用了两种活性异氰酸酯基协同作用，不同种类的羟基原料以提高产品耐磨、耐洗、耐寒、透湿、耐水压等特性；同时采用封闭反应体系，形成自交联。该产品性能优异，具有良好的工艺实施性。
具体实施方式
实施例1
原料重量配比：
(A)二苯基甲烷二异氰酸酯95、(B)甲苯二异氰酸酯106、(C)四氢呋喃-环氧乙烷共聚二元醇400、(D)线性双羟烷基硅氧烷100、(E)乙二醇-癸二酸共聚二元醇500、(F)三羟甲基丙烷5、(G)甲基丙二醇5、(H)甲乙酮肟15、(J)二丁基锡二月桂酸酯0.5、(K)甲苯1000、丁酮510；
制备方法：
(1)预聚反应：将二苯基甲烷二异氰酸酯(A)重量的50％、甲苯二异氰酸酯(B)、四氢呋喃-环氧乙烷共聚二元醇(C)、线性双羟烷基硅氧烷(D)、乙二醇-癸二酸共聚二元醇(E)、二丁基锡二月桂酸酯(J)、溶剂(K)重量的80％加入反应釜中，升温85±2℃反应13小时；
(2)扩链反应：上述预聚体中加入三羟甲基丙烷(F)、甲基丙二醇(G)在70-80℃反应2-3小时，分步加入余量二苯基甲烷二异氰酸酯(A)继续反应2小时，加入剩余溶剂；
(3)封闭反应：上述预聚体在60-70℃时，加入甲乙酮肟(H)反应2-3小时，降温40±5℃，放料得产品，固含量40.5％。
该实施例原料中选用四氢呋喃-环氧乙烷共聚二元醇、乙二醇-癸二酸共聚二元醇、甲基丙二醇，手感柔软，透湿量高。
实施例2
原料重量配比：(A)二苯基甲烷二异氰酸酯80、(B)甲苯二异氰酸酯150、(C)聚四氢呋喃-环氧乙烷-环氧丙烷共聚二元醇500、(D)线性双羟烷基硅氧烷100、(E)乙二醇-三羟甲基丙烷-己二酸共聚二元醇800、(F)三羟甲基丙烷5、(G)甲基丙二醇5、(H)对氯苯酚20、(J)二丁基锡二月桂酸酯0.6、(K)甲苯1750、乙酸乙酯1000：制备方法同实施例1，得产品固含量40.6％。
该实施例产品由于原料配比中乙二醇-三羟甲基丙烷-己二酸共聚二元醇用量较大，提高了自交联性，牢度好，水压高。
实施例3
原料重量配比：(A)二苯基甲烷二异氰酸酯50、(B)甲苯二异氰酸酯200、(C)聚四氢呋喃-环氧乙烷-环氧丙烷共聚二元醇400、(D)线性双羟烷基硅氧烷150、(E)乙二醇-三羟甲基丙烷-己二酸共聚二元醇600、(F)三羟甲基丙烷6、(G)1，4-环己二醇5、(H)苯酚18(J)二丁基锡二月桂酸酯0.5、(K)丁酮550、N，N-二甲基甲酰胺1500：制备方法同实施例1，得产品固含量40.5％。
该实施例产品由于原料组份配比中聚四氢呋喃-环氧乙烷-环氧丙烷共聚二元醇、线性双羟烷基硅氧烷和乙二醇-三羟甲基丙烷-己二酸共聚二元醇使用比例最佳，耐寒、透湿好、水压高。
实施例4
原料重量配比：(A)二苯基甲烷二异氰酸酯60、(B)甲苯二异氰酸酯180、(C)聚四氢呋喃-环氧乙烷-环氧丙烷共聚二元醇500、(D)线性双羟烷基硅氧烷200、(E)乙二醇-1，4-丁二醇-己二酸共聚二元醇600、(F)三羟甲基丙烷6、(G)甲基丙二醇10、(H)亚硫酸氢钠20、(J)二丁基锡二月桂酸酯0.8、(K)乙酸丁酯1350、二甲苯1000：制备方法同实施例1，得产品固含量40.2％。
该实施例产品由于原料组份乙二醇-1，4-丁二醇-己二酸共聚二元醇和聚四氢呋喃-环氧乙烷-环氧丙烷共聚二元醇结晶度低，耐寒好。
实施例5
原料重量配比：(A)二苯基甲烷二异氰酸酯80、(B)甲苯二异氰酸酯150、(C)聚四氢呋喃-环氧乙烷共聚二元醇300、(D)线性双羟烷基硅氧烷300、(E)乙二醇-一缩二乙二醇-癸二酸共聚二元醇300、(F)三羟甲基丙烷5、(G)1，4-环己二醇8、(H)间甲氧基苯酚20、(J)二丁基锡二月桂酸酯0.8、(K)甲苯740、N，N二甲基甲酰胺500、丁酮500：制备方法同实施例1，得产品固含量40.3％。
该实施例原料组份线性双羟烷基硅氧烷用量较大，其产品柔软度好，耐寒、耐水好。
本发明防水透湿涂料使用方法：加适量溶剂稀释到粘度为8000-15000厘泊(25℃)，然后在面料上涂层两刀，150-165℃烘干2分钟。
本发明与国内、外同类产品对比实验结果如下：
产品   含固量(％)   手感   -30℃耐寒性   初始耐水压(KPa)   20次水洗后耐水压(KPa)   正杯透湿量(g/m2.24h)
  实施例1 40.5 柔软   布面无变化   ＞200 160   4650
  实施例2 40.6 柔软   布面无变化   ＞200 180   4350
  实施例3 40.5 柔软   布面无变化   ＞200 175   4600
  实施例4 40.2 柔软   布面无变化   ＞200 165   4450
  实施例5 40.3 柔软   布面无变化   ＞200 170   4350
  国内透湿产品   底胶45±1％面胶30±1％  略硬   布面有裂痕   120 73   2050
  TPU复膜面料 柔软   布面有裂痕   150 50   4400
1、耐寒检测：FZ/T 01007-2008涂层织物耐低温的测定；HS-6056立式耐寒试验机。
2、耐水压测试：GB/T4744-1997纺织织物抗渗水测定；YG812N织物渗水性测试仪。
3、水洗牢度检测：GB/T8629-2001纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序；Y089E全自动缩水率试验机。
4、透视量测试：GB/T12704.1-2009纺织品织物透湿性试验方法；YG501D透湿试验仪。
从以上测试结果可以看出，本发明产品比同类产品手感柔软，耐寒性好，透湿量大、耐水压高，洗后水压下降少，工艺简单。各项性能明显优于同类产品。

Claims (4)

1.一种纺织品用防水透湿聚氨酯涂料，其特征是：
原料重量配比：
A、二苯基甲烷二异氰酸酯                            50-100
B、甲苯二异氰酸酯                                  100-210
C、聚醚二元醇分子量2000                            200-500
D、线性双羟烷基硅氧烷分子量1000                    100-300
E、聚酯二元醇分子量2000                            400-800
F、三羟甲基丙烷                                    5-8
G、扩链剂                                          5-10
H、封闭剂                                            15-20
J、二丁基锡二月桂酸酯                              0.5-1.0
K、溶剂                                            1500-3000
经预聚反应、扩链反应、封闭反应工艺制成；
产品化学指标如下：
外观：无色透明粘稠液体
含固量：40±2％
粘度：40000-80000厘泊25℃。
2.根据权利要求1所述的纺织品用防水透湿聚氨酯涂料，其特征是：
聚酯二元醇选择乙二醇-1，4-丁二醇-己二酸共聚二元醇、乙二醇-癸二酸共聚二元醇、乙二醇-一缩二乙二醇-癸二酸共聚二元醇、乙二醇-三羟甲基丙烷-己二酸共聚二元醇其中之一或之二；
聚醚二元醇选择四氢呋喃-环氧乙烷共聚二元醇、聚四氢呋喃- 环氧乙烷-环氧丙烷共聚二元醇其中之一或之二；
扩链剂选择甲基丙二醇、1，4环己二醇其中之一或之二；
封闭剂选择甲乙酮肟、亚硫酸氢钠、苯酚、对氯苯酚、间甲氧基苯酚其中之一；
溶剂选择乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、环己酮、甲苯、丁酮、N，N二甲基甲酰胺中其一或其二或其三；
线性双羟烷基硅氧烷分子量1000，选择罗地亚公司的Rhodrsil 1647；
甲苯二异氰酸酯为日本三井公司T-80。
3.一种纺织品用防水透湿聚氨酯涂料制备方法，其特征是：
原料重量配比：
A、二苯基甲烷二异氰酸酯                            50-100
B、甲苯二异氰酸酯                                  100-210
C、聚醚二元醇分子量2000                            200-500
D、线性双羟烷基硅氧烷分子量1000                    100-300
E、聚酯二元醇分子量2000                            400-800
F、三羟甲基丙烷                                    5-8
G、扩链剂                                          5-10
H、封闭剂                                          15-20
J、二丁基锡二月桂酸酯                              0.5-1.0
K、溶剂                                            1500-3000
制备方法：
(1)预聚反应：将二苯基甲烷二异氰酸酯(A)重量的50％、甲苯二异氰酸酯(B)、聚醚二元醇(C)、线性双羟烷基硅氧烷(D)、聚 酯二元醇(E)、二丁基锡二月桂酸酯(J)、溶剂(K)重量的80％加入反应釜中，升温85±2℃反应1-3小时；
(2)扩链反应：上述预聚体中加入三羟甲基丙烷(F)、扩链剂(G)在70-80℃反应2-3小时，逐步加入余量的二苯基甲烷二异氰酸酯(A)继续反应2小时，加入剩余溶剂；
(3)封闭反应：上述预聚体在60-70℃时，加入封闭剂(H)反应2-3小时，降温40±5℃，放料得产品。
4.根据权利要求3所述的纺织品用防水透湿聚氨酯涂料制备方法，其特征是：
聚酯二元醇选择7二醇-1，4-丁二醇-己二酸共聚二元醇、乙二醇-癸二酸共聚二元醇、7二醇-一缩二乙二醇-癸二酸共聚二元醇、乙二醇-三羟甲基丙烷-己二酸共聚二元醇其中之一或之二；
聚醚二元醇选择四氢呋喃-环氧乙烷共聚二元醇、聚四氢呋喃-环氧乙烷-环氧丙烷共聚二元醇其中之一或之二；
扩链剂选择甲基丙二醇、1，4环己二醇其中之一或之二；
封闭剂选择甲乙酮肟、亚硫酸氢钠、苯酚、对氯苯酚、间甲氧基苯酚其中之一；
溶剂选择乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、环己酮、甲苯、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺中其一或其二或其三；
线性双羟烷基硅氧烷分子量1000，选择罗地亚公司的Rhodrsil 1647；
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