CN101942071B - 一种沙发革用聚氨酯树脂及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种沙发革用聚氨酯树脂及其制备工艺，聚氨酯树脂的原料配方由聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、作为扩链剂的小分子多元醇、有机溶剂、链终止剂和抗氧剂组成，其中，聚酯多元醇为1，4丁二醇和碳酸丙烯酯通过酯交换反应合成的数均分子量在1000～3000之间的聚碳酸酯二醇。聚氨酯树脂的制备工艺包括首先合成预聚体，然后进行扩链反应获得。本发明所得聚氨酯树脂的耐磨性、耐刮花性大大增强，且耐水解性优良，很好的延长了产品的使用寿命；此外，本发明聚氨酯树脂的制备工艺简单，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯树脂，特别涉及一种沙发革用聚氨酯树脂。
背景技术
聚氨酯(PU)合成革具有光泽柔和，手感柔软，力学性能优良等特性，它是天然皮革最为理想的替代品。聚氨酯合成革经过了数十年的发展，目前已广泛应用于服装、箱包、鞋革、家具和汽车等多个领域。对于沙发革用聚氨酯树脂而言，人们通常考虑得最多的是沙发革的美观、耐磨性和使用寿命等问题。随着聚氨酯合成革市场需求的扩大和人们对合成革制品的要求不断提高，改善聚氨酯革用制品的外观和性能等仍然是技术开发人员需要努力的方向。
改善聚氨酯合成革性能的方法有多种，可以在聚氨酯树脂的合成过程中添加纳米粒子来对聚氨酯树脂进行改性，根据需要赋予聚氨酯树脂不同的性能，但是通过无机纳米粒子改性的方法存在粒子的分散性不好控制的问题，且存在事先对无机粒子进行纳米细化的麻烦等。通过化学方法对聚氨酯树脂合成过程中的分子进行改性或者引入具有功能基团的分子链段到聚氨酯分子中，从而赋予聚氨酯树脂良好的性能是不错的选择，但是这同时需要考虑合成工艺和生产成本的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种耐磨、耐刮花、耐水解的沙发革用聚氨酯树脂。
本发明同时还要提供一种沙发革用聚氨酯树脂的制备工艺，该工艺成本低，所得聚氨酯树脂具有优异的耐磨、耐刮花及耐水解性能。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：一种沙发革用聚氨酯树脂，其原料配方由聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、作为扩链剂的小分子多元醇、有机溶剂、链终止剂和抗氧剂组成，其中，聚酯多元醇为1，4丁二醇和碳酸丙烯酯通过酯交换反应合成的数均分子量在1000～3000之间的聚碳酸酯二醇。
根据本发明，聚碳酸酯二醇的合成路线用化学反应方程式表示如下：
作为本发明的进一步实施方案：按重量份计，所述沙发革用聚氨酯树脂的原料配方如下：聚碳酸酯二醇5wt％～13wt％；作为聚醚多元醇组分的数均分子量2000的聚四氢呋喃醚二醇8wt％～10wt％；4，4-二苯甲烷二异氰酸酯9wt％～11wt％；作为扩链剂的1，4丁二醇1.5wt％～2.5wt％；作为有机溶剂的2，5-二甲基呋喃和甲基乙基酮的混合物69wt％～71wt％；作为链终止剂的甲醇0.04wt％～0.06wt％以及抗氧剂0.01wt％～0.04wt％。
优选地，所述的2，5-二甲基呋喃和甲基乙基酮的混合物中，2，5-二甲基呋喃与甲基乙基酮的重量比为2～3∶1。
根据本发明的一个方面，所述聚碳酸酯二醇的制备过程为：首先将1，4丁二醇和碳酸丙烯酯单体按重量比1∶15～25投入反应釜中，同时加入重量为1，4丁二醇和碳酸丙烯酯单体重量和的1wt％～3wt％的抗氧剂，并开始快速搅拌，当反应釜内温度升至220℃时，加入催化剂钛酸四丁酯，反应期间每小时取样测定聚酯多元醇粘度，直至粘度不发生变化时即到终点。
根据本发明，优选数均分子量1500～2500的聚碳酸酯二醇。
本发明采取的另一技术方案是：
一种上述沙发革用聚氨酯树脂的制备工艺，该工艺包括如下步骤：
(1)合成预聚体：向反应釜中依次加入聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、有机溶剂和抗氧剂，将反应釜温度控制在70℃～80℃，固含量控制在65％～72％，常压下反应2～4小时后测NCO含量，含量达到或低于理论值，即得聚氨酯预聚体；
(2)扩链反应：将扩链剂加入到上述预聚体中，进行扩链反应，扩链反应的温度控制在60～70℃，常压下反应8～10小时，粘度合格后，加入链终止剂甲醇以终止反应，然后将反应液经过滤，得到所述的沙发革用聚氨酯树脂。
由于上述技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明以聚碳酸酯二醇为聚酯多元醇组分，在聚氨酯树脂中引入了侧甲基，可提高该聚氨酯树脂的耐水解性，而引入的碳酸酯基团可提高聚氨酯树脂的耐磨性和耐刮花性能，这使得该聚氨酯树脂在制成沙发革后对环境的适应性大大提高，同时也可延长沙发革的使用寿命。
本发明沙发革用聚氨酯树脂的制备工艺简单，成本低。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1、2和3提供本发明聚碳酸酯二醇的制备方法。
实施例1
本实施例聚碳酸酯二醇按如下方法制备：
首先将10份1，4丁二醇和150份碳酸丙烯酯单体投入反应釜中，同时加入抗氧剂1010 3.2份，并开始快速搅拌，当反应釜内温度升至220℃时，加入0.128份的催化剂钛酸四丁酯，反应期间每小时取样测定聚酯多元醇粘度，直至粘度不再变化，即到终点。经检测所制得的聚碳酸酯二醇的粘度为450mpa·s/75℃，羟值为75.0mgKOH/g，数均分子量为1496。
实施例2
本实施例聚碳酸酯二醇按如下方法制备：
首先将10份1，4丁二醇和200份碳酸丙烯酯单体投入反应釜中，同时加入抗氧剂1010 4.2份，并开始快速搅拌，当反应釜内温度升至220℃时，加入0.168份的催化剂钛酸四丁酯，反应期间每小时取样测定聚酯多元醇粘度，直至粘度不发生变化时即到终点。经检测所制得的聚碳酸酯二醇的粘度为530mpa·s/75℃，羟值为56.5mgKOH/g，且不再变化，数均分子量为1985。
实施例3
本实施例聚碳酸酯二醇按如下方法制备：
首先将10份1，4丁二醇和250份碳酸丙烯酯单体投入反应釜中，同时加入抗氧剂1010 5.2份，并开始快速搅拌，当反应釜内温度升至220℃时，加入0.208份的催化剂钛酸四丁酯，反应期间每小时取样测定聚酯多元醇粘度，直至粘度不发生变化时即到终点。经检测所制得的聚碳酸酯二醇的粘度为652mpa·s/75℃，羟值为44.8mgKOH/g，数均分子量为2504。
采用实施例1、2和3的聚碳酸酯二醇合成本发明沙发革用聚氨酯树脂的制备方法，通过下面的实施例4～12具体进行说明。对比例1采用的聚碳酸酯二醇是目前市场上销售的旭化成生产的PCDL-4672。
实施例4～12和对比例1均根据表1中所述的原料占聚氨酯树脂的质量百分比例，按照以下步骤制备聚氨酯树脂：
(1)合成预聚体：向反应釜中依次加入配方量的聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，5-二甲基呋喃、甲基乙基酮和抗氧剂，将反应釜温度控制在70℃～80℃，固含量控制在65～72％，常压下反应2～4小时后测NCO含量，当含量达到或低于理论值时，即得聚氨酯预聚体；
(2)扩链反应：将配方比的1，4丁二醇加入到上述预聚体中，进行扩链反应，扩链反应的温度控制在60～70℃，常压下反应8～10小时，粘度合格后，加入配方比的链终止剂甲醇以终止反应，然后将反应液经过滤，得到所述的沙发革用聚氨酯树脂。
表1.沙发革用聚氨酯树脂实施例和对比例的组分
单位：wt％
对实施例4～12以及对比例1制备的聚氨酯树脂进行耐磨性和耐水解测试，取其平均值。测试结果如下：表1为制得的树脂经拉膜试验机测试的基本物性，表2为在室温下，将所制得的树脂浸泡于浓度为10％的NaOH溶液中测得的耐水解情况。
表1耐磨性测试结果
表2耐水解性测试结果
从表1和2可见，采用本发明生产的聚氨酯树脂具有优异的耐磨和耐水解性能。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种沙发革用聚氨酯树脂，其原料配方由聚碳酸酯二醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、作为扩链剂的小分子多元醇、有机溶剂、链终止剂和抗氧剂组成，其特征在于：所述沙发革用聚氨酯树脂的原料配方如下：聚碳酸酯二醇5wt％～13wt％；数均分子量2000的聚四氢呋喃醚二醇8wt％～10wt％；4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯9wt％～11wt％；1，4-丁二醇1.5wt％～2.5wt％；2，5-二甲基呋喃和甲基乙基酮的混合物69wt％～71wt％；链终止剂甲醇0.04wt％～0.06wt％以及抗氧剂0.01wt％～0.04wt％，其中：所述的聚碳酸酯二醇为1，4丁二醇和碳酸丙烯酯通过酯交换反应合成的数均分子量在1000～3000之间的聚碳酸酯二醇。
2.根据权利要求1所述的沙发革用聚氨酯树脂，其特征在于：所述的2，5-二甲基呋喃和甲基乙基酮的混合物中，2，5-二甲基呋喃与甲基乙基酮的重量比为2～3∶1。
3.根据权利要求1所述的沙发革用聚氨酯树脂，其特征在于：所述聚碳酸酯二醇的制备过程为：首先将1，4丁二醇和碳酸丙烯酯单体按重量比1∶15～25投入反应釜中，同时加入重量为1，4丁二醇和碳酸丙烯酯单体重量和的1wt％～3wt％的抗氧剂，并开始快速搅拌，当反应釜内温度升至220℃时，加入催化剂钛酸四丁酯，反应期间每小时取样测定聚碳酸酯二醇粘度，直至粘度不发生变化时即到终点。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的沙发革用聚氨酯树脂，其特征在于：所述聚碳酸酯二醇的数均分子量为1500～2000。
5.根据权利要求至1至3中任一项所述的沙发革用聚氨酯树脂的制备工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：
(1)合成预聚体：向反应釜中依次加入聚碳酸酯二醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、有机溶剂和抗氧剂，将反应釜温度控制在70℃～80℃，固含量控制在65％～72％，常压下反应2～4小时后测NCO含量，含量达到或低于理论值，即得聚氨酯预聚体；
(2)扩链反应：将扩链剂加入到上述预聚体中，进行扩链反应，扩链反应的温度控制在60～70℃，常压下反应8～10小时，粘度合格后，加入链终止剂甲醇以终止反应，然后将反应液过滤，得到所述的沙发革用聚氨酯树脂。
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