CN102532879B - 超细纤维合成革磨皮粉末制备的聚氨酯弹性体及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超细纤维合成革磨皮粉末制备的聚氨酯弹性体及制备方法，制备方法包括如下步骤：(1)将超细纤维聚氨酯合成革磨皮粉末干燥；(2)将助剂0.3％～10％、增强纤维1％～50％和干燥后的磨皮粉末40％～90％加入到密炼机，在150～200℃下混炼30～120min；(3)将混炼好的物料在压力1～7MPa、温度150～200℃下模压1～10min，再冷却脱模，获得聚氨酯弹性体。本发明充既减少了磨皮粉末对环境的影响，又变废为宝，实现了安全绿色生产。制备的弹性体具有优良的拉伸强度和冲击强度，可用于汽车的保险杠、仪表板、挡泥板、脚踏制动器等方面，突破了传统对合成革产生的废料回收应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯弹性体及其制备方法，尤其涉及利用超细纤维聚氨酯合成革制造过程中产生的磨皮粉末制备的聚氨酯弹性体的方法。
背景技术
由于超细纤维聚氨酯合成革(简称超纤革)具有类似于天然真皮的结构，并且有诸多物理性能优于真皮，所以近年来得到突飞猛进的发展，据相关资料报道(张大省等.国内外超细纤维合成革的生产现状[J].非织造布技术及产业用纺织品，2009，8.)至2008年底我国的超纤革产量已达到4500万平方米每年。而超纤革很多产品在生产过程中，需要进行磨皮处理以改善基布的绒感和手感，而在磨皮过程中会产生大量的粉末。
目前对超纤革磨皮过程中产生的大量磨皮粉末尚未被充分利用，大部分磨皮粉末被丢弃，有少量的磨皮粉末通过加入粘合剂制成块状体后用做鞋中底。
经过对磨皮粉末进行成分分析可知，其主要成分为浸入超纤革基布中的聚氨酯及超细纤维尼龙6粉末。由于不同类型的产品浸渍用的聚氨酯种类不一样，所以不能简单的将磨皮粉末用溶剂溶解后重新用于浸渍生产中。并且用溶剂溶解磨皮粉末而得到的聚氨酯，由于聚氨酯的种类不一样其溶液中聚氨酯分子之间的相互作用力不均匀、分子的结构各异，这影响了其制成弹性体的机械强度。
专利CN1517484A提出的超纤碎皮合成革及其生产方法是将碎皮纤维与化学纤维混合进行无纺布生产再进行超纤革制备的方法，由于碎皮纤维中还含有较多量的聚氨酯，所以该方法在实际的超纤革生产中的可操作性不高。而专利CN1508356A提出了对NuBuck革在磨皮过程中产生的研磨粉末中的聚氨酯进行溶剂溶解后再进行重复生产的利用模式，但在聚氨酯在加工过程中分子的结晶度和软硬段分布已发生改变，并且在生产过程会加入大量的各种助剂，而无法保证回收的聚氨酯的成分和原来一样，从而难以保证回收利用的聚氨酯仍能生产出稳定的产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种超细纤维合成革磨皮粉末制备的聚氨酯弹性体及制备方法，以克服现有技术存在的缺陷，实现废物的再利用。
本发明所述的超细纤维合成革磨皮粉末制备的聚氨酯弹性体的制备方法，包括如下步骤：
(1)将超细纤维聚氨酯合成革磨皮粉末，在90～130℃下干燥0.5～10小时，除去磨皮粉末中的水分及其它易挥发性组分；
(2)将干燥后的磨皮粉末、助剂和增强纤维，加入到密炼机进行混炼；
其中，所述密炼机密练的工艺条件为：
装填容量，即混炼容量，为密炼机密闭室的60％～70％；
加料顺序为：先加入磨皮粉末，然后加入相应的助剂，再加入增强纤维；
温度：150～200℃；
转子采用剪切型转子；
混炼时间为：30～120min；
所述助剂包括水解稳定剂、阻燃剂、抗静电剂、抗氧剂、抗静电剂、抗紫外光剂、增塑剂、着色剂或脱模剂等的一种或多种；
所述的增强纤维，主要作用是提高弹性体的机械性能，包括碳纤维、玻璃纤维、有机聚合物纤维、石棉纤维、陶瓷纤维、金属纤维或碳纳米管等的一种或多种，优选碳纤维或玻璃纤维中的一种或两种；
增强纤维的长度为：0.1～50mm，优选为0.5～20mm；
以助剂、增强纤维和干燥后的磨皮粉末的总重量计，各个组分的重量百分比为：
助剂 0.3％～10％
增强纤维 1％～50％
干燥后的磨皮粉末 40％～90％；
优选的，各个组分的重量百分比为：
助剂 3％～8％
增强纤维 5％～25％
干燥后的磨皮粉末 67％～87％。
优选的，在加入增强纤维后，再加入超支化聚酰胺酯类化合物，加入重量为增强纤维重量的1％～3％，所述超支化聚酰胺酯类化合物的分子结构如下：
所述的超支化聚酰胺酯类化合物，可采用Development of DSM’sHybrane_Hyperbranched Polyesteramides文献(Polymer 45(2004)6275-6284)报道的方法制备，或者采用帝斯曼公司的产品；
发明人发现，加入所述的超支化聚酰胺酯类化合物，可使超细纤维聚氨酯合成革磨皮粉末中的聚氨酯、尼龙6和增强纤维的表面性能得到改善，从而可大大提高产品的机械性能。
(3)将混炼好的物料，送至温度为90～130℃的模具中，在1～7MPa的压力、温度为150～200℃下模压1～10min，再冷却至60℃以下，脱模，获得超细纤维合成革磨皮粉末制备的聚氨酯弹性体；
所述的超细纤维聚氨酯合成革磨皮粉末，为超细纤维聚氨酯合成革生产过程中，为改善基布的绒感和手感，进行磨皮处理而产生的粉末，主要成分为：聚氨酯和尼龙6，其中：聚氨酯的重量含量为30％～55％，尼龙6的含量为45％～70％；
本发明充分利用了聚氨酯的高分子性能对超纤革生产过程中产生磨皮粉末进行了充分的利用，既减少了磨皮粉末对环境的影响，又变废为宝；并且本发明不需要添加粘合剂也无需加入二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯等有害易爆的有机溶剂，实现了安全生产和绿色生产。同时，本发明制备的弹性体具有优良的拉伸强度和冲击强度，可用于汽车的保险杠、仪表板、挡泥板、脚踏制动器等方面，突破了传统对合成革产生的废料回收应用领域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
超纤革磨皮粉末中，聚氨酯的重量含量为45％，尼龙6的含量为54％和1％的色料等杂质，所述聚氨酯为聚醚聚碳共聚多元醇与二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)缩聚而成的聚氨酯。
(1)将超纤革磨皮粉末在90℃的温度下干燥10小时；
(2)将干燥后的磨皮粉末及用于增加弹性体强度的玻璃纤维，加入到密炼机进行混炼，并加入德国bayer公司的单碳化二亚胺(水解稳定剂)、甲基磷酸二甲酯(阻燃剂)、抗氧剂1010(抗氧剂)。
其中，密炼机密练的工艺条件为：
装填容量取密炼机密闭室的60％；
加料顺序为：先加入磨皮粉末，然后加入相应的助剂，再加入碳纳米管；
温度：150℃；
采用剪切型转子，混炼时间为：120min；
加入的碳纳米管长度为：0.5mm；
各个组分的重量百分比为：
(3)将混炼好的弹性体，送至预热温度为90℃的模具中，在7MPa的压力、温度为200℃下模压1min，再冷却至60℃，脱模即可得。
实施例2
超纤革磨皮粉末中，聚氨酯的重量含量为55％，尼龙6的含量为45％，所述聚氨酯为聚酯聚醚共聚多元醇与二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)缩聚而成的聚氨酯。
(1)将超纤革磨皮粉末通过烘箱在120℃的温度下干燥5小时。
(2)将干燥后的磨皮粉末及用于增加弹性体强度的碳纤维，加入到密炼机进行混炼，并加入德国bayer公司的单碳化二亚胺(水解稳定剂)、甲基磷酸二甲酯(阻燃剂)、抗氧剂1010(抗氧剂)。
其中，密炼机密练的工艺条件为：
装填容量取密炼机密闭室的65％；
加料顺序为：先加入磨皮粉末，然后加入相应的助剂，再加入碳纤维；
温度：180℃；
采用剪切型转子，混炼时间为：80min；
加入的碳纤维长度为：5mm；
各个组分的重量百分比为：
(3)将混炼好的弹性体，送至预热温度为120℃的模具中，在5MPa的压力、温度为170℃下模压5min，再冷却至60℃以下进行脱模即可得。
实施例3
超纤革磨皮粉末中，聚氨酯的重量含量为30％，尼龙6的含量为70％，所述聚氨酯为聚酯聚醚共聚多元醇与二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)缩聚而成的聚氨酯。
(1)将超纤革磨皮粉末通过烘箱在130℃的温度下干燥0.5小时。
(2)将干燥后的磨皮粉末及玻璃纤维，加入到密炼机进行混炼，并加入德国bayer公司的单碳化二亚胺(水解稳定剂)、甲基磷酸二甲酯(阻燃剂)、抗氧剂1010(抗氧剂)。
其中，密炼机密练的工艺条件为：
装填容量取密炼机密闭室的70％；
加料顺序为：先加入磨皮粉末，然后加入相应的助剂，再加入玻璃纤维；
温度：200℃；
采用剪切型转子，混炼时间为：30min；
玻璃纤维长度为：20mm；
各个组分的重量百分比为：
(3)将混炼好的弹性体，送至预热温度为130℃的模具中，在1MPa的压力、温度为150℃下模压10min，再冷却至60℃以下进行脱模即可得。通过上述方法制备得到的弹性体的拉伸强度和冲击强度如表1。
表1中拉伸强度的测试按GB/T 2568-1995进行，冲击强度的测试按GB/T 2571-1995进行。
实施例4
采用与实施例1相同的方法，在加入增强纤维后，再加入超支化聚酰胺酯类化合物，加入重量为增强纤维重量的1％，然后进行混炼，采用实施例1相同的方法进行检测，结果如表2。所述的超支化聚酰胺酯类化合物，采用帝斯曼公司的产品。
实施例5
采用与实施例2相同的方法，在加入增强纤维后，再加入超支化聚酰胺酯类化合物，加入重量为增强纤维重量的3％，然后进行混炼，采用实施例1相同的方法进行检测，结果如表2。所述的超支化聚酰胺酯类化合物，采用帝斯曼公司的产品。
通过上述方法制备得到的弹性体的拉伸强度和冲击强度如表2。
表2中拉伸强度的测试按GB/T 2568-1995进行，冲击强度的测试按GB/T 2571-1995进行。
Claims (10)
1.超细纤维合成革磨皮粉末制备的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将超细纤维聚氨酯合成革磨皮粉末干燥；
（2）将干燥后的磨皮粉末、助剂和增强纤维，加入到密炼机进行混炼，以助剂、增强纤维和干燥后的磨皮粉末的总重量计，各个组分的重量百分比为：助剂0.3%～10%，增强纤维1%～50%，干燥后的磨皮粉末40%～90%；
（3）将混炼好的物料，送至温度为90～130℃的模具中，在1～7MPa的压力、温度为150～200℃下模压1～10min，再冷却脱模，获得超细纤维合成革磨皮粉末制备的聚氨酯弹性体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各个组分的重量百分比为：助剂3%～8%，增强纤维5%～25%，干燥后的磨皮粉末67%～87%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助剂包括水解稳定剂、阻燃剂、抗静电剂、抗氧剂、抗静电剂、抗紫外光剂、增塑剂、着色剂或脱模剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的增强纤维选自碳纤维、玻璃纤维、有机聚合物纤维、石棉纤维、陶瓷纤维、金属纤维或碳纳米管中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，增强纤维的长度为：0.1～20mm。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，密炼机密练的工艺条件为：装填容量为密炼机密闭室的60%～70%；
加料顺序为：先加入磨皮粉末，然后加入相应的助剂，再加入增强纤维；
温度：150～200℃；转子采用剪切型转子；混炼时间为：30～120min。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的超细纤维聚氨酯合成革磨皮粉末主要成分为：聚氨酯和尼龙6，其中：聚氨酯的重量含量为30%～55%，尼龙6的含量为45%～70%。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在加入增强纤维后，再加入超支化聚酰胺酯类化合物，所述超支化聚酰胺酯类化合物的分子结构如下：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，超支化聚酰胺酯类化合物加入重量为增强纤维重量的1%～3%。
10.根据权利要求1～9任一项所述的方法制备的聚氨酯弹性体。
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