CN104264497B - 一种合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及合成革技术领域，具体说是一种合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法，目的在于提供一种气泡细密、均匀、稳定，原料成本低的制备方法。本发明采用高速搅拌机预混合与微细气泡发生器发泡的组合发泡方式，使合成革用水性聚氨酯发泡浆料的气泡直径可达到100-300微米，气泡细密均匀且大小一致，稳定性好。整个制备过程无机械运动部件，可靠性高，运行成本低。经测试，本发明制备得到的水性聚氨酯发泡浆料的气泡存留时间可达到8-10h，可在120-140℃条件下固化成型，用其制成的发泡层泡孔结构稳定、致密、规则，表面无明显粗大泡孔，外观无瑕疵，可广泛应用于服装革、沙皮革、箱包革等人造革产品中。

Description

一种合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法
技术领域
本发明涉及合成革技术领域，具体说是一种合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法。
背景技术
发泡技术一直是制约水性聚氨酯在合成革应用行业发展的关键技术之一。现有的合成革用发泡浆料，通常采用化学发泡或物理发泡。化学发泡由于发泡剂的化学分解温度较高且不溶于水，无法应用于水性聚氨酯体系，因此不适用于制备水性聚氨酯发泡浆料；而物理发泡虽然可以应用于水性聚氨酯体系，但现有比较常用的方法是使用发泡机进行发泡，产生的气泡直径较大，均匀性和稳定性较差，固化后得到的发泡层泡孔密度小，泡孔大小不一且分布不均，为了满足足够的上料量要求，水性聚氨酯的固含量还必须达到50％以上，原料成本高。因此，如何开发出一种气泡细密、均匀、稳定，原料成本低的合成革用水性聚氨酯发泡浆料，成为合成革行业的一大技术难题。
微细气泡发生器广泛应用于净化污染水、食品的清洁与消毒以及在液体中存储空气、氧气、氢气、二氧化碳、甲烷等气体，其应用原理大致为：通过在污水等液体中产生大量的微细气泡，使液体中的杂质附着于气泡上并随着气泡的上浮而与液体分离开来，后续再进行相应的处理即可达到净化、清洁与消毒的目的。在液体中存储气体则相对简单，只要将含有气体的微细气泡冲入液体中即可。为了提高应用效果，微细气泡发生器的研究一直致力于产生更小的气泡，目前已知可以得到纳米级的气泡，而气泡的尺寸越小，气泡的寿命就越长(即气泡的稳定性越好)。据报道称，通过微细气泡发生器得到的1微米气泡，其稳定性居然达到了一年。
鉴于微细气泡发生器的应用原理及研究现状，目前并没有将微细气泡发生器应用于制备合成革用水性聚氨酯发泡浆料的相关记载，而且合成革用发泡浆料的气泡直径只需大于100微米且使用空气即可，而微细气泡发生器在上个世纪末就已经能够实现将直径100微米的气泡冲入液体中，因此在本发明研究之前，利用以及如何利用微细气泡发生器来解决合成革用水性聚氨酯发泡浆料的发泡问题，并未被本领域技术人员所认识。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种气泡细密、均匀、稳定，原料成本低的合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法，包括：
步骤1、将100重量份的水性聚氨酯乳液、0.1-1重量份的水性增稠剂、1-3重量份的表面活性剂、1-3重量份的润湿剂和0.1-2重量份的流平剂混合配制成浆料；
步骤2、将配制好的浆料用高速搅拌机预混合，预混合过程为：先在500-700转下搅拌1-5分钟，控制浆料的粘度为3000-5000mPa·s，再调整转速至1300-1400转，继续搅拌10-15分钟，把浆料全部打成泡沫，发泡倍率控制在1-1.5；
步骤3、开动微细气泡发生器，产生100-300微米的微细气泡，然后将所述微细气泡通入预混合好的浆料，连续通气5-20min，即可得到气泡直径为100-300微米的合成革用水性聚氨酯发泡浆料。
本发明的有益效果在于：
1、不需使用匀泡剂，原料成本低；
2、制备得到的水性聚氨酯发泡浆料的气泡直径可达到100-300微米，气泡细密均匀且大小一致，稳定性好，用其制成的发泡层泡孔结构稳定、致密、规则，表面无明显粗大泡孔，外观无瑕疵，可广泛应用于服装革、沙皮革、箱包革等人造革产品中；
3、制备得到的水性聚氨酯发泡浆料的固化温度低，只需达到水性聚氨酯固化的温度(120-140℃)即可，易于成型、能耗低；
4、制备过程中无机械运动部件，可靠性高，运行成本低。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：采用高速搅拌机预混合与微细气泡发生器发泡的组合发泡方式，使合成革用水性聚氨酯发泡浆料的气泡直径可达到100-300微米，气泡细密均匀且大小一致，稳定性好。
具体的，本发明提供的合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法，包括：
步骤1、将100重量份的水性聚氨酯乳液、0.1-1重量份的水性增稠剂、1-3重量份的表面活性剂、1-3重量份的润湿剂和0.1-2重量份的流平剂混合配制成浆料；
步骤2、将配制好的浆料用高速搅拌机预混合，预混合过程为：先在500-700转下搅拌1-5分钟，控制浆料的粘度为3000-5000mPa·s，再调整转速至1300-1400转，继续搅拌10-15分钟，把浆料全部打成泡沫(看不见水液为止)，发泡倍率控制在1-1.5；
步骤3、开动微细气泡发生器，产生100-300微米的微细气泡，然后将所述微细气泡通入预混合好的浆料，连续通气5-20min，即可得到气泡直径为100-300微米的合成革用水性聚氨酯发泡浆料。
在上述制备方法中，浆料首先通过高速搅拌机预混合后全部被打成泡沫，形成发泡倍率为1-1.5且气泡直径在700微米以上的分布较均匀的“初步发泡”浆料，为后续的微细气泡发生器发泡提供基础；然后微细气泡发生器将100-300微米的微细气泡打入预混合好的浆料中，进一步将浆料中的气泡粉碎为100-300微米的微细气泡并使之分布更均匀，从而使最终得到的合成革用水性聚氨酯发泡浆料的气泡直径达到100-300微米，气泡细密均匀且大小一致，气泡稳定性也大大提升。经测试，本发明制备得到的水性聚氨酯发泡浆料的气泡存留时间可达到8-10h，而传统发泡机发泡得到的水性聚氨酯发泡浆料的气泡存留时间仅为2-4h。此外，本发明制备得到的水性聚氨酯发泡浆料，可在120-140℃条件下固化成型。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
1、不需使用匀泡剂，原料成本低；
2、制备得到的水性聚氨酯发泡浆料的气泡直径可达到100-300微米，气泡细密均匀且大小一致，稳定性好，用其制成的发泡层泡孔结构稳定、致密、规则，表面无明显粗大泡孔，外观无瑕疵，可广泛应用于服装革、沙皮革、箱包革等人造革产品中；
3、制备得到的水性聚氨酯发泡浆料的固化温度低，只需达到水性聚氨酯固化的温度(120-140℃)即可，易于成型、能耗低；
4、制备过程中无机械运动部件，可靠性高，运行成本低。
进一步的，所述水性聚氨酯乳液为阴离子型芳香族水性聚氨酯乳液或阴离子型脂肪族水性聚氨酯乳液。
进一步的，所述水性聚氨酯乳液的固含量为30-50％。
进一步的，所述水性增稠剂为水溶性的缔合型聚氨酯增稠剂或水溶性的纤维素类增稠剂。
进一步的，所述表面活性剂为脂肪醇硫酸盐类表面活性剂、脂肪酸盐类表面活性剂或烷基苯磺酸表面活性剂。
进一步的，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
进一步的，所述润湿剂为阴离子型有机硅润湿剂。
进一步的，所述流平剂为有机硅改性丙烯酸类流平剂。
进一步的，所述浆料中还包括2-10重量份的水性色浆。
以下实施例中所采用的浆料组分优选如下表1所示：
表1
实施例1：
(1)配制浆料：将100重量份的水性聚氨酯乳液、0.5重量份的水性增稠剂、1重量份的表面活性剂、1重量份的润湿剂和0.5重量份的流平剂，混匀配制成浆料；
(2)预混合：调节高速搅拌机的速度为500转每分钟，将配制好的浆料用高速搅拌机搅拌5分钟，调节浆料的黏度为3000mPa·s，调整高速搅拌机的转速至1400转，继续搅拌10分钟，把该浆料全部打成泡沫(看不见水液为止)，发泡倍率控制为1；
(3)开动微细气泡发生器，产生100-300微米的微细气泡，然后将所述微细气泡通入预混合好的浆料，连续通气15min，即可得到气泡直径为100-300微米的合成革用水性聚氨酯发泡浆料。
实施例2
(1)配制浆料：将100重量份的水性聚氨酯乳液、0.1重量份的水性增稠剂、3重量份的表面活性剂、3重量份的润湿剂和0.1重量份的流平剂，混匀配制成浆料；
(2)预混合：调节高速搅拌机的速度为700转每分钟，将配制好的浆料用高速搅拌机搅拌5分钟，调节浆料的黏度为5000mPa·s，调整高速搅拌机的转速至1400转，继续搅拌10分钟，把该浆料全部打成泡沫(看不见水液为止)，发泡倍率控制为1.5；
(3)开动微细气泡发生器，产生100-300微米的微细气泡，然后将所述微细气泡通入预混合好的浆料，连续通气20min，即可得到气泡直径为100-300微米的合成革用水性聚氨酯发泡浆料。
实施例3
(1)配制浆料：将100重量份的水性聚氨酯乳液、1重量份的水性增稠剂、2重量份的表面活性剂、2重量份的润湿剂和2重量份的流平剂，混匀配制成浆料；
(2)预混合：调节高速搅拌机的速度为500转每分钟，将配制好的浆料用高速搅拌机搅拌1分钟，调节浆料的黏度为3000mPa·s，调整高速搅拌机的转速至1300转，继续搅拌15分钟，把该浆料全部打成泡沫(看不见水液为止)，发泡倍率控制为1.2；
(3)开动微细气泡发生器，产生100-300微米的微细气泡，然后将所述微细气泡通入预混合好的浆料，连续通气5min，即可得到气泡直径为100-300微米的合成革用水性聚氨酯发泡浆料。
实施例4
(1)配制浆料：将100重量份的水性聚氨酯乳液、0.5重量份的水性增稠剂、1重量份的表面活性剂、1重量份的润湿剂、0.5重量份的流平剂和2重量份的水性色浆，混匀配制成浆料；
(2)预混合：调节高速搅拌机的速度为500转每分钟，将配制好的浆料用高速搅拌机搅拌5分钟，调节浆料的黏度为3000mPa·s，调整高速搅拌机的转速至1400转，继续搅拌15分钟，把该浆料全部打成泡沫(看不见水液为止)，发泡倍率控制为1；
(3)开动微细气泡发生器，产生100-300微米的微细气泡，然后将所述微细气泡通入预混合好的浆料，连续通气15min，即可得到气泡直径为100-300微米的合成革用水性聚氨酯发泡浆料。
实施例5
(1)配制浆料：将100重量份的水性聚氨酯乳液、0.5重量份的水性增稠剂、1重量份的表面活性剂、1重量份的润湿剂、0.5重量份的流平剂和10重量份的水性色浆，混匀配制成浆料；
(2)预混合：调节高速搅拌机的速度为500转每分钟，将配制好的浆料用高速搅拌机搅拌5分钟，调节浆料的黏度为3000mPa·s，调整高速搅拌机的转速至1400转，继续搅拌10分钟，把该浆料全部打成泡沫(看不见水液为止)，发泡倍率控制为1；
(3)开动微细气泡发生器，产生100-300微米的微细气泡，然后将所述微细气泡通入预混合好的浆料，连续通气15min，即可得到气泡直径为100-300微米的合成革用水性聚氨酯发泡浆料。
对上述实施例1-5制备得到的合成革用水性聚氨酯发泡浆料进行检测，检测结果如下表2所示：
表2
综上所述，本发明提供的合成革用水性聚氨酯发泡浆料制备方法，可靠性高，运行成本低，原料成本低，制得的合成革用水性聚氨酯发泡浆料气泡细密均匀且大小一致，稳定性好，固化温度低，用其制成的发泡层泡孔结构稳定、致密、规则，表面无明显粗大泡孔，外观无瑕疵，可广泛应用于服装革、沙皮革、箱包革等人造革产品中。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1、将100重量份的水性聚氨酯乳液、0.1-1重量份的水性增稠剂、1-3重量份的表面活性剂、1-3重量份的润湿剂和0.1-2重量份的流平剂混合配制成浆料；
步骤2、将配制好的浆料用高速搅拌机预混合，预混合过程为：先在500-700转下搅拌1-5分钟，控制浆料的粘度为3000-5000mPa·s，再调整转速至1300-1400转，继续搅拌10-15分钟，把浆料全部打成泡沫，发泡倍率控制在1-1.5；
步骤3、开动微细气泡发生器，产生100-300微米的微细气泡，然后将所述微细气泡通入预混合好的浆料，连续通气5-20min，即可得到气泡直径为100-300微米的合成革用水性聚氨酯发泡浆料。
2.根据权利要求1所述的合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法，其特征在于：所述水性聚氨酯乳液为阴离子型芳香族水性聚氨酯乳液或阴离子型脂肪族水性聚氨酯乳液。
3.根据权利要求2所述的合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法，其特征在于：所述水性聚氨酯乳液的固含量为30-50％。
4.根据权利要求1所述的合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法，其特征在于：所述水性增稠剂为水溶性的缔合型聚氨酯增稠剂或水溶性的纤维素类增稠剂。
5.根据权利要求1所述的合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为脂肪醇硫酸盐类表面活性剂、脂肪酸盐类表面活性剂或烷基苯磺酸表面活性剂。
6.根据权利要求5所述的合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
7.根据权利要求1所述的合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法，其特征在于：所述润湿剂为阴离子型有机硅润湿剂。
8.根据权利要求1所述的合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法，其特征在于：所述流平剂为有机硅改性丙烯酸类流平剂。
9.根据权利要求1所述的合成革用水性聚氨酯发泡浆料的制备方法，其特征在于：所述浆料中还包括2-10重量份的水性色浆。
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