CN105061722A - 一种水性聚氨酯树脂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水性聚氨酯树脂，所述水性聚氨酯树脂包括以下原料组分及重量份：多元醇120~170份，多异氰酸酯10~30份，第一扩链剂4~10份，第二扩链剂0.6~2份，三乙胺2~6份，有机铋催化剂0.2~0.6份，260~400份。本发明的用于服装革半干贴工艺的底料水性聚氨酯树脂，其在合成过程中与传统的水性聚氨酯异氰酸酯过量不同，在合成过程中羟基过量，直接以羟基封端。该水性聚氨酯在进行服装革贴面时，加热至半干状态进行贴面，贴出来的革手感极柔软和高的剥离强度。

Description

一种水性聚氨酯树脂
技术领域
本发明涉及高分子聚合物领域，具体公开了一种水性聚氨酯树脂。
背景技术
合成革可分为聚氨酯服装革、鞋用合成革、汽车革和沙发革。不同领域对革的性能要求不尽相同，其中服装革对于舒适性和功能性的要求较高。例如要求革具有较好的透气性、肉感、柔软的手感、耐水解性、耐磨耐刮性和伸展性等。此外，在开发服装革产品时，必须追求革性能和价格的平衡，以满足市场上的皮革服装需求。
水性聚氨酯树脂是以水为分散介质，在加工过程中无需有机溶剂，而且产品体系中不含有有毒的NCO基团，避免了对环境的污染和对操作人员的健康危害。但是收到水性聚氨酯树脂本身的物理化学性质的限制，将其批量应用于服装革上海没有成功的先例。在现有制革生产过程中，采用水性聚氨酯树脂作为粘合层有致命的劣势。其以水为溶剂，粘合层在面层和基布之间更不利于水分的烘干，且在烘干过程中需要蒸发热较高，因此制革过程的烘烤时间延长，烘烤温度提高，造成生产效率低下。
现有技术中如公开号为CN103351456A的发明申请公开了一种服装革用湿法聚氨酯树脂，通过设计具有特定分子结构和分子量的酯醚共聚物多元醇，同时通过先合成一种粘度及固含量的聚氨酯树脂中间体，然后将该中间体加入到最终的聚氨酯树脂中，获得了有较好柔软度、湿滑感、丰满的手感，较强的真皮感，具有服装领域所要求的耐水解、高剥离和超柔软等性能要求的产品；但是，这种聚氨酯树脂的配方中含有占配方比重50％以上的有机溶剂，生产过程及所制备的产品不能够满足环保要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种水性聚氨酯树脂，用于克服现有技术中用于服装革的聚氨酯生产成本高，手感不柔软，以及耐磨和耐水性差的缺陷。
为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：
一种水性聚氨酯树脂，所述水性聚氨酯树脂包括以下原料组分及重量份：
优选地，所述多异氰酸酯为13～24.35份。
优选地，所述第一扩链剂为3.96～6.05份。
优选地，所述第二扩链剂为0.64～1.68份。
优选地，所述三乙胺为2.98～4.6份。
优选地，所述水为262～364份。
优选地，所述多元醇选自聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚环氧丙烷多元醇和端羟基聚丁二烯和聚硅氧烷多元醇和聚酯醚多元醇中的一种或几种。
优选地，所述的多元醇为二元醇。
更优选地，所述多元醇选自己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃醚二元醇、聚环氧乙烷二元醇、聚环氧丙烷二元醇和端羟基聚丁二烯和聚硅氧烷二元醇中的一种或几种。
优选地，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。
优选地，所述多异氰酸酯中多异氰酸酯基团与所述多元醇中羟基基团的摩尔数之比为0.97～0.98。
优选地，所述第一扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基戊酸和二羟甲基辛酸中的一种或几种。
优选地，所述第二扩链剂选自乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二甘醇、甘油、山梨醇、三羟甲基丙烷和二羟甲基环己烷中的一种或几种。
优选地，所述有机铋催化剂选自Coscat83、有机铋1610、有机铋2010、有机铋2810、有机铋2808中的一种或几种。
本发明还公开了一种制备如上述所述水性聚氨酯树脂的方法，包括以下步骤：多元醇和多异氰酸酯在85～95℃下反应2～3h；再加入第一扩链剂和第二扩链剂在75～85℃下反应1～3h；然后加入有机铋催化剂和丙酮在65～75℃下反应2～3h；降温至35～45℃加入三乙胺中和；加入水后的产物经减压蒸馏即获得所述水性聚氨酯树脂。
优选地，加入第一扩链剂和第二扩链剂的同时加入丙酮。
丙酮的作用为调整反应溶液的粘度。丙酮的添加量可根据反应需要酌情添加。所述丙酮在减压蒸馏阶段被蒸馏除去。
本发明还公开了一种如上述所述水性聚氨酯树脂在服装革中的用途。
优选地，所述用途为将所述水性聚氨酯树脂经增稠、润湿、消泡处理后，在100℃以上的条件下加热至少50s后进行贴合。
上述所述增稠、润湿、消泡处理步骤均采用现有技术中常用方式进行。
优选地，上述所述加热温度为不小于120℃。
本发明提出一种用于服装革半干贴工艺的底料水性聚氨酯树脂，该树脂能够用于服装革的胶粘层，经加热在半干状态下进行贴合，其涂层具有极柔软的手感、高的剥离强度、优良的耐水性能等特点。
本发明的用于服装革半干贴工艺的底料水性聚氨酯树脂，其在合成过程中与传统的水性聚氨酯异氰酸酯过量不同，在合成过程中羟基过量，直接以羟基封端。该水性聚氨酯在进行服装革贴面时，加热至半干状态进行贴面，贴出来的革手感极柔软和高的剥离强度。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。
实施例1
将116.6g分子量为2000的聚四氢呋喃二元醇和43.4g分子量为2000的聚己内酯二元醇加入三口烧瓶中，加热至100℃～110℃脱水一小时，然后降温至50℃，加入24.35g的甲苯二异氰酸酯，升温至90℃保温反应2小时，两小时测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入6.05g的二羟甲基丙酸和1.62g的1,4-丁二醇和少量丙酮调整粘度，升温至80℃反应2小时，然后加入0.6g有机铋2808催化剂在70℃反应3小时，反应结束测定NCO含量，然后降温至50℃，加入4.6g的三乙胺进行中和，中和1分钟后，高速剪切下加入380g的去离子水，分散20分钟，然后减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到样品1。
实施例2
将140g分子量为3000的聚环氧丙烷多元醇和10g分子量为2000的聚碳酸酯多元醇加入三口烧瓶中，加热至100℃～110℃脱水一小时，然后降温至50℃，加入17.4g的甲苯二异氰酸酯，升温至90℃保温反应2小时，两小时测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入5.36g的二羟甲基丙酸和1.15g的一缩二乙二醇和少量丙酮调整粘度，升温至80℃反应2小时，然后加入0.4g有机铋2808催化剂在70℃反应3小时，反应结束测定NCO含量，然后降温至50℃，加入4.04g的三乙胺进行中和，中和1分钟后，高速剪切下加入330g的去离子水，分散20分钟，然后减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到样品2。
实施例3
将125g的分子量为3000的聚四氢呋喃二元醇和8g分子量为2000的聚己内酯二元醇加入三口烧瓶中，加热至100℃～110℃脱水一小时，然后降温至50℃，加入16g的甲苯二异氰酸酯，升温至90℃保温反应2小时，两小时测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入4.35g的二羟甲基丙酸和1.57g的甲基丙二醇和少量丙酮调整粘度，升温至80℃反应2小时，然后加入0.2g有机铋2808催化剂在70℃反应3小时，反应结束测定NCO含量，然后降温至50℃，加入3.28g的三乙胺进行中和，中和1分钟后，高速剪切下加入294g的去离子水，分散20分钟，然后减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到样品3。
实施例4
将165g分子量为2000的聚酯醚二元醇加入三口烧瓶中，加热至100℃～110℃脱水一小时，然后降温至50℃，加入22g的甲苯二异氰酸酯，升温至90℃保温反应2小时，两小时测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入5.49g的二羟甲基丙酸和0.73g的1,4-丁二醇和少量丙酮调整粘度，升温至80℃反应2小时，然后加入0.3g有机铋2808催化剂在70℃反应3小时，反应结束测定NCO含量，然后降温至50℃，加入3.38g的三乙胺进行中和，中和1分钟后，高速剪切下加入364g的去离子水，分散20分钟，然后减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到样品4。
实施例5
将60g分子量为3000的聚环氧丙烷多元醇和60g分子量为3000的聚四氢呋喃二元醇加入三口烧瓶中，加热至100℃～110℃脱水一小时，然后降温至50℃，加入13g的甲苯二异氰酸酯，升温至90℃保温反应2小时，两小时测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入3.96g的二羟甲基丙酸和0.64g的1,4-丁二醇和少量丙酮调整粘度，升温至80℃反应2小时，然后加入0.2g有机铋2808催化剂在70℃反应3小时，反应结束测定NCO含量，然后降温至50℃，加入2.98g的三乙胺进行中和，中和1分钟后，高速剪切下加入262g的去离子水，分散20分钟，然后减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到样品5。
实施例6
将100g的分子量为2000聚酯醚二元醇和30g分子量为2000的聚环氧丙烷多元醇加入三口烧瓶中，加热至100℃～110℃脱水一小时，然后降温至50℃，加入18g的甲苯二异氰酸酯，升温至90℃保温反应2小时，两小时测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入3.99g的二羟甲基丙酸和1.68g的甲基丙二醇和少量丙酮调整粘度，升温至80℃反应2小时，然后加入0.5g有机铋2808催化剂在70℃反应3小时，反应结束测定NCO含量，然后降温至50℃，加入3g的三乙胺进行中和，中和1分钟后，高速剪切下加入263g的去离子水，分散20分钟，然后减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到样品6。
使用涂四杯测试本发明实施例1～6中获得的水性聚氨酯树脂在25℃下的粘度分别为：38S、26S、35S、28S、21S、25S。
按照以下步骤方法使用上述实施例1～6中制备的水性聚氨酯树脂制备聚氨酯服装革：
(1)将合肥科天化工有限公司生产的水性聚氨酯面料KTT726树脂以0.15mm的厚度均匀涂布于离型纸上，烘干，形成面层树脂层；
(2)分别将实施例中的1-6号样品经增稠、流平、消泡处理后，以0.1mm的厚度均匀涂布在步骤(1)的面层树脂上，置于120℃的烘箱中干燥30秒钟，得到半干的有一定拉丝状的粘合树脂层；
(3)将步骤(1)及(2)所得面层及粘合树脂层贴于基布上，置于120℃的干燥箱中干燥1～2分钟，揭去离型纸，即得所述服装革，其中基布可以为春亚纺、针织布。
将这种聚氨酯服装革按照GB/T8949-1995中的第5.9条的规定进行剥离强度测试，测试结果如表1所示。
耐折牢度测试方法：测试实施例1～6中的服装革的耐折牢度，按照QB/T1646-2007标准规定进行，分别将各组试样在23℃±2℃和-10℃±2℃下，将试样正面向里折叠，观察正、反两面受折部分的变化。结果参见表1。
服装革的耐磨性测试方法：按照QB/T2726-2005的规定进行。荷重为1000g，选用H-22号磨轮，设定转速为60r/min，转速为500r/min。试验结束后观察受测试样表面的变化。
表1
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述水性聚氨酯树脂包括以下原料组分及重量份：
2.如权利要求1所述水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述多元醇选自聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚环氧丙烷多元醇和端羟基聚丁二烯中的一种或几种。
3.如权利要求1所述水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。
4.如权利要求1所述水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述第一扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基戊酸和二羟甲基辛酸中的一种或几种。
5.如权利要求1所述水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述第二扩链剂选自乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二甘醇、甘油、山梨醇、三羟甲基丙烷和二羟甲基环己烷中的一种或几种。
6.如权利要求1所述水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述有机铋催化剂选自Coscat83、有机铋1610、有机铋2010、有机铋2810、有机铋2808中的一种或几种。
7.一种制备如权利要求1～6任一所述水性聚氨酯树脂的方法，包括以下步骤：多元醇和多异氰酸酯在85～95℃下反应2～3h；再加入第一扩链剂和第二扩链剂在75～85℃下反应1～3h；然后加入有机铋催化剂和丙酮在65～75℃下反应2～3h；降温至35～45℃加入三乙胺中和；加入水后的产物经减压蒸馏即获得所述水性聚氨酯树脂。
8.如权利要求7所述方法，其特征在于：加入第一扩链剂和第二扩链剂的同时加入丙酮。
9.如权利要求1～6任一所述水性聚氨酯树脂在服装革中的用途。
10.如权利要求9所述用途，为将所述水性聚氨酯树脂经增稠、润湿、消泡处理后，在100℃以上的条件下烘至少50s后进行贴合。
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