CN107604533B

CN107604533B - 一种弹力超细纤维合成革及其环境友好的制备方法

Info

Publication number: CN107604533B
Application number: CN201710846901.6A
Authority: CN
Inventors: 颜俊; 范浩军; 陈意; 郭学方; 徐洲; 白玲
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-10-18
Anticipated expiration: 2037-09-19
Also published as: CN107604533A

Abstract

一种弹力超细纤维合成革及其环境友好的制备方法，弹力超细纤维合成革由聚氨酯超细纤维与PA6超细纤维的交联体、和填充的聚氨酯树脂组成的弹力超细纤维合成革基布及可选的聚氨酯面层组成，通过制备聚氨酯与水可溶/水不溶可控的聚氨酯海岛复合纤维，然后将所制备的纤维与尼龙六/(水可溶/水不溶可控型聚氨酯)海岛纤维混合制备无纺布，再对无纺布浸渍阴离子水性聚氨酯树脂浆料、烘干固化、在温和条件下减量、水洗及干燥定型得到弹力超纤革基布，对基布进行后续加工制得弹力超纤革，并对减量海组分进行清洁回收，整个制备过程环境友好，制得的超细纤维合成革弹力高、回弹性好、手感饱满，可用于靴筒、服装、沙发等有高回弹要求的场合。

Description

一种弹力超细纤维合成革及其环境友好的制备方法

技术领域

本发明涉及合成革领域，特别是指一种弹力超细纤维合成革及其环境友好的制备方法。

背景技术

超细纤维合成革是基于海岛型超细纤维发展起来的一种复合材料，在日本、韩国、中国台湾、中国大陆发展较为迅速。超细纤维合成革是将海组分和岛组分聚合物共混或复合纺丝，然后经无纺加工成布，再经聚氨酯浸渍凝固、减量开纤去除海组分，获得类似真皮胶原纤维三股螺旋结构的超细纤维革基布，最后经涂层或贴面制得高仿真皮革制品。超细纤维合成革以其高物性、耐久性及柔软性，已成为天然皮革的高档替代品，尤其近几年在国内得到迅猛发展。

海岛纤维的海组分被减量后留下的空隙，使岛组分与聚氨酯之间产生“离型”效果，能极大提升超细纤维合成革的蓬松感、柔软性、撕裂强度、透气透湿等性能。但目前超细纤维合成革的弹力差，伸长后回复率差，限制了其在靴筒、服装、沙发等有回弹要求的领域的应用。

目前常规海岛纤维的减量方式可分为2种：甲苯减量和碱减量。甲苯减量会产生甲苯废气污染；碱减量将PET类材料水解成小分子而浪费资源，并且会产生含乙二醇的废水污染及对苯二甲酸的废弃。所以这两种减量方式在超细纤维合成革的减量过程中都不可避免地造成环境污染及资源浪费，严重制约超细纤维合成革产业的可持续发展，也是国内外研究人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点，提供一种弹力超细纤维合成革及其环境友好的制备方法，先纺制聚氨酯海岛型超细纤维，然后将其与可环境友好减量的PA6海岛型超细纤维混合制备无纺布，采用浸渍水性树脂、烘干凝固、环境友好减量等工艺制得初级产品弹力超细纤维合成革基布，再经后续加工制得弹力超细纤维合成革，制备过程环境友好。

本发明采用如下的技术方案：

弹力超细纤维合成革由聚氨酯超细纤维与PA6超细纤维的交联体、及填充聚氨酯树脂组成的弹力超细纤维合成革基布及可选的聚氨酯面层组成，其中聚氨酯超细纤维与PA6超细纤维的比例按重量计为（0.5-50）:（99.5-50），具体通过如下步骤制备：

（1）制备海岛型弹力超细纤维：将聚氨酯弹性体（TPU）与水可溶/水不溶可控型聚氨酯（WSCPU）弹性体熔融复合纺制海岛型超细纤维短纤维；

（2）制备无纺布：将TPU/（水可溶/水不溶可控型聚氨酯）定岛型海岛超细纤维与PA6/（水可溶/水不溶可控型聚氨酯）海岛型超细纤维以0.5:99.5-50:50的重量比混合制备克重为300-700g/m²的针刺无纺布，并在150-200℃的条件下烫平定型至密度为0.25-0.35g/cm³；

（3）浸渍：将定型后的海岛型超细纤维无纺布浸渍粘度为3000~5000mPa·s的阴离子型水性聚氨酯树脂浆料，浸渍量以浆料干重计为无纺布重量的40-70%，水性聚氨酯树脂浆料的配方为（重量计）：

阴离子型水性聚氨酯树脂： 100份

水性色浆： 0-10份

水： 0-50份

水性增稠剂： 0.5-3份；

（4）烘干固化：将浸渍后的无纺布，在100-150℃的条件下烘干；

（5）减量开纤：将烘干后的基布，置于2-5%的NaOH水溶液中进行海组分减量，并收集减量后浴液，减量浴液的温度为30-80℃，减量时间为40-50分钟；

（6）水洗及干燥定型：减量后的基布用水洗至中性，并在110-150℃的条件下烘干，制得弹力超细纤维合成革基布；

（7）后续加工：弹力超细纤维合成革基布经磨面、印刷、喷涂、辊涂、干法移膜、压花、揉纹中至少一种工艺加工后，制得弹力超细纤维合成革；

（8）海组分回收：将减量后的浴液用H₂SO₄调至pH值为3-5，沉淀出海组分，过滤后回收。

复合纺制海岛型超细纤维，TPU与WSCPU的比例按重量计为50:50-70:30；复合纺丝机各部温度为TPU螺杆温度：加料段30-60℃、其它各段100-260℃，WSCPU螺杆温度：加料段30-60℃、其它各段100-280℃，纺丝组件温度为190-280℃。

TPU为耐酸、碱水解型的脂肪族或芳香族聚氨酯弹性体；所述水可溶/水不溶可控型聚氨酯为含潜在亲水侧基-COOH的耐酸、碱水解型聚氨酯，其中-COOH含量重量计为2.1-4.0%。

阴离子型水性聚氨酯树脂为耐酸、碱水解型，固含量25-50%的脂肪族或芳香族水性阴离子聚氨酯。

后续加工过程中均使用水性材料为原料。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明制备的弹力超细纤维合成革中含有聚氨酯型超细纤维，所以弹力超细纤维合成革具有良好的弹力及回弹性，可有效的扩大超细纤维合成革的应用领域；并且可以通过调整聚氨酯型超细纤维的含量来调整弹力超细纤维合成革的弹力及回弹性。

2、本发明使用的海岛型超细纤维全部以水可溶/水不溶可控型聚氨酯为海，在减量过程中不产生环境污染，且在减量及回收过程水可溶/水不溶可控型聚氨酯的分子主链不发生变化，回收后可以再利用，不产生资源浪费。

3、本发明加工过程中全部采用水性浆料，绿色环保。

4、本发明浸渍后使用烘干方式凝固，可有效节约水资源。

5、本发明制备弹力超细纤维合成革全部过程环境友好且不产生资源浪费，有利于超细纤维合成革产业的可持续发展。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例一：

将耐酸、碱水解型的脂肪族聚氨酯弹性体（TPU）与含潜在亲水侧基-COOH（按重量计含量为3.1%）的耐酸、碱水解型水可溶/水不溶可控型聚氨酯弹性体（WSCPU），以重量计为50:50的比例，熔融复合纺制海岛型超细纤维短纤维，复合纺丝机各部温度为TPU螺杆温度：加料段40℃、其它各段100-230℃，（WSCPU）螺杆温度：加料段40℃、其它各段100-235℃，纺丝组件温度为235℃。

将上述短纤维纤维与PA6/（水可溶/水不溶可控型聚氨酯）海岛型超细纤维以20:80的重量比混合制备克重为480g/m²的针刺无纺布，并在180℃的条件下烫平定型至密度为0.29g/cm³。

将定型后的海岛型超细纤维无纺布浸渍以耐酸、碱水解型、固含量25%的脂肪族水性阴离子聚氨酯配制的粘度为4500mPa·s的树脂浆料，浸渍量以浆料干重计为无纺布重量的50%，水性聚氨酯树脂浆料的配方为（重量计）：

阴离子型水性聚氨酯树脂： 100份

水性色浆： 5份

水性增稠剂： 0.5份；

将浸渍后的无纺布，在100-130℃的条件下烘干凝固，然后将烘干后的基布，置于5%的NaOH水溶液中在温度为40℃的条件下，减量45分钟，并收集减量后浴液。

减量后的基布用水洗至中性，并在110-130℃的条件下烘干，制得弹力超细纤维合成革基布；弹力超细纤维合成革基布经磨面后，制得1.4mm厚度的绒面弹力超细纤维合成革，将减量后的浴液用H₂SO₄调至pH值为4.5，沉淀出海组分（WSCPU），过滤后回收。

制得的弹力超细纤维合成革中聚氨酯超细纤维与PA6超纤纤维的比例按重量计为20:80；弹力超细纤维合成革20N/cm时伸长率经向16.7%、纬向60.5%，经向伸长10%后1秒钟恢复率为93%，纬向伸长30%后1秒钟恢复率97%；对比常规1.4mm超细纤维绒面合成革20N/cm时伸长率经5.8%、纬32.5%，经向伸长10%后1秒钟恢复率为72%，纬向伸长30%后1秒钟恢复率为83%。

实施例二：

将耐酸、碱水解型的芳香族聚氨酯弹性体（TPU）与含潜在亲水侧基-COOH（按重量计含量为2.9%）的耐酸、碱水解型水可溶/水不溶可控型聚氨酯弹性体（WSCPU），以重量计为55:45的比例，熔融复合纺制海岛型超细纤维短纤维，复合纺丝机各部温度为TPU螺杆温度：加料段45℃、其它各段100-250℃，（WSCPU）螺杆温度：加料段45℃、其它各段100-255℃，纺丝组件温度为250℃。

将上述短纤维纤维与PA6/（水可溶/水不溶可控型聚氨酯）海岛型超细纤维以30:70的重量比混合制备克重为480g/m²的针刺无纺布，并在170℃的条件下烫平定型至密度为0.29g/cm³。

将定型后的海岛型超细纤维无纺布浸渍以耐酸、碱水解型、固含量45%的芳香族水性阴离子聚氨酯配制的粘度为4600mPa·s的树脂浆料，浸渍量以浆料干重计为无纺布重量的60%，水性聚氨酯树脂浆料的配方为（重量计）：

阴离子型水性聚氨酯树脂： 100份

水性色浆： 3份

水： 35份

水性增稠剂： 1份；

将浸渍后的无纺布，在100-150℃的条件下烘干凝固；将烘干后的基布，置于5%的NaOH水溶液中在温度为75℃的条件下，减量40分钟，并收集减量后浴液。

减量后的基布用水洗至中性，并在110-150℃的条件下烘干，制得弹力超细纤维合成革基布；弹力超细纤维合成革基布经磨面、水性聚氨酯浆料干法移膜后，制得1.5mm厚度的弹力超细纤维合成革，将减量后的浴液用H₂SO₄调至pH值为3.2，沉淀出海组分（WSCPU），过滤后回收。

制得的弹力超细纤维合成革中聚氨酯超细纤维与PA6超纤纤维的比例按重量计为30:70；弹力超细纤维合成革20N/cm时伸长率经6.0%、纬35.2%，经向伸长10%后1秒钟恢复率为91%，纬向伸长30%后1秒钟恢复率98%；对比常规1.5mm超细纤维合成革20N/cm时伸长率经5.3%、纬29.1%，经向伸长10%后1秒钟恢复率为69%，纬向伸长30%后1秒钟恢复率为80%。

实施例三：

将耐酸、碱水解型的脂肪族聚氨酯弹性体（TPU）与含潜在亲水侧基-COOH（按重量计含量为3.7%）的耐酸、碱水解型水可溶/水不溶可控型聚氨酯弹性体（WSCPU），以重量计为60:40的比例，熔融复合纺制海岛型超细纤维短纤维，复合纺丝机各部温度为TPU螺杆温度：加料段30℃、其它各段100-235℃，（WSCPU）螺杆温度：加料段40℃、其它各段100-235℃，纺丝组件温度为230℃。

将上述短纤维纤维与PA6/（水可溶/水不溶可控型聚氨酯）海岛型超细纤维以40:60的重量比混合制备克重为420g/m²的针刺无纺布，并在170℃的条件下烫平定型至密度为0.30g/cm³。

将定型后的海岛型超细纤维无纺布浸渍以耐酸、碱水解型、固含量30%的脂肪族水性阴离子聚氨酯配制的粘度为4000mPa·s的树脂浆料，浸渍量以浆料干重计为无纺布重量的45%，水性聚氨酯树脂浆料的配方为（重量计）：

阴离子型水性聚氨酯树脂： 100份

水性色浆： 6份

水： 10份

水性增稠剂： 1.2份；

将浸渍后的无纺布，在100-140℃的条件下烘干凝固，然后将烘干后的基布，置于4%的NaOH水溶液中在温度为70℃的条件下，减量40分钟，并收集减量后浴液。

减量后的基布用水洗至中性，并在110-120℃的条件下烘干，制得弹力超细纤维合成革基布；弹力超细纤维合成革基布经磨面后，制得1.2mm厚度的绒面弹力超细纤维合成革，将减量后的浴液用H₂SO₄调至pH值为3.5，沉淀出海组分（WSCPU），过滤后回收。

制得的弹力超细纤维合成革中聚氨酯超细纤维与PA6超纤纤维的比例按重量计为40:60；弹力超细纤维合成革20N/cm时伸长率经向23.5%、纬向80.1%，经向伸长10%后1秒钟恢复率为96%，纬向伸长30%后1秒钟恢复率99%；对比常规1.2mm超细纤维绒面合成革20N/cm时伸长率经5.9%、纬35.3%，经向伸长10%后1秒钟恢复率为75%，纬向伸长30%后1秒钟恢复率为89%。

Claims

1.一种弹力超细纤维合成革环境友好的制备方法，其特征在于：弹力超细纤维合成革由聚氨酯超细纤维与PA6超细纤维和填充的聚氨酯树脂组成的弹力超细纤维合成革基布及可选的聚氨酯面层组成，其中聚氨酯超细纤维与PA6超细纤维的比例按重量计为(0.5-50):(99.5-50)，具体通过如下步骤制备：

(1)制备海岛型弹力超细纤维：将聚氨酯弹性体(TPU)与水可溶/水不溶可控型聚氨酯(WSCPU)弹性体熔融复合纺制定岛型海岛超细纤维短纤维；TPU为耐酸、碱水解型的常规脂肪族或芳香族聚氨酯弹性体，水可溶/水不溶可控型聚氨酯为含潜在亲水侧基-COOH的耐酸、碱水解型聚氨酯，其中-COOH含量重量计为2.1-4.0％；

(2)制备无纺布：将TPU/WSCPU定岛型海岛超细纤维与PA6/WSCPU海岛型超细纤维以0.5:99.5-50:50的重量比混合制备克重为300-700g/m²的针刺无纺布，并在150-200℃的条件下烫平定型至密度为0.25-0.35g/cm³；

(3)浸渍：将定型后的海岛型超细纤维无纺布浸渍粘度为3000～5000mPa·s的阴离子型水性聚氨酯树脂浆料，浸渍量以浆料干重计为无纺布重量的40-70％，水性聚氨酯树脂浆料的配方为(重量计)：

阴离子型水性聚氨酯树脂：100份

水性色浆：0-10份

水：0-50份

水性增稠剂：0.5-3份；

(4)烘干固化：将浸渍后的无纺布，在100-150℃的条件下烘干；

(5)减量开纤：将烘干后的基布，置于2-5％的NaOH水溶液中进行海组分减量，并收集减量后浴液，减量浴液的温度为30-80℃，减量时间为40-50分钟；

(6)水洗及干燥定型：减量后的基布用水洗至中性，并在110-150℃的条件下烘干，制得弹力超细纤维合成革基布；

(7)后续加工：弹力超细纤维合成革基布经磨面、印刷、喷涂、辊涂、干法移膜、压花、揉纹中至少一种工艺加工后，制得弹力超细纤维合成革；

(8)海组分回收：将减量后的浴液用H₂SO₄调至pH值为3-5，沉淀出海组分，过滤后回收。

2.如权利要求1所述的一种弹力超细纤维合成革环境友好的制备方法，其特征在于：所述复合纺制定岛型海岛超细纤维，TPU与WSCPU的比例按重量计为50:50-70:30；复合纺丝机各部温度为TPU螺杆温度：加料段30-60℃、其它各段100-260℃，WSCPU螺杆温度：加料段30-60℃、其它各段100-280℃，纺丝组件温度为190-280℃。

3.如权利要求1所述的一种弹力超细纤维合成革环境友好的制备方法，其特征在于：所述阴离子型水性聚氨酯树脂为耐酸、碱水解型，固含量25-50％的脂肪族或芳香族水性阴离子聚氨酯。

4.如权利要求1所述的一种弹力超细纤维合成革环境友好的制备方法，其特征在于：所述后续加工过程中均使用水性材料为原料。