CN110424166A - 一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革的制备方法及其专用树脂 - Google Patents

一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革的制备方法及其专用树脂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革的制备方法及其专用树脂，其树脂包括基体树脂和添加剂两部分，基体树脂按照摩尔百分比由如下组份组成：聚碳酸酯50～55％、具有羟基基团的聚丙烯酸酯3～5％、异氰酸酯35～40％、扩链剂2～2.5％、亲水扩链剂5～5.5％；添加剂按照与基体树脂的重量百分比由如下组份组成：经过有机处理的氧化锆铝中空微球3‑5％、机械空气发泡泡孔稳定剂2.5‑5％、氢氧化镁3‑5％、氢氧化铝3‑8％、超细三氧化二锑1.5％‑2％。本发明方法最后形成的合成皮革具备极好的环保性、耐磨性和阻燃性，已经完全能够适用于室内地板领域，突破了原有地板材质的认知思维，带来了全新的应用理念，具备极大的市场应用价值。

Description

一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革的制备方法及其专 用树脂
技术领域
本发明属于合成革技术领域，具体涉及一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革的制备方法及其专用树脂。
背景技术
目前皮革材料的应用可谓广泛而必不可少，皮革材料的来源基本有两种渠道：一是动物真皮，二是合成仿皮。其中动物真皮的制作过程极其污染，特别是在鞣制工艺中，产生重金属元素以及对空气的污染和产生大量废水，我们国家也出台相关政策，明令限制动物真皮的生产。而合成革仿皮材料，是基于溶剂型树脂为原料，溶剂型合成革工艺主要是用甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮(MEK)、乙酸、乙酯和二甲基甲酰胺(DMF)等作为主要溶剂通过聚合法制得革。是目前制革行业工艺的主流，但因为污染严重，生产过程产生大量的废气、废水，近年被国家列入高污染整治行业，随着国家治理环境力度的加大，传统的溶剂型制革工艺将逐步被新的工艺替代。传统溶剂型树脂原料主要成份是DMF(二甲基甲酰胺)，这是有机溶剂，对大气、水质以及人体会造成极大伤害，早在2009年，欧盟国家就明令禁止使用含有DMF成份的产品。但是传统的合成革产品现在还离不开DMF，这使得合成革产品的应用领域受到了很大的局限。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革的制备方法及其专用树脂，其树脂能够完全脱离DMF，具备高环保性，并且利用树脂制成的合成仿真皮革具备高耐磨性、高阻燃性、高环保性，能够应用于地板上，实现了技术以及应用性的突破。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种高耐磨水性聚氨酯地板专用树脂，包括基体树脂和添加剂两部分：
所述基体树脂按照摩尔百分比由如下组份组成：
聚碳酸酯50～55％、具有羟基基团的聚丙烯酸酯3～5％、异氰酸酯35～40％、扩链剂2～2.5％、亲水扩链剂5～5.5％；
所述添加剂按照与基体树脂的重量百分比由如下组份组成：
经过有机处理的氧化锆铝中空微球3-5％、机械空气发泡泡孔稳定剂2.5-5％、氢氧化镁3-5％、氢氧化铝3-8％、超细三氧化二锑1.5％-2％。
进一步的，所述添加剂中还包括导电添加剂、氟硅添加剂和色料，所述导电添加剂为超细石墨粉，所述氟硅添加剂为羟基氟硅油，导电添加剂的使用使得合成皮革能够防静电便于表面清理，氟硅添加剂的使用使得合成皮革具备防水透湿透气功能，色料用于调节合成皮革颜色。
进一步的，所述添加剂中还包括光触媒，光触媒的使用，使得最后形成的地板合成皮革具备释放负氧离子的功能，负氧离子对人体有益，能够净化空气，从而使得地板合成皮革具备了更好的环保性。
进一步的，所述添加剂中还包括改性三聚氰胺(MCA)。
进一步的，所述异氰酸酯为氰化异氰酸酯(H12MDI)或者环状异氰酸酯(IPDI)。
进一步的，所述扩链剂为1.6-乙二醇，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸。
进一步的，所述氧化锆铝中空微球的规格为5000-8000目。
进一步的，所述机械空气发泡泡孔稳定剂为椰油酸酰胺，椰油酸酰胺的使用能够起到稳泡的作用，防止树脂在发泡过程中出现泡孔破泡情况，从而保证了树脂的发泡效果。
一种高耐磨水性聚氨酯地板专用树脂的制备方法，包括如下步骤：
1)将配比好的聚碳酸酯、具有羟基基团的聚丙烯酸酯、异氰酸酯、扩链剂和亲水扩链剂在40摄氏度至80摄氏度的温度下进行混合搅拌反应，反应4到6小时后形成预聚体后，即刻添加无离子水通过分散机充分高速搅拌剪切，最后形成基体树脂；
2)在基体树脂内分别加入配比好的氧化锆铝中空微球、机械空气发泡泡孔稳定剂、氢氧化镁、氢氧化铝、超细三氧化二锑、导电添加剂、氟硅添加剂、改性三聚氰胺、光触媒和色料，再次通过分散机充分搅拌均匀形成成品树脂。
本发明的设计理念是：由于现有的合成皮革产品采用传统油性合成皮革的制造工艺，所用原料树脂无法脱离DMF，从而使得现有的合成皮革产品不具备很好的环保性，无法应用于室内地板领域，本发明通过独特的配方比，形成具有特殊功能物性的水性聚氨酯作为基体树脂，并且配合多种添加剂，由于完全脱离了DMF，使得成品树脂具备很好的环保性，这样使得合成皮革产品能够应用于室内地板领域，进入千家万户，添加剂的使用能够强化合成皮革产品的辅助性能，比如经过有机处理的氧化锆铝中空微球的使用能够大幅增强树脂的耐磨性能；比如氢氧化镁、氢氧化铝、超细三氧化二锑这些都是无机阻燃剂，三聚氰胺为有机阻燃剂，本发明通过对三聚氰胺进行改性，使得无机助燃剂和有机阻燃剂能够相互完美配合，不但能够非常有效的提升树脂产品的阻燃性，这是单一品种无法达成的，而且无机助燃剂成分的使用使得树脂形成的合成皮革环保性能更好，有害性小、抑烟效果好，能够满足室内装饰领域的环保和阻燃要求，能够匹配室内地板的应用要求。
本发明从基础原料“水性聚氨酯”开始，解决原料的环保性，整个制作工艺流程(无论直涂工艺还是干法转移工艺)，不再涉及工业用水，从工艺源头避免了工业废水问题，不产生废水。彻底解决了合成革生产的污染问题，让合成革制作成为了清洁生产。而且本发明的产品性能比传统的溶剂型产品性能上有了更大的提高，不仅环保，而且还耐水解，提高了产品的使用寿命；阻燃的特点让皮制品进入装饰领域提供了更广阔的空间，高耐磨的性能让本产品的应用领域得到进一步的拓展(比如皮革地板、家电橱柜的表面应用等)。
一种利用上述成品树脂制备地板合成皮革的方法，包括如下步骤：
S1：发泡工序：
将成品树脂送入发泡机进行发泡处理；
S2：放布储布工序：
将基布挂上储布架通过机械辊送至水槽进行过水处理，经烫平滚轮熨干后上涂台进行涂层；
S3：涂层工序：
将步骤S1发泡好的成品树脂经过发泡机均匀涂在基布表面；
S4：烘干工序：
将步骤S3得到的树脂涂层进入烘箱进行烘干，形成半成品贝斯；
S5：亚光涂亮工序：
亚光涂亮分为表面处理和压纹两部分，首先将半成品贝斯运至印刷机生产线上进行表面涂层，在涂层的过程当中在半成品贝斯表面分别印刷上防水剂和亚光剂，完成表面处理部分；然后，再将涂层完成后的半成品贝斯送入进入烘箱烘干后，进行压纹处理；
S6：最后冷却定型形成成品地板合成皮革，成品收卷进行包装。
进一步的，所述步骤S4中烘箱分为四段式烘箱，分别为第一段烘箱、第二段烘箱、第三段烘箱和第四段烘箱，所述第一段烘箱、第二段烘箱、第三段烘箱和第四段烘箱的烘干温度分别为100度、120度、140度和160度。
进一步的，所述步骤S5中防水剂和亚光剂分别为氟硅材料和有机改性的气相二氧化硅，氟硅材料的使用能够提升最后合成皮革的防水性能，迎合了合成皮革作为地板使用的需求；有机改性的气相二氧化硅的使用能够提高合成皮革的视觉效果，提高档次性。
有益效果：本发明与现有技术相比，具备如下优点：
1、树脂具备极好的环保性、耐磨性和阻燃性，使得最后形成的合成皮革也具备极好的环保性、耐磨性和阻燃性，解决了原先因为合成皮革环保性差、阻燃性差等原因，合成皮革的应用领域受到局限的问题，利用本发明树脂制备形成的合成皮革，已经完全能够适用于室内地板领域，这在合成皮革的技术领域上是一个很大的突破，尤其是本发明树脂还具备极好的耐磨性，使得合成皮革能够专用于地板使用，突破了原有地板材质的认知思维，带来了全新的应用理念，合成皮革作为地板表面基材不但降低了成本，而且比现有的木质地板和地砖地板质感更加柔软、富有弹性，使用舒适性高，另外由于合成皮革地板的光泽度更好，具备极好的美观度和档次感。
2、由于树脂完全脱离了DMF，因此合成皮革的制备工艺当中无需用水去置换DMF，整个制备过程无需使用工业用水，因此也不会产生大量的工业废水，无需后续再进行工业废水处理工序以及对置换用水的回收处理，极大的降低了工艺所需能耗。
3、由于树脂完全脱离了DMF，因此合成皮革的制备工艺当中也不会出现因为DMF挥发而产生的废气，省去了废气处理工序，降低了工艺能耗，节约了成本。
附图说明
图1为本发明树脂形成合成皮革的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1：
一种高耐磨水性聚氨酯地板专用树脂，包括基体树脂和添加剂两部分：
基体树脂按照摩尔百分比由如下组份组成：
聚碳酸酯50％、具有羟基基团的聚丙烯酸酯3％、氰化异氰酸酯40％、1.6-乙二醇2％、二羟甲基丙酸5％；
添加剂按照与基体树脂的重量百分比由如下组份组成：
经过有机处理的氧化锆铝中空微球(5000目)3％、椰油酸酰胺2.5％、氢氧化镁3％、氢氧化铝(6250目)3％、超细三氧化二锑1.5％、超细石墨粉2.5％、羟基氟硅油1.5％、改性三聚氰胺3％、光触媒4％、色料5％。
根据上述基体树脂和添加剂，本实施例中高耐磨水性聚氨酯地板专用树脂的制备方法具体如下：
1)将配比好的聚碳酸酯、具有羟基基团的聚丙烯酸酯、氰化异氰酸酯、1.6-乙二醇和二羟甲基丙酸在40摄氏度的温度下进行混合搅拌反应，反应4小时后形成预聚体后，即刻添加无离子水通过分散机充分高速搅拌剪切，本实施例中添加的无离子水的重量约等于预聚体的重量，最后形成基体树脂；
2)在基体树脂内分别加入配比好的氧化锆铝中空微球、椰油酸酰胺、氢氧化镁、氢氧化铝、超细三氧化二锑、超细石墨粉、羟基氟硅油、改性三聚氰胺、光触媒和色料，再次通过分散机充分搅拌均匀形成成品树脂。
得到成品树脂后，本实施例利用成品树脂来制备合成皮革，具体的制备过程如下：
S1：发泡工序：
将成品树脂送入发泡机进行发泡处理，由于成品树脂中含有椰油酸酰胺，其能够起到稳泡效果，经过发泡处理后的成品树脂上形成的泡孔十分稳定，不会出现破泡；
S2：放布储布工序：
将基布挂上储布架通过机械辊送至水槽进行过水处理，经烫平滚轮熨干后上涂台进行涂层；
S3：涂层工序：
将步骤S1发泡好的成品树脂经过发泡机均匀涂刮在基布表面；
S4：烘干工序：
将步骤S3得到的树脂涂层进入烘箱进行烘干，形成半成品贝斯；
S5：亚光涂亮工序：
亚光涂亮分为表面处理和压纹两部分，首先将半成品贝斯运至印刷机生产线上进行表面涂层，在涂层的过程当中在半成品贝斯表面分别印刷上氟硅材料和有机改性的气相二氧化硅TS-100，完成表面处理部分；然后，再将涂层完成后的半成品贝斯送入进入烘箱烘干后，进行压纹处理；
S6：最后冷却定型形成成品地板合成皮革，成品收卷进行包装。
本实施例中将上述工艺制备得到的合成皮革产品用于地板基材表面形成地板合成皮革，经过多次测试，本实施例的地板合成皮革无论是从环保性、阻燃性、防水性等物性指标均符合了室内装饰的使用标准要求，更主要的是本实施例的地板合成皮革具备非常好的耐磨性，完全符合了作为地板专用皮革的使用要求。
本实施例将合成皮革突破性的应用在室内地板领域，并且合成皮革地板和传统的地板相比，其质感更加柔软且富有弹性，人脚踩在上面具备很好的舒适感，并且光泽度也更加好，表面也非常容易清洗和护理，整个合成皮革地板看起来档次非常高，但是其制作成本却要远低于传统的地板。
实施例2：
一种高耐磨水性聚氨酯地板专用树脂，包括基体树脂和添加剂两部分：
基体树脂按照摩尔百分比由如下组份组成：
聚碳酸酯55％、具有羟基基团的聚丙烯酸酯3％、环状异氰酸酯35％、1.6-乙二醇2％、二羟甲基丁酸5％；
添加剂按照与基体树脂的重量百分比由如下组份组成：
经过有机处理的氧化锆铝中空微球(8000目)5％、椰油酸酰胺5％、氢氧化镁5％、氢氧化铝(6250目)8％、超细三氧化二锑2％、超细石墨粉3％、羟基氟硅油2.5％、改性三聚氰胺4％、光触媒5％、色料6％。
根据上述基体树脂和添加剂，本实施例中高耐磨水性聚氨酯地板专用树脂的制备方法具体如下：
1)将配比好的聚碳酸酯、环状异氰酸酯、氰化异氰酸酯、1.6-乙二醇和二羟甲基丁酸在80摄氏度的温度下进行混合搅拌反应，反应6小时后形成预聚体后，即刻添加无离子水通过分散机充分高速搅拌剪切，本实施例中添加的无离子水的重量约等于预聚体的重量，最后形成基体树脂；
2)在基体树脂内分别加入配比好的氧化锆铝中空微球、椰油酸酰胺、氢氧化镁、氢氧化铝、超细三氧化二锑、超细石墨粉、羟基氟硅油、改性三聚氰胺、光触媒和色料，再次通过分散机充分搅拌均匀形成成品树脂。
得到成品树脂后，本实施例利用成品树脂来制备合成皮革，具体的制备过程如下：
S1：发泡工序：
将成品树脂送入发泡机进行发泡处理，由于成品树脂中含有椰油酸酰胺，其能够起到稳泡效果，经过发泡处理后的成品树脂上形成的泡孔十分稳定，不会出现破泡；
S2：放布储布工序：
将基布挂上储布架通过机械辊送至水槽进行过水处理，经烫平滚轮熨干后上涂台进行涂层；
S3：涂层工序：
将步骤S1发泡好的成品树脂经过发泡机均匀涂刮在基布表面；
S4：烘干工序：
将步骤S3得到的树脂涂层进入烘箱进行烘干，形成半成品贝斯；
S5：亚光涂亮工序：
亚光涂亮分为表面处理和压纹两部分，首先将半成品贝斯运至印刷机生产线上进行表面涂层，在涂层的过程当中在半成品贝斯表面分别印刷上氟硅材料和有机改性的气相二氧化硅TT-600，完成表面处理部分；然后，再将涂层完成后的半成品贝斯送入进入烘箱烘干后，进行压纹处理；
S6：最后冷却定型形成成品地板合成皮革，成品收卷进行包装。
本实施例中将上述工艺制备得到的合成皮革产品用于地板基材表面形成地板合成皮革，经过多次测试，本实施例的地板合成皮革无论是从环保性、阻燃性、防水性等物性指标均符合了室内装饰的使用标准要求，更主要的是本实施例的地板合成皮革具备非常好的耐磨性，完全符合了作为地板专用皮革的使用要求。
本实施例将合成皮革突破性的应用在室内地板领域，并且合成皮革地板和传统的地板相比，其质感更加柔软且富有弹性，人脚踩在上面具备很好的舒适感，并且光泽度也更加好，表面也非常容易清洗和护理，整个合成皮革地板看起来档次非常高，但是其制作成本却要远低于传统的地板。
实施例3：
一种高耐磨水性聚氨酯地板专用树脂，包括基体树脂和添加剂两部分：
基体树脂按照摩尔百分比由如下组份组成：
聚碳酸酯51％、具有羟基基团的聚丙烯酸酯5％、环状异氰酸酯36％、1.6-乙二醇2.5％、二羟甲基丙酸5.5％；
添加剂按照与基体树脂的重量百分比由如下组份组成：
经过有机处理的氧化锆铝中空微球(7000目)4％、椰油酸酰胺3.5％、氢氧化镁4％、氢氧化铝(6000目)6％、超细三氧化二锑1.8％、超细石墨粉2.5％、羟基氟硅油2.2％、改性三聚氰胺3.5％、光触媒4.5％、色料5.5％。
根据上述基体树脂和添加剂，本实施例中高耐磨水性聚氨酯地板专用树脂的制备方法具体如下：
1)将配比好的聚碳酸酯、环状异氰酸酯、氰化异氰酸酯、1.6-乙二醇和二羟甲基丙酸在60摄氏度的温度下进行混合搅拌反应，反应5小时后形成预聚体后，即刻添加无离子水通过分散机充分高速搅拌剪切，本实施例中添加的无离子水的重量约等于预聚体的重量，最后形成基体树脂；
2)在基体树脂内分别加入配比好的氧化锆铝中空微球、椰油酸酰胺、氢氧化镁、氢氧化铝、超细三氧化二锑、超细石墨粉、羟基氟硅油、改性三聚氰胺、光触媒和色料，再次通过分散机充分搅拌均匀形成成品树脂。
得到成品树脂后，本实施例利用成品树脂来制备合成皮革，具体的制备过程如下：
S1：发泡工序：
将成品树脂送入发泡机进行发泡处理，由于成品树脂中含有椰油酸酰胺，其能够起到稳泡效果，经过发泡处理后的成品树脂上形成的泡孔十分稳定，不会出现破泡；
S2：放布储布工序：
将基布挂上储布架通过机械辊送至水槽进行过水处理，经烫平滚轮熨干后上涂台进行涂层；
S3：涂层工序：
将步骤S1发泡好的成品树脂经过发泡机均匀涂刮在基布表面；
S4：烘干工序：
将步骤S3得到的树脂涂层进入烘箱进行烘干，形成半成品贝斯；
S5：亚光涂亮工序：
亚光涂亮分为表面处理和压纹两部分，首先将半成品贝斯运至印刷机生产线上进行表面涂层，在涂层的过程当中在半成品贝斯表面分别印刷上氟硅材料和有机改性的气相二氧化硅TT-600，完成表面处理部分；然后，再将涂层完成后的半成品贝斯送入进入烘箱烘干后，进行压纹处理；
S6：最后冷却定型形成成品地板合成皮革，成品收卷进行包装。
本实施例中将上述工艺制备得到的合成皮革产品用于地板基材表面形成地板合成皮革，经过多次测试，本实施例的地板合成皮革无论是从环保性、阻燃性、防水性等物性指标均符合了室内装饰的使用标准要求，更主要的是本实施例的地板合成皮革具备非常好的耐磨性，完全符合了作为地板专用皮革的使用要求。
本实施例将合成皮革突破性的应用在室内地板领域，并且合成皮革地板和传统的地板相比，其质感更加柔软且富有弹性，人脚踩在上面具备很好的舒适感，并且光泽度也更加好，表面也非常容易清洗和护理，整个合成皮革地板看起来档次非常高，但是其制作成本却要远低于传统的地板。

Claims (10)

1.一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革专用树脂，其特征在于：包括基体树脂和添加剂两部分：
所述基体树脂按照摩尔百分比由如下组份组成：
聚碳酸酯50～55％、具有羟基基团的聚丙烯酸酯3～5％、异氰酸酯35～40％、扩链剂2～2.5％、亲水扩链剂5～5.5％；
所述添加剂按照与基体树脂的重量百分比由如下组份组成：
经过有机处理的氧化锆铝中空微球3-5％、机械空气发泡泡孔稳定剂2.5-5％、氢氧化镁3-5％、氢氧化铝3-8％、超细三氧化二锑1.5％-2％。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革专用树脂，其特征在于：所述添加剂中还包括导电添加剂、氟硅添加剂、光触媒和改性三聚氰胺。
3.根据权利要求1所述的一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革专用树脂，其特征在于：所述异氰酸酯为氰化异氰酸酯或者环状异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革专用树脂，其特征在于：所述扩链剂为1.6-乙二醇，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或者二羟甲基丁酸。
5.根据权利要求1所述的一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革专用树脂，其特征在于：所述氧化锆铝中空微球的规格为5000-8000目。
6.根据权利要求2所述的一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革专用树脂，其特征在于：所述导电添加剂为超细石墨粉，所述氟硅添加剂为羟基氟硅油。
7.根据权利要求1所述的一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革专用树脂，其特征在于：所述机械空气发泡泡孔稳定剂为椰油酸酰胺。
8.根据权利要求2所述的一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革专用树脂中地板合成皮革的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：发泡工序：
将成品树脂送入发泡机进行发泡处理；
S2：放布储布工序：
将基布挂上储布架通过机械辊送至水槽进行过水处理，经烫平滚轮熨干后上涂台进行涂层；
S3：涂层工序：
将步骤S1发泡好的成品树脂经过发泡机均匀涂在基布表面；
S4：烘干工序：
将步骤S3得到的树脂涂层进入烘箱进行烘干，形成半成品贝斯；
S5：亚光涂亮工序：
亚光涂亮分为表面处理和压纹两部分，首先将半成品贝斯运至印刷机生产线上进行表面涂层，在涂层的过程当中在半成品贝斯表面分别印刷上防水剂和亚光剂，完成表面处理部分；然后，再将涂层完成后的半成品贝斯送入进入烘箱烘干后，进行压纹处理；
S6：最后冷却定型形成成品地板合成皮革，成品收卷进行包装。
9.根据权利要求8所述的一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革专用树脂中地板合成皮革的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中烘箱分为四段式烘箱，分别为第一段烘箱、第二段烘箱、第三段烘箱和第四段烘箱，所述第一段烘箱、第二段烘箱、第三段烘箱和第四段烘箱的烘干温度分别为100度、120度、140度和160度。
10.根据权利要求8所述的一种高耐磨水性环保聚氨酯地板合成皮革专用树脂中地板合成皮革的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中防水剂和亚光剂分别为氟硅材料和有机改性的气相二氧化硅。
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