CN111909351A - 一种超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法，包括下列步骤：1)将耐碱性二元醇真空干燥2～4h，至含水量低于0.05％；2)将耐碱性多元醇与脂肪族异氰酸酯混合均匀，升温到60℃～90℃的条件下，反应1‑2h；然后再加入亲水扩链剂、扩链剂混合均匀，在60℃～90℃的条件下反应2‑4h，然后加入抗氧化剂、紫外线吸收剂，搅拌均匀，得到水性聚氨酯预聚体；3)将水性聚氨酯预聚体用中和剂进行中和，然后加入去离子水进行高速分散乳化，得到乳液；4)将乳液与后扩链剂再次进行扩链反应，得到超纤含浸用水性聚氨酯。本发明的合成方法对该聚氨酯树脂进行改性，以达到耐高温，耐紫外线的性能，在使用于超纤中能得到各方面性能优异的水性超纤。

Description

一种超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法及应用
技术领域
本发明涉及聚氨酯合成技术领域，具体涉及一种超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法及应用。
背景技术
聚氨酯是多元醇与异氰酸酯进行加聚反应生成的主链中含有氨基甲酸酯基团(-NH-COO-)的高分子化合物的统称，由于其具有高强度、高耐磨、高回弹和耐溶剂等特点，如今已被广泛应用于涂料、胶粘剂、保温材料、涂层、弹性体等各个方面。
虽然用于涂层的聚氨酯种类比较多，性能比较齐全，但是大多数还是溶剂型体系，在生产和使用的过程中对环境，对人员都会有一定的影响。在近几年随着环保要求的提高，以水性体系的水性聚氨酯得到了快速发展，虽然在一些方面能够替代溶剂型聚氨酯，但是不管是聚醚型、聚酯型还是聚碳型水性聚氨酯在很多性能方面还达不到溶剂型聚氨酯的性能，特别是在超纤含浸方面更是相差很大，特别是在耐高温性、耐碱性、耐黄变性、抗紫外、回弹性等方面，与溶剂型聚氨酯更是相差甚远，这样就限制了水性超纤的发展。
目前合成的水性聚氨酯不管是聚醚型、聚酯型还是聚碳型，在使用的过程中都会有易水解、不耐碱、不够柔软、回弹差、耐温性差、抗紫外线差等缺点。完全达不到溶剂型聚氨酯的性能，很难适用于水性超纤中。
基于上述情况，本发明提出了一种超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法及应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法。本发明的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法，采用预聚体合成法，以耐碱性聚醚多元醇和脂肪族异氰酸酯为主体，通过控制聚氨酯分子链中软硬段的比例，以达到手感柔软、回弹性好的要求。并选择合适的抗氧化剂和紫外线吸收剂对该聚氨酯树脂进行改性，以达到耐高温，耐紫外线的性能。这样在使用于超纤中就会得到各方面性能优异的水性超纤，实现了超纤含浸用水性聚氨酯的合成及应用。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法，包括下列步骤：
1)将耐碱性二元醇在100℃～130℃的条件下，真空(气压≤-0.08MPa)干燥2～4h，使耐碱性多元醇中的含水量低于0.05％；
其中，真空干燥时的气压≤-0.08MPa；
所述耐碱性多元醇为聚醚二元醇、聚碳二元醇、聚醚二元醇和聚碳二元醇中的至少一种，且数均分子量的范围为1000～4000；
2)将步骤1)中干燥过的耐碱性多元醇与脂肪族异氰酸酯混合均匀，升温到60℃～90℃的条件下，反应1-2h；然后再加入亲水扩链剂、扩链剂混合均匀，在60℃～90℃的条件下反应2-4h，然后加入抗氧化剂、紫外线吸收剂，搅拌均匀，得到水性聚氨酯预聚体；
3)将步骤(2)中得到的水性聚氨酯预聚体用中和剂进行中和，然后加入去离子水进行高速分散乳化，得到乳液；
4)将步骤(3)得到的乳液与后扩链剂再次进行扩链反应，得到超纤含浸用水性聚氨酯。
本发明的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法，采用预聚体合成法，以耐碱性聚醚多元醇和脂肪族异氰酸酯为主体，通过控制聚氨酯分子链中软硬段的比例，以达到手感柔软、回弹性好的要求。并选择合适的抗氧化剂和紫外线吸收剂对该聚氨酯树脂进行改性，以达到耐高温，耐紫外线的性能。这样在使用于超纤中就会得到各方面性能优异的水性超纤，实现了超纤含浸用水性聚氨酯的合成及应用。
本发明的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法根据超纤革在加工过程中碱减量工序的要求，以脂肪族多异氰酸酯和耐碱性多元醇合成了一系列耐碱、耐黄变等优异性能的水性聚氨酯，以及在超纤革中的应用。所述制备的方法为：将耐碱性多元醇与脂肪族族异氰酸酯在一定的条件下反应1-2h，然后再加入亲水扩链剂、扩链剂混合均匀，在一定的条件下反应2-4h，得到水性聚氨酯预聚体；然后向预聚体中加入抗氧化剂、紫外线吸收剂和中和剂，搅拌均匀后在高速搅拌的情况下加入去离子水，最后再加入一定量的后扩链剂进行扩链，进一步增大分子量，最后便可得到耐黄变、耐碱且性能优异的超纤含浸用水性聚氨酯；将该水性聚氨酯调节到一定的固含、一定粘度，然后用超细纤维无纺布进行含浸、烘干、减量、磨毛等一系列工序便可得到各方面性能优异的超纤革。
在整个反应的过程中，通过控制R值(-NCO/-OH摩尔比)来调节水性聚氨酯的软硬段比例，从而合成出具有优异性能的水性聚氨酯，将该水性聚氨酯应用于超细纤维革基布中，并经过一系列复杂的工序，最后便可得到柔软丰满、性能优异的超纤革。另外在合成水性聚氨酯的过程中不加任何有机溶剂，从而省去了后续对有机溶剂清除步骤，且以水性聚氨酯代替溶剂型聚氨酯，减少了有机溶剂的使用和排放，降低了生产成本，更具有环保性。
本发明的整个过程所用到的溶剂只有去离子水，无有机溶剂，做到了完全的环保。
优选的，所述耐碱性二元醇、扩链剂和亲水扩链剂均在温度为100℃～130℃，真空气压≤-0.08MPa的条件下干燥，直到其含水率低于0.05％。
优选的，步骤1)中，所述二元醇为聚四氢呋喃醚二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚碳酸酯二醇中的任意一种或多种，其分子量都在1000-4000。
优选的，步骤2)中，所述脂肪族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二环己烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种或多种。
优选的，步骤2)中，所述的扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、三羟甲基丙烷和甘油中的任意一种或多种；所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸中的任意一种或多种
优选的，步骤3)中，所述的中和剂为三乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化钠、碳酸氢钠、醋酸钠和氨水中的任意一种或多种；所述的水为去离子水。
优选的，步骤4)中所述的扩链剂为乙二胺、异氟尔酮二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的任意一种或多种。
优选的，步骤3)中，所述乳液中的水性聚氨酯是一种嵌段共聚物，其数均分子量范围为7000-10000。
本发明还提供一种所述超纤含浸用水性聚氨酯的应用，将包括所述超纤含浸用水性聚氨酯、去离子水、消泡剂、增稠剂和颜料的原料配制成浆料，含浸于超纤基布，并经过包括减量、水洗、磨毛的工序，得到水性超纤革。
本发明还提供一种所述超纤含浸用水性聚氨酯的应用，所述超纤含浸用水性聚氨酯应用于汽车用水性超纤革。
本发明还提供一种超纤含浸用水性聚氨酯，所述超纤含浸用水性聚氨酯采用如前所述的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法制得。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法，采用预聚体合成法，以耐碱性聚醚多元醇和脂肪族异氰酸酯为主体，通过控制聚氨酯分子链中软硬段的比例，以达到手感柔软、回弹性好的要求。并选择合适的抗氧化剂和紫外线吸收剂对该聚氨酯树脂进行改性，以达到耐高温，耐紫外线的性能。这样在使用于超纤中就会得到各方面性能优异的水性超纤，实现了超纤含浸用水性聚氨酯的合成及应用。
本发明的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法根据超纤革在加工过程中碱减量工序的要求，以脂肪族多异氰酸酯和耐碱性多元醇合成了一系列耐碱、耐黄变等优异性能的水性聚氨酯，以及在超纤革中的应用。所述制备的方法为：将耐碱性多元醇与脂肪族族异氰酸酯在一定的条件下反应1-2h，然后再加入亲水扩链剂、扩链剂混合均匀，在一定的条件下反应2-4h，得到水性聚氨酯预聚体；然后向预聚体中加入抗氧化剂、紫外线吸收剂和中和剂，搅拌均匀后在高速搅拌的情况下加入去离子水，最后再加入一定量的后扩链剂进行扩链，进一步增大分子量，最后便可得到耐黄变、耐碱且性能优异的超纤含浸用水性聚氨酯；将该水性聚氨酯调节到一定的固含、一定粘度，然后用超细纤维无纺布进行含浸、烘干、减量、磨毛等一系列工序便可得到各方面性能优异的超纤革。
在整个反应的过程中，通过控制R值(-NCO/-OH摩尔比)来调节水性聚氨酯的软硬段比例，从而合成出具有优异性能的水性聚氨酯，将该水性聚氨酯应用于超细纤维革基布中，并经过一系列复杂的工序，最后便可得到柔软丰满、性能优异的超纤革。另外在合成水性聚氨酯的过程中不加任何有机溶剂，从而省去了后续对有机溶剂清除步骤，且以水性聚氨酯代替溶剂型聚氨酯，减少了有机溶剂的使用和排放，降低了生产成本，更具有环保性。
本发明的整个过程所用到的溶剂只有去离子水，无有机溶剂，做到了完全的环保。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
(1)耐碱性多元醇的干燥：本实验选择的耐碱性多元醇主要是聚醚型二元醇，称取100-300g聚醚二元醇于装有搅拌器、温度计、恒压漏斗以及真空泵的四口烧瓶中，同时打开搅拌器、油浴锅和真空泵，将温度升到100℃～130℃，压力调到≤-0.08MPa，保持此条件恒温恒压干燥1～3小时，直到多元醇的含水率＜0.05％(多元醇中的水分质量占多元醇总质量的百分比)为止。
(2)超纤含浸用水性聚氨酯预聚体的制备：将步骤(1)得到的多元醇的温度降到70℃以下，然后从恒压漏斗向多元醇中添加40-80g二异氰酸酯，搅拌均匀，将温度逐渐升到80℃～100℃，恒温反应1～3h，直到混合物中-NCO含量达到设计值。然后降温到70℃以下，再加入2-8g干燥过的扩链剂和8-15g干燥过的亲水扩链剂以及2-5滴催化剂，搅拌均匀，逐渐升温到80℃～100℃恒温扩链反应2-5h，直到混合物中-NCO含量再次达到设计值，然后向其中加入0.3％-1.5％抗氧剂和1％-5％的紫外线吸收剂，搅拌5-20min使其完全溶解，便可得到无溶剂水性聚氨酯预聚体。
上述合成方法中，所用的扩链剂、水性扩链剂都需要干燥，直到含水率低于0.05％。
上述合成方法中，所用的扩链剂、亲水扩链剂可以合成具有一定分子量的聚氨酯预聚体，同时还会将亲水基团均匀的引入分子链中，提高聚氨酯预聚体在水中的乳化分散。
上述合成方法中，混合物中-NCO含量的测定通过酸式滴定法进行测定。
(3)预聚体的中和、乳化：将(2)得到的预聚体降温到60℃以下，加入8-15g中和剂，搅拌5-20min进行中和，然后调节转速至高速搅拌(搅拌速度为1000r/min-2000r/min)，快速加入500-800g去离子水，高速搅拌10-20min，直到完全分散均匀。
(4)水性聚氨酯的后扩链：聚氨酯预聚体在水溶液中进一步与后扩链剂进行链增长反应，进一步提高聚氨酯的分子量，具体步骤是向(3)中缓慢加入30-150g质量分数为10％-30％的后扩链剂和3-8滴消泡剂，搅拌均匀，然后缓慢升温到50-80℃，保温反应40min-80min，直到-NCO含量为零，反应完全为止。然后开始降温，直到温度达到室温，最后过滤便可得到一定固含量的超纤含浸用水性聚氨酯。
(5)超纤含浸用水性聚氨酯的应用：将(4)得到的水性聚氨酯乳液用去离子水、增稠剂、消泡剂等助剂将固含调到15％-35％，粘度调到300mPa.s-2000mPa.s，然后用超细纤维无纺布浸渍该配好的浆料，并挤压掉多余的浆料，保持带液率在200％-300％(带液率＝浸渍后基布湿重/浸渍前基布干重*100％)。然后烘干，再用1％-5％的NaOH在85℃-100℃的条件下减量40min-60min，最后在水洗、烘干、磨毛、造面等工序，便可得到水性超纤。
下述实施例中所用到的原料名称、来源厂家、规格以及型号见表1。
表1
原料名称 来源厂家 规格 型号
聚四氢呋喃醚二醇 国药集团化学试剂有限公司 工业级 PTMG2000
聚丙二醇(Mn＝3000) 国药集团化学试剂有限公司 分析纯 PPG3000
聚丙二醇(Mn＝4000) 国药集团化学试剂有限公司 分析纯 PPG4000
异佛尔酮二异氰酸酯 国药集团化学试剂有限公司 分析纯 IPDI
六亚甲基二异氰酸酯 国药集团化学试剂有限公司 分析纯 HDI
辛酸亚锡 阿拉丁 分析纯 T-9
三羟甲基丙烷 上海和铄化工有限公司 工业级 TMP
1，4-丁二醇 阿拉丁 分析纯 BDO
二羟甲基丙酸 国药集团化学试剂有限公司 分析纯 DMPA
二羟甲基丁酸 国药集团化学试剂有限公司 分析纯 DMBA
三乙胺 国药集团化学试剂有限公司 分析纯 TEA
二甲基乙醇胺 国药集团化学试剂有限公司 分析纯 DMEA
二乙烯三胺 国药集团化学试剂有限公司 分析纯 EDA
异氟尔酮二胺 国药集团化学试剂有限公司 分析纯 IPDA
消泡剂 泰格百舸科技有限公司 工业级 TG-F156
抗氧剂 巴斯夫 工业级 1010
紫外线吸收剂 巴斯夫 工业级 866
去离子水 自制 / /
预聚体中-NCO含量的测定方法为：在反应进行到一定的程度时，准确称取1g左右的样品(称量需精确到0.001g)。将样品置于干净的250ml锥形瓶中。再用移液管准确转移40ml浓度为0.1mol/L的二正丁胺-甲苯溶液加入样品中，放在磁力搅拌器上，室温下搅拌反应20～40min，待其反应完全后，加入40～50ml异丙醇，同时洗涤瓶口，摇晃均匀。滴入2-3滴溴甲酚绿乙醇溶液(质量分数约为0.1％)指示剂，此时体系呈蓝色。然后用0.1mol/L盐酸标准溶液滴定至蓝色消失，逐渐出现黄色，并保持1min不变色，此时为滴定终点，记录所消耗盐酸标准液的体积为V2；按照以上步骤，不称取样品作空白对照试验，所消耗盐酸标准液的体积为V1；然后代入下面公式进行计算，便可得到此时混合物中-NCO的质量分数。
NCO％＝(V1-V2)C*0.042/M×100％
式中，V1为空白试验用去的盐酸标准溶液毫升数；
V2为滴定试验用去的盐酸标准溶液毫升数；
C为标准盐酸溶液的摩尔浓度，mol/l；
M为样品的质量克数，g；
实施例1
(1)首先将100g聚四氢呋喃醚二醇(PTMG2000)和150g聚丙二醇(PPG3000)加入到1000ml带有电动搅拌、温度计、恒压漏斗以及真空泵的四口烧瓶，然后打开电动搅拌器、油浴锅、真空泵，当四口烧瓶上温度计达到110℃，真空压力≤-0.08MPa时开始计时，保持温度在110℃～120℃，压力≤-0.08MPa的条件下真空脱水3h。
(2)当多元醇中含水率＜0.05％后，关闭真空泵，降低油浴锅温度，当温度计温度降到75℃时，通过恒压漏斗缓慢加入77.8g异佛尔酮二异氰酸酯，加完后搅拌均匀，开始升温，当温度达到90℃时，开始计时，恒温反应1h。用滴定法测定混合物中-NCO含量达到设计值。然后降温到75℃再加入2.09g干燥过的三羟甲基丙烷和14.75g干燥过的二羟甲基丙酸以及3滴(约0.08g)辛酸亚锡，搅拌均匀，逐渐升温到85℃，恒温扩链反应3h，直到混合物中-NCO含量再次达到设计值，便可得到水性聚氨预聚体。
(3)向预聚体中加入1.7g抗氧剂1010和3.4g紫外线吸收剂，搅拌均匀，使其充分溶解，然后将预聚体降温到45℃，然后向预聚体中加入11.3g三乙胺，搅拌10分钟，待预聚体被完全中和后，提高搅拌转速到1400r/min，快速加入600g去离子水，高速搅拌10min。
(4)向(4)中缓慢加入119g用去离子水稀释到质量分数为20％的异氟尔酮二胺溶液，加完后高速搅拌10min，降低搅拌转速至800r/min，打开油浴锅边搅拌边升温，当温度升到60℃，保持此温度恒温反应1h，关掉油浴锅开始降温，当温度降到室温时，将乳液进行过滤便可得到性能良好的水性聚氨酯，此时该聚氨酯固含大约在36％左右。
(5)将得到的水性聚氨酯加去离子水、增稠剂、消泡剂将乳液调到固含20％，粘度500mPa.s，然后浸渍于超细纤维无纺布中，使其带液率达到250％左右(带液率＝浸渍后基布湿重/浸渍前基布干重*100％)，然后烘干，再用质量分数为3％的NaOH溶液在90℃的条件下减量60分钟，在经过水洗、烘干、磨毛造面等工序便可得到水性超纤革。
实施例2
(1)首先将100g聚四氢呋喃醚二醇(PTMG2000)、100g聚丙二醇(PPG3000)和50g聚丙二醇(PPG4000)加入到1000ml带有电动搅拌、温度计、恒压漏斗以及真空泵的四口烧瓶，然后打开电动搅拌器、油浴锅、真空泵，当四口烧瓶上温度计达到110℃，真空压力≤-0.08MPa时开始计时，保持温度在110℃～120℃，压力≤-0.08MPa的条件下真空脱水3h。
(2)当多元醇中含水率＜0.05％后，关闭真空泵，降低油浴锅温度，当温度计温度降到75℃时，通过恒压漏斗缓慢加入42.6g异佛尔酮二异氰酸酯和32.2g六亚甲基二异氰酸酯，加完后搅拌均匀，开始升温，当温度达到90℃时，开始计时，恒温反应1h。用滴定法测定混合物中-NCO含量达到设计值。然后降温到75℃再加入5.4g干燥过的1，4-丁二醇和14.6g干燥过的二羟甲基丁酸以及3滴(约0.08g)辛酸亚锡，搅拌均匀，逐渐升温到85℃，恒温扩链反应3h，直到混合物中-NCO含量再次达到设计值，便可得到水性聚氨预聚体。
(3)向预聚体中加入1.7g抗氧剂1010和3.4g紫外线吸收剂，搅拌均匀，使其充分溶解，然后将预聚体降温到45℃，然后向预聚体中加入10g三乙胺，搅拌10分钟，待预聚体被完全中和后，提高搅拌转速到1400r/min，快速加入600g去离子水，高速搅拌10min。
(4)向(4)中缓慢加入72g用去离子水稀释到质量分数为20％的二乙烯三胺溶液，加完后高速搅拌10min，降低搅拌转速至800r/min，打开油浴锅边搅拌边升温，当温度升到60℃，保持此温度恒温反应1h，关掉油浴锅开始降温，当温度降到室温时，将乳液进行过滤便可得到性能良好的水性聚氨酯，此时该聚氨酯固含大约在36％左右。
(5)将得到的水性聚氨酯加去离子水、增稠剂、消泡剂将乳液调到固含20％，粘度500mPa.s，然后浸渍于超细纤维无纺布中，使其带液率达到250％左右(带液率＝浸渍后基布湿重/浸渍前基布干重*100％)，然后烘干，再用质量分数为3％的NaOH溶液在90℃的条件下减量60分钟，在经过水洗、烘干、磨毛造面等工序便可得到水性超纤革。
实施例3：
(1)首先将150g聚四氢呋喃醚二醇(PTMG2000)、100g聚丙二醇(PPG3000)和50g聚丙二醇(PPG4000)加入到1000ml带有电动搅拌、温度计、恒压漏斗以及真空泵的四口烧瓶，然后打开电动搅拌器、油浴锅、真空泵，当四口烧瓶上温度计达到110℃，真空压力≤-0.08MPa时开始计时，保持温度在110℃～120℃，压力≤-0.08MPa的条件下真空脱水3h。
(2)当多元醇中含水率＜0.05％后，关闭真空泵，降低油浴锅温度，当温度计温度降到75℃时，通过恒压漏斗缓慢加入72.22g异佛尔酮二异氰酸酯,加完后搅拌均匀，开始升温，当温度达到90℃时，开始计时，恒温反应1h。用滴定法测定混合物中-NCO含量达到设计值。然后降温到75℃再加入.9g干燥过的1，4-丁二醇和12.2g干燥过的二羟甲基丁酸以及3滴(约0.08g)辛酸亚锡，搅拌均匀，逐渐升温到85℃，恒温扩链反应3h，直到混合物中-NCO含量再次达到设计值，便可得到水性聚氨预聚体。
(3)向预聚体中加入1.7g抗氧剂1010和3.4g紫外线吸收剂，搅拌均匀，使其充分溶解，然后将预聚体降温到45℃，然后向预聚体中加入9.7g三乙胺，搅拌10分钟，待预聚体被完全中和后，提高搅拌转速到1400r/min，快速加入600g去离子水，高速搅拌10min。
(4)向(4)中缓慢加入92g用去离子水稀释到质量分数为20％的二乙烯三胺溶液，加完后高速搅拌10min，降低搅拌转速至800r/min，打开油浴锅边搅拌边升温，当温度升到60℃，保持此温度恒温反应1h，关掉油浴锅开始降温，当温度降到室温时，将乳液进行过滤便可得到性能良好的水性聚氨酯，此时该聚氨酯固含大约在36％左右。
(5)将得到的水性聚氨酯加去离子水、增稠剂、消泡剂将乳液调到固含20％，粘度500mPa.s，然后浸渍于超细纤维无纺布中，使其带液率达到250％左右(带液率＝浸渍后基布湿重/浸渍前基布干重*100％)，然后烘干，再用质量分数为3％的NaOH溶液在90℃的条件下减量60分钟，在经过水洗、烘干、磨毛造面等工序便可得到水性超纤革。
实施例4
(1)首先将100g聚四氢呋喃醚二醇(PTMG2000)、100g聚丙二醇(PPG3000)和50g聚丙二醇(PPG4000)加入到1000ml带有电动搅拌、温度计、恒压漏斗以及真空泵的四口烧瓶，然后打开电动搅拌器、油浴锅、真空泵，当四口烧瓶上温度计达到110℃，真空压力≤-0.08MPa时开始计时，保持温度在110℃～120℃，压力≤-0.08MPa的条件下真空脱水3h。
(2)当多元醇中含水率＜0.05％后，关闭真空泵，降低油浴锅温度，当温度计温度降到75℃时，通过恒压漏斗缓慢加入35.7g异佛尔酮二异氰酸酯和42.4g六亚甲基二异氰酸酯，加完后搅拌均匀，开始升温，当温度达到90℃时，开始计时，恒温反应1h。用滴定法测定混合物中-NCO含量达到设计值。然后降温到75℃再加入2.9g干燥过的1，4-丁二醇和12.1g干燥过的二羟甲基丁酸以及3滴(约0.08g)辛酸亚锡，搅拌均匀，逐渐升温到85℃，恒温扩链反应3h，直到混合物中-NCO含量再次达到设计值，便可得到水性聚氨预聚体。
(3)向预聚体中加入1.7g抗氧剂1010和3.4g紫外线吸收剂，搅拌均匀，使其充分溶解，然后将预聚体降温到45℃，然后向预聚体中加入9.5g三乙胺，搅拌10分钟，待预聚体被完全中和后，提高搅拌转速到1400r/min，快速加入600g去离子水，高速搅拌10min。
(4)向(4)中缓慢加入85g用去离子水稀释到质量分数为20％的二乙烯三胺溶液，加完后高速搅拌10min，降低搅拌转速至800r/min，打开油浴锅边搅拌边升温，当温度升到60℃，保持此温度恒温反应1h，关掉油浴锅开始降温，当温度降到室温时，将乳液进行过滤便可得到性能良好的水性聚氨酯，此时该聚氨酯固含大约在36％左右。
(5)将得到的水性聚氨酯加去离子水、增稠剂、消泡剂将乳液调到固含20％，粘度500mPa.s，然后浸渍于超细纤维无纺布中，使其带液率达到250％左右(带液率＝浸渍后基布湿重/浸渍前基布干重*100％)，然后烘干，再用质量分数为3％的NaOH溶液在90℃的条件下减量60分钟，在经过水洗、烘干、磨毛造面等工序便可得到水性超纤革。
Figure BDA0002552586020000131
从上表就可以看出实施例合成出的超纤含浸用水性聚氨酯制成超纤产品后后具有优异的性能,常温耐折均高于10万次,低温耐折均高于5万次,耐磨损均高于7万次,摩擦色牢度均达到了5级,耐温性在120℃,烘168小时手感均无变化,氙灯光照216小时手感均无变化.个性能均比较优异。

Claims (10)

1.一种超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法及应用，其特征在于，包括下列步骤：
1)将耐碱性二元醇在100℃～130℃的条件下，真空干燥2～4h，使耐碱性多元醇中的含水量低于0.05％；
其中，真空干燥时的气压≤-0.08MPa；
所述耐碱性多元醇为聚醚二元醇、聚碳二元醇、聚醚二元醇和聚碳二元醇中的至少一种，且数均分子量的范围为1000～4000；
2)将步骤1)中干燥过的耐碱性多元醇与脂肪族异氰酸酯混合均匀，升温到60℃～90℃的条件下，反应1-2h；然后再加入亲水扩链剂、扩链剂混合均匀，在60℃～90℃的条件下反应2-4h，然后加入抗氧化剂、紫外线吸收剂，搅拌均匀，得到水性聚氨酯预聚体；
3)将步骤2)中得到的水性聚氨酯预聚体用中和剂进行中和，然后加入去离子水进行高速分散乳化，得到乳液；
4)将步骤3)得到的乳液与后扩链剂再次进行扩链反应，得到超纤含浸用水性聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法，其特征在于，所述耐碱性二元醇、扩链剂和亲水扩链剂均在温度为100℃～130℃，真空气压≤-0.08MPa的条件下干燥，直到其含水率低于0.05％。
3.根据权利要求1所述的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法，其特征在于，步骤1)中，所述二元醇为聚四氢呋喃醚二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚碳酸酯二醇中的任意一种或多种，其分子量都在1000-4000。
4.根据权利要求1所述的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法，其特征在于，步骤2)中，所述脂肪族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二环己烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法，其特征在于，步骤2)中，所述的扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、三羟甲基丙烷和甘油中的任意一种或多种；所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法，其特征在于，步骤3)中，所述的中和剂为三乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化钠、碳酸氢钠、醋酸钠和氨水中的任意一种或多种；所述的水为去离子水。
7.根据权利要求1所述的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法，其特征在于，步骤4)中所述的扩链剂为乙二胺、异氟尔酮二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的任意一种或多种。
8.根据权利要求1所述的超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法，其特征在于，步骤3)中，所述乳液中的水性聚氨酯是一种嵌段共聚物，其数均分子量范围为7000-10000。
9.一种如权力要求1-8任一项所述超纤含浸用水性聚氨酯的应用，其特征在于：将包括所述超纤含浸用水性聚氨酯、去离子水、消泡剂、增稠剂和颜料的原料配制成浆料，含浸于超纤基布，并经过包括减量、水洗、磨毛的工序，得到水性超纤革。
10.一种如权力要求1-8任一项所述超纤含浸用水性聚氨酯的应用，其特征在于：所述超纤含浸用水性聚氨酯应用于汽车用水性超纤革。
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