CN113882166A - 一种导电pu合成革及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种导电PU合成革包括基布层、接着层和表面层，接着层设置在基布层和表面层之间，表面处理层涂覆在表面层上，该表面处理层为聚氨酯85.6％～90.2％，架桥剂3.7％～4.5％，增粘剂0.5％～1.0％，平滑剂6.2％～8.3％，导电介质1～2％；该表面层为聚氨酯50.5％～69.1％，颜料9.9％～16.5％，溶解介质26％～28％，导电介质1～2％并通过专门的制备方法而得；本发明的导电PU合成革在保持产品原有物理性能和外观的情况下，实现聚氨酯合成革表面低电阻化；使用电阻测量设备进行测量，正负电极在接触合皮表面进行测定，其电阻率小于5000Ω，成品率97％以上。

Description

一种导电PU合成革及其制备方法
技术领域
本发明涉及PU合成皮革加工技术领域，特别涉及一种导电PU合成革，以及该导电PU合成革的制备方法。
背景技术
在汽车装饰中PU合成革因具备更接近天然皮革的优势被广泛应用于汽车中高端内饰品。聚氨酯(PU)树脂是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物，其主要特征是分子链中含有多个重复的“氨基甲酸酯”基团，既有橡胶的弹性，又有塑料的强度和优异的加工性能，因其具有橡胶和塑料的双重优点，可以认为是橡胶和塑料优异性能的结合体。随着新能源汽车的普及，汽车的设计和制造进入了智能化时代，市场对智能化驾驶舱的需求日益增加。在智能驾驶或自动驾驶尚无法实现的情况下，现阶段需要逐步实现初级的人车交互智能系统和功能，在电子设备实现人机交互时，如人体电信号输入、触控等，以达成合成皮革的导电性；为此，本发明提供一种导电PU合成革，以及该导电PU合成革的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种导电PU合成革，通过调整表面处理层和表面层的各材料组分并加入导电介质而实现聚氨酯合成革表面低电阻化，并分别制成表面处理层、接着层和表面层再通过粘接的方法形成导电PU合成革。
为了实现上述目的，本发明提供一种导电PU合成革，包括皮革胚料和表面处理层，所述皮革胚料包括基布层、接着层和表面层，所述接着层设置在所述基布层和表面层之间，所述表面处理层涂覆在所述表面层上。
所述表面处理层的各材料组分的质量百分数为：聚氨酯85.6％～90.2％，架桥剂3.7％～4.5％，增粘剂0.5％～1.0％，平滑剂6.2％～8.3％，导电介质1～2％；所述导电介质选自导电炭黑颜料、镍粉、单壁碳纳米管、石墨烯或科琴黑一种或多种混合；所述导电炭黑颜料选自导电槽黑、导电炉炭黑、超导电黑、乙炔碳黑一种或多种混合；
所述架桥剂为碳化二亚胺聚合物的混合物；所述增粘剂为碱性增粘剂，如丙烯酸类聚合物；所述平滑剂为硅系及其硅聚合物。
所述表面层的各材料组分的质量百分数为：聚氨酯50.5％～69.1％，颜料9.9％～16.5％，溶解介质26％～28％，导电介质1～2％；所述溶解介质为MEK和DMF。
所述接着层的各材料组分的质量百分数为：聚氨酯25.7％～27.7％，硬化剂54.7％～56.7％，触媒0.04％～1.04％，溶剂3.4％～5.4％，阻燃剂10.6％～12.6％，颜料0.6％～2.6％；所述硬化剂为耐黄化硬化剂，所述触媒为胺系有机酸盐形成的特殊触媒，所述溶剂为丁酮及其缩聚物，所述阻燃剂为磷系阻燃剂。
所述基布层为机织布，如纤维、棉纺、织布和不织布；所述基布层厚度为800μm～1000μm，其质量为220g/m2～390g/m2。
本发明还提供制备该导电PU合成皮革的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
S1表面层制作，所述表面层制作包括配制表面层溶液、表面层溶液脱泡处理、表面层溶液涂覆加工和表面层烘干成型，得到导电表面层；将所述导电介质使用所述聚氨酯树脂或与所述溶剂进行初步混合，然后使用高速搅拌机进行分散制成导电色浆；再将1～2％的导电色浆加入表面层溶液中，使导电介质均匀分布在表面层溶液中；
所述高速搅拌机的搅拌速度为350rpm～450rpm，搅拌时间为60min～65min，表面层溶液粘度2000cps～3000cps。
步骤S1表面层溶液脱泡处理的处理时间为60min～65min；对配制好的表面层溶液用循环脱泡机进行脱泡，充分保证脱泡效果，使循环使用时防止表面层溶液在输送过程中有空气进入，以提高表面层涂覆质量。所述表面层溶液涂覆加工的速度为8m/min～10m/min，使用量为35g/m2～45g/m2。所述表面层烘干成型温度为100℃～125℃，时间为2min～3min。
S2接着层制作，所述接着层制作包括配制接着层溶液、接着层溶液涂覆加工和接着层烘干成型，得到接着层；所述配制接着层溶液的搅拌速度为350rpm～450rpm。所述接着层溶液涂覆加工的速度为9m/min～11m/min，使用量为153g/m2～187g/m2。所述接着层烘干成型温度为125℃～135℃，时间为2.5min～3.5min，接着层烘干度70％～80％；
S3粘接贴合，将步骤S1得到的表面层、步骤S2得到的接着层和基布层粘接贴合在一起形成皮革胚料；所述粘接贴合的速度为8m/min～10m/min，粘接贴合压力0.2MPa～0.3MPa；
S4剥离，将步骤S3皮革胚料从离型纸模上剥离下来，得到皮革胚料；
S5熟化处理，将步骤S4皮革胚料在烘箱中熟化后并冷却，得到熟化的皮革胚料；该熟化处理温度为125℃～135℃，时间为2min～10min；
S6表面层处理，对步骤S6熟化皮革胚料进行表面层处理，得到导电表面处理层；所述导电表面层处理包括调制表面处理层液、表面处理层液涂覆加工和烘烤，得到成品导电复合皮革。在制备聚氨酯表面处理液时，将1～2％的导电色浆加入表面处理层液中，使用高速搅拌机进行分散，使得导电介质均与分布与表面处理层液中；所述配制表面处理层液的搅拌速度为350rpm～450rpm，搅拌时间为60min～65min，表面处理层液粘度700cps～1000cps；表面处理层液涂覆加工的速度为13m/min～15m/min，使用量为50g/m2～60g/m2，所述表面处理层烘烤成型温度为95℃～130℃，时间为2min～3min。
步骤S1～步骤S6的生产环境温度为0℃～40℃，生产环境湿度为20％～80％；
步骤S1和步骤S2可以同时制作，也可以先制作步骤S1表面层，再制作步骤S2接着层。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、实现人体电信号传输，装配与车辆方向盘或扶手等部位。在人手接触这些部位时人体电信号传递至设备，检测出司乘人员心跳、脉搏等指标，用以分析人员的健康状况，从而进一步便于智能驾驶系统判断司乘人员情况，实现人机互动和智能化。
2、实现内饰表面可触控，通过导电实现触摸合皮内饰表面即可操作其下方的触控液晶显示面板或电子元器件，从而实现对车辆部分功能的操控，而且不破坏内饰外观和车内整体氛围，提高车辆内饰档次感，实现智能控制。
3、在实现上述两点功能是保证合成皮革原有物理性能和外观，技术指标在保持产品原有物理性能和外观的情况下，实现聚氨酯合成革表面低电阻化。使用电阻测量设备进行测量，正负电极在接触合皮表面任意两点(两点间隔要求10cm)时进行测定，电阻率小于5000Ω，成品率97％以上。
附图说明
图1是本发明一种水性聚氨酯复合皮革的制备方法工艺流程图；
图2是本发明一种水性聚氨酯复合皮革的断面结构示意图；
图中标记：1-基布层，2-接着层，3-表面层，4-表面处理层，5-皮革胚料。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，以使本领域技术人员能够充分理解本发明的技术内容。应理解，以下实施例用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
本发明提供一种导电PU合成革(如图2所示)，包括皮革胚料5和表面处理层4，皮革胚料5包括基布层1、接着层2和表面层3，接着层2设置在基布层1和表面层3之间，表面处理层4涂覆在表面层3上；具体制备方法为：
S1表面层制作，表面层3制作包括配制表面层溶液、表面层溶液脱泡处理、表面层溶液涂覆加工和表面层烘干成型，得到导电表面层3；将导电介质使用聚氨酯树脂或与溶剂进行初步混合，然后使用高速搅拌机进行分散制成导电色浆；再将1-2％的导电色浆加入表面层溶液中，使导电介质均匀分布在表面层溶液中；高速搅拌机的搅拌速度为350rpm～450rpm，搅拌时间为60min～65min，表面层溶液粘度2000cps～3000cps。
步骤S1表面层溶液脱泡处理的处理时间为60min～65min；对配制好的表面层溶液用循环脱泡机进行脱泡，充分保证脱泡效果，使循环使用时防止表面层溶液在输送过程中有空气进入，以提高表面层涂覆质量。表面层溶液涂覆加工的速度为8m/min～10m/min，使用量为35g/m2～45g/m2。表面层烘干成型温度为100℃～125℃，时间为2min～3min。
S2接着层制作，接着层2制作包括配制接着层溶液、接着层溶液涂覆加工和接着层烘干成型，得到接着层2；配制接着层溶液的搅拌速度为350rpm～450rpm。接着层溶液涂覆加工的速度为9m/min～11m/min，使用量为153g/m2～187g/m2。接着层烘干成型温度为125℃～135℃，时间为2.5min～3.5min，接着层烘干度70％～80％；
S3粘接贴合，将步骤S1得到的表面层3、步骤S2得到的接着层2和基布层1粘接贴合在一起形成皮革胚料5；粘接贴合的速度为8m/min～10m/min，粘接贴合压力0.2MPa～0.3MPa；
S4剥离，将步骤S3皮革胚料5从离型纸模上剥离下来，得到皮革胚料5；
S5熟化处理，将步骤S4皮革胚料5在烘箱中熟化后并冷却，得到熟化的皮革胚料；该熟化处理温度为125℃～135℃，时间为2min～10min；
S6表面层处理，对步骤S6熟化皮革胚料进行表面层处理，得到导电表面处理层4；导电表面层处理包括调制表面处理层液、表面处理层液涂覆加工和烘烤，得到成品导电复合皮革。在制备聚氨酯表面处理液时，将1-2％的导电色浆加入表面处理层液中，使用高速搅拌机进行分散，使得导电介质均与分布与表面处理层液中；配制表面处理层液的搅拌速度为350rpm～450rpm，搅拌时间为60min～65min，表面处理层液粘度700cps～1000cps；表面处理层液涂覆加工的速度为13m/min～15m/min，使用量为50g/m2～60g/m2，表面处理层烘烤成型温度为95℃～130℃，时间为2min～3min。
步骤S1～步骤S6的生产环境温度为0℃～40℃，生产环境湿度为20％～80％；步骤S1和步骤S2可以同时制作，也可以先制作步骤S1表面层3，再制作步骤S2接着层2。
实施例1：
该导电PU合成革制备方法如下：S1表面层制作，取聚氨酯86％，架桥剂4％，增粘剂0.8％，平滑剂7.2％，导电介质2％；表面层3制作包括配制表面层溶液、表面层溶液脱泡处理、表面层溶液涂覆加工和表面层烘干成型，得到导电表面层3；将导电介质使用聚氨酯树脂或与溶剂进行初步混合，然后使用高速搅拌机进行分散制成导电色浆；再将2％的导电色浆加入表面层溶液中，使导电介质均匀分布在表面层溶液中；高速搅拌机的搅拌速度为350rpm～450rpm，搅拌时间为60min～65min，表面层溶液粘度2000cps～3000cps。
步骤S1表面层溶液脱泡处理的处理时间为60min～65min；对配制好的表面层溶液用循环脱泡机进行脱泡，充分保证脱泡效果，使循环使用时防止表面层溶液在输送过程中有空气进入，以提高表面层涂覆质量。表面层溶液涂覆加工的速度为8m/min～10m/min，使用量为35g/m2～45g/m2。表面层烘干成型温度为100℃～125℃，时间为2min～3min。
S2接着层制作，取聚氨酯26％，硬化剂55％，触媒1％，溶剂5％，阻燃剂11％，颜料2％；接着层2制作包括配制接着层溶液、接着层溶液涂覆加工和接着层烘干成型，得到接着层2；配制接着层溶液的搅拌速度为350rpm～450rpm。接着层溶液涂覆加工的速度为9m/min～11m/min，使用量为153g/m2～187g/m2。接着层烘干成型温度为125℃～135℃，时间为2.5min～3.5min，接着层烘干度70％～80％；
S3粘接贴合，取聚氨酯59％，颜料14％，溶解介质26％，导电介质1％；将步骤S1得到的表面层3、步骤S2得到的接着层2和基布层1粘接贴合在一起形成皮革胚料5；粘接贴合的速度为8m/min～10m/min，粘接贴合压力0.2MPa～0.3MPa；
S4剥离，将步骤S3皮革胚料5从离型纸模上剥离下来，得到皮革胚料5；
S5熟化处理，将步骤S4皮革胚料5在烘箱中熟化后并冷却，得到熟化的皮革胚料；该熟化处理温度为125℃～135℃，时间为2min～10min；
S6表面层处理，对步骤S6熟化皮革胚料进行表面层处理，得到导电表面处理层4；导电表面层处理包括调制表面处理层液、表面处理层液涂覆加工和烘烤，得到成品导电复合皮革。在制备聚氨酯表面处理液时，将1％的导电色浆加入表面处理层液中，使用高速搅拌机进行分散，使得导电介质均与分布与表面处理层液中；配制表面处理层液的搅拌速度为350rpm～450rpm，搅拌时间为60min～65min，表面处理层液粘度700cps～1000cps；表面处理层液涂覆加工的速度为13m/min～15m/min，使用量为50g/m2～60g/m2，表面处理层烘烤成型温度为95℃～130℃，时间为2min～3min。使用电阻测量设备进行测量，正负电极在接触合皮表面任意两点(两点间隔要求10cm)时进行测定电阻率3000Ω，成品率98.5％以上。
实施例2：
该导电PU合成革制备方法与实施例1的区别在于：S1表面层制作，取聚氨酯86.5％，架桥剂4％，增粘剂0.8％，平滑剂7.2％，导电介质1.5％；S2接着层制作，取聚氨酯25％，硬化剂56％，触媒1％，溶剂5.5％，阻燃剂10.5％，颜料2％；S3粘接贴合，取聚氨酯58％，颜料14％，溶解介质26％，导电介质2％；S6表面层处理，对步骤S6熟化皮革胚料进行表面层处理，得到导电表面处理层4；将1.5％的导电色浆加入表面处理层液中，使用高速搅拌机进行分散，使得导电介质均与分布与表面处理层液中。使用电阻测量设备进行测量，正负电极在接触合皮表面任意两点(两点间隔要求10cm)时进行测定电阻率2500Ω，成品率97.5％以上。
实施例2：
该导电PU合成革制备方法与实施例1的区别在于：S1表面层制作，取聚氨酯86.4％，架桥剂3％，增粘剂0.6％，平滑剂7.2％，导电介质1.8％；S2接着层制作，取聚氨酯25％，硬化剂56％，触媒1％，溶剂5.5％，阻燃剂10.5％，颜料2％；S3粘接贴合，取聚氨酯58.4％，颜料13％，溶解介质27％，导电介质1.6％；S6表面层处理，对步骤S6熟化皮革胚料进行表面层处理，得到导电表面处理层4；将1.5％的导电色浆加入表面处理层液中，使用高速搅拌机进行分散，使得导电介质均与分布与表面处理层液中。使用电阻测量设备进行测量，正负电极在接触合皮表面任意两点(两点间隔要求10cm)时进行测定电阻率3100Ω，成品率98.2％以上。
需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导电PU合成革，包括皮革胚料和表面处理层，所述皮革胚料包括基布层、接着层和表面层，所述接着层设置在所述基布层和表面层之间，所述表面处理层涂覆在所述表面层上，其特征在于：所述表面处理层的各材料组分的质量百分数为聚氨酯85.6％～90.2％，架桥剂3.7％～4.5％，增粘剂0.5％～1.0％，平滑剂6.2％～8.3％，导电介质1～2％。
2.根据权利要求1所述导电PU合成革，其特征在于：所述导电介质选自导电炭黑颜料、镍粉、单壁碳纳米管、石墨烯或科琴黑一种或多种混合。
3.根据权利要求2所述导电PU合成革，其特征在于：所述导电炭黑颜料选自导电槽黑、导电炉炭黑、超导电黑、乙炔碳黑一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述导电PU合成革，其特征在于：所述架桥剂为碳化二亚胺聚合物的混合物；所述增粘剂为碱性增粘剂，如丙烯酸类聚合物；所述平滑剂为硅系及其硅聚合物。
5.根据权利要求1所述导电PU合成革，其特征在于：所述表面层的各材料组分的质量百分数为：聚氨酯50.5％～69.1％，颜料9.9％～16.5％，溶解介质26％～28％，导电介质1～2％。
6.根据权利要求1所述导电PU合成革，其特征在于：所述接着层的各材料组分的质量百分数为：聚氨酯25.7％～27.7％，硬化剂54.7％～56.7％，触媒0.04％～1.04％，溶剂3.4％～5.4％，阻燃剂10.6％～12.6％，颜料0.6％～2.6％。
7.根据权利要求6所述导电PU合成革，其特征在于：所述硬化剂为耐黄化硬化剂，所述触媒为胺系有机酸盐形成的特殊触媒，所述溶剂为丁酮及其缩聚物，所述阻燃剂为磷系阻燃剂。
8.根据权利要求1～7任一项所述导电PU合成革的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1表面层制作，所述表面层制作包括配制表面层溶液、表面层溶液脱泡处理、表面层溶液涂覆加工和表面层烘干成型，得到导电表面层；将所述导电介质使用所述聚氨酯树脂或与所述溶剂进行初步混合，然后使用高速搅拌机进行分散制成导电色浆；再将1～2％的导电色浆加入表面层溶液中，使导电介质均匀分布在表面层溶液中；
S2接着层制作，所述接着层制作包括配制接着层溶液、接着层溶液涂覆加工和接着层烘干成型，得到接着层；所述配制接着层溶液的搅拌速度为350rpm～450rpm；所述接着层溶液涂覆加工的速度为9m/min～11m/min，使用量为153g/m2～187g/m2；所述接着层烘干成型温度为125℃～135℃，时间为2.5min～3.5min，接着层烘干度70％～80％；
S3粘接贴合，将步骤S1得到的表面层、步骤S2得到的接着层和基布层粘接贴合在一起形成皮革胚料；所述粘接贴合的速度为8m/min～10m/min，粘接贴合压力0.2MPa～0.3MPa；
S4剥离，将步骤S3皮革胚料从离型纸模上剥离下来，得到皮革胚料；
S5熟化处理，将步骤S4皮革胚料在烘箱中熟化后并冷却，得到熟化的皮革胚料；该熟化处理温度为125℃～135℃，时间为2min～10min；
S6表面层处理，对步骤S6熟化皮革胚料进行表面层处理，得到导电表面处理层；所述导电表面层处理包括调制表面处理层液、表面处理层液涂覆加工和烘烤，得到成品导电复合皮革；在制备聚氨酯表面处理液时，将1～2％的导电色浆加入表面处理层液中，使用高速搅拌机进行分散，使得导电介质均与分布与表面处理层液中。
9.根据权利要求8所述导电PU合成革的制备方法，其特征在于：步骤S1表面层溶液脱泡处理的处理时间为60min～65min；所述表面层溶液涂覆加工的速度为8m/min～10m/min，使用量为35g/m2～45g/m2；所述表面层烘干成型温度为100℃～125℃，时间为2min～3min；所述高速搅拌机的搅拌速度为350rpm～450rpm，搅拌时间为60min～65min，表面层溶液粘度2000cps～3000cps。
10.根据权利要求8所述导电PU合成革的制备方法，其特征在于：步骤S6所述配制表面处理层液的搅拌速度为350rpm～450rpm，搅拌时间为60min～65min，表面处理层液粘度700cps～1000cps；表面处理层液涂覆加工的速度为13m/min～15m/min，使用量为50g/m2～60g/m2，所述表面处理层烘烤成型温度为95℃～130℃，时间为2min～3min。
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