CN114085469B - 一种tpu改性pvc发泡材料、人造革及人造革的制备方法 - Google Patents

一种tpu改性pvc发泡材料、人造革及人造革的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种TPU改性PVC发泡材料、人造革及人造革的制备方法，其中TPU改性PVC发泡材料，按重量份数计算，包括以下组分：TPU 5‑50份、PVC 50‑100份、DOP 40‑100份、AC发泡剂1‑5份、钙锌稳定剂1‑3份。本发明的TPU改性PVC发泡材料耐摩擦性、耐寒性等性能优异，能够仅以一层TPU改性PVC发泡材料替代目前PVC人造革中面层加发泡层的使用。

Description

一种TPU改性PVC发泡材料、人造革及人造革的制备方法
技术领域
本发明涉及人造革领域，特别涉及一种TPU改性PVC发泡材料、人造革及人造革的制备方法。
背景技术
人造革是一种外观、手感与皮革相似的塑料制品，广泛用于家具、手提包、衣服、汽车内饰等。其中，汽车内饰、家具面料层等一般采用发泡人造革，发泡人造革不仅要求表面具备优异的耐摩擦性、耐寒性、耐老化性，还要求本身具备一定的软柔性和弹性，以提高触感和使用体验。因此，目前发泡人造革一般由面层、发泡层和基布层组成，面层的耐磨性、耐老化性等性能较好，用于保护耐磨性较差的发泡层，发泡层则主要提供一定的弹性和柔软度。面层和发泡层可以采用相似的组分制备，如PVC发泡人造革的面层和发泡层的主要成分都是PVC，再配以不同的增塑剂、发泡剂等从而得到不同性能的材料。
目前人造革主要有PVC人造革、PU人造革和PU合成革三类，其中PVC人造革的价格较便宜，但其性能远不如PU人造革。PVC材质的人造革一般手感相对较硬，抗老化性相对较差，因此，为了弥补其性能上的不足，往往添加不同功能的辅助剂对其进行改性，但目前难以得到一种既具有较好弹性和柔软度、又具备优异耐磨性的发泡层。此外，目前PVC制备的面层材料还面临耐寒性不足的问题，长期处于-15℃以下的环境下，容易出现裂纹；因此，耐寒性的不足极大地限制了PVC发泡人造革在汽车内饰中的使用。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种TPU改性PVC发泡材料，旨在解决现有技术中PVC人造革发泡层耐磨性、耐寒性等性能不佳的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种TPU改性PVC发泡材料，按重量份数计算，包括以下组分：TPU 5-50份、PVC 50-100份、DOP 40-100份、AC发泡剂1-5份、钙锌稳定剂1-3份。
所述的TPU改性PVC发泡材料，其中，所述PVC的聚合度为1000-1100。
所述的TPU改性PVC发泡材料，其中，所述TPU的100％模量为5-10MPa。
所述的TPU改性PVC发泡材料，其中，所述TPU的邵氏硬度为75-95A。
一种人造革，包括上述的TPU改性PVC发泡材料和基布，所述TPU改性PVC发泡材料贴合在所述基布上。
一种人造革的制备方法，用于制备上述的人造革，包括以下步骤：
步骤S001.发泡层配料：使用高速混合机将TPU、PVC、DOP、AC发泡剂、钙锌稳定剂按配比混合；
步骤S002.密炼：将混合均匀的发泡层组分进行密炼塑化，挤出机过滤；
步骤S003.压延贴布：通过压延机将过滤后的发泡层混合物压延成型，然后与经预热的基布层进行贴合，贴合后经冷却辊冷却，得到人造革半成品；
步骤S004.发泡：将人造革半成品放入发泡烘箱内进行发泡处理；
步骤S005.表面处理：对发泡层进行表面处理后得到成品。
所述的发泡人造革的制备方法，其中，所述步骤S003压延贴布中，发泡层混合物的厚度为0.15-0.5mm。
所述的发泡人造革的制备方法，其中，所述步骤S004发泡中，发泡层的发泡倍率为1-2倍。
有益效果：
本发明提供了一种TPU改性PVC发泡材料，通过加入TPU对PVC发泡材料进行改性，提高了PVC发泡材料的耐寒性、耐摩擦性、耐老化等性能，同时不会对PVC的发泡造成影响，制备得到的发泡材料弹性好，具有一定厚度，触感柔软，具备目前PVC发泡人造革中面层和发泡层的特点。
本发明还提供了一种人造革，以上述的TPU改性PVC发泡材料替代现有的面层和发泡层，大大减少了生产工序和原材料的种类，降低了人造革生产成本。相对于现有的PVC发泡人造革，本发明的发泡人造革还具有更佳的耐寒性和耐摩擦性，能够适应零下低温环境，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
本发明提供一种TPU改性PVC发泡材料、人造革及人造革的制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种TPU改性PVC发泡材料，按重量份数计算，包括以下组分：TPU 5-50份、PVC 50-100份、DOP 40-100份、AC发泡剂1-5份、钙锌稳定剂1-3份。TPU的硬度范围较宽，具有优异的耐磨性、耐候性、弹性、抗撕裂性等，拉伸强度高，在外力撤除以后复原性好，可以提高PVC发泡层的耐磨性、耐寒性、拉伸强度和复原性等。但TPU的添加量需严格控制，不能过大，否则形成的PVC发泡层弹性过大，手感与橡胶相似，而非人造革。此外，TPU的添加量过多还会影响发泡率，TPU由硬段和软段组成，其硬度主要由硬段提供，硬段的密度较大，发泡后形成的发泡层密度较大，若TPU的添加量过多会导致发泡率不足。DOP作为增塑剂使用，高温环境下，可以插入到PVC分子链间，从而使PVC大分子间作用力减弱，增加塑性。AC发泡剂的发气量大，性能稳定，分解温度稳定，可以使PVC发泡层中形成均匀、孔径大小合适的细孔结构。钙锌稳定剂与PVC和DOP的相容性好，在PVC热处理过程中起热稳定作用。PVC到温度到达90℃以上就开始发生分解，当温度到达120℃以上时，PVC的热分解会更加明显，其颜色会逐渐加深，通过采用钙锌稳定剂使得PVC可以在高温加工中保持稳定，避免热分解。
优选的，所述PVC为1000-1100，相对于低聚合度的PVC，聚合度在1000-1100的PVC的强度、刚性、耐热以及耐寒性较好，也不会因平均聚合度过高而导致成型加工性能太差。
优选的，所述TPU的100％模量为5-10MPa。TPU的100％模量的范围需要严格控制，若过大，TPU在压延时难以延伸，这需要加大机器的运行功率，但是会导致在压延加工时机器的电流过大，容易造成跳闸；此外，TPU的100％模量过大还会导致制得的发泡层在下压时需要施加较大的作用力，导致柔软性不佳。若TPU的100％模量太小，会导致发泡层组分混合物在压延加工时容易引起粘辊。因此，TPU的100％模量的选择，既会影响发泡层的性能，也会影响制备工艺。
优选的，所述TPU的邵氏硬度为75-95A。TPU的邵氏硬度范围很宽，在60A-80D之间，TPU邵氏硬度的不同会影响发泡层的耐磨性，以及气体在体系中的扩散系数。气体的扩散系数随TPU的硬度的减少而增加，气体的扩散系数更大，则更有利于提高发泡层的发泡率和气孔的均匀性。TPU的硬度受TPU的软段和硬段含量的影响，本发明的TPU选择的邵氏硬度较低，硬度低的TPU的软段含量更高，软段含量高的TPU可变性更强，相应的，其透气性会更好，气体在TPU中的扩散系数更大，从而使得体系的发泡率更高，弹性更好。但是TPU的硬度不能过低，否则会影响产品的耐磨性。
优选的，所述TPU的抗张强度为25-40MPa；所述TPU的撕裂强度为60-100N/mm。TPU的抗张强度、撕裂强度不能过低，否则制备的产品使用过程中容易被出现断裂。
优选的，所述TPU的断裂伸长率为300-800％。TPU断裂伸长率越大值得到的产品的柔软性能和弹性越好，但是若过大则容易出现变形。
一种人造革，包括上述的TPU改性PVC发泡材料和基布。所述发泡人造革以TPU改性PVC发泡材料替代现有技术中的面层和发泡层，可以减少生产工艺和原料配备，TPU改性PVC发泡层不仅具备良好的弹性和柔软的触感，而且还具有优异的耐磨性和抗寒性。
上述人造革的制备方法，包括以下步骤：
步骤S001.发泡层配料：使用高速混合机将TPU、PVC、DOP、AC发泡剂、钙锌稳定剂按配比进行混合；
步骤S002.密炼：将混合均匀的发泡层组分进行密炼塑化，然后使用挤出机进行过滤；
步骤S003.压延贴布：通过压延机将过滤后的发泡层混合物压延成型，然后与经预热的基布层进行贴合，贴合后经冷却辊冷却，得到人造革半成品；
步骤S004.发泡：将人造革半成品放入发泡烘箱内进行发泡处理；
步骤S005.表面处理：对发泡层进行表面处理后得到成品。
本发明中，发泡人造革的制备过程减少了面层的密炼和压延粘贴工序，降低了对于设备的要求，并降低了设备的投入成本，此外，发泡人造革层级数量的减少可以降低生产难度，降低产品不合格率。
优选的，所述步骤S003压延贴布中，发泡层混合物的厚度为0.15-0.5mm。发泡层混合物的厚度不宜太厚，否则经发泡后形成的发泡层会过厚；若太薄则会缺乏足够的形变区域，按压时柔软度不足。
优选的，所述步骤S004发泡中，发泡层的发泡倍率为1-2倍。发泡层的发泡倍率不宜过大，否则形成的泡孔孔径过大，尽管可以增加柔软度，但是得到的发泡层密度太低，泡孔间的厚度会变小，耐磨性和抗张强度等性能会下降；发泡倍率过低则会导致发泡层的柔软度不足。
实施例1
一种TPU改性PVC发泡材料，按重量份数计算，包括以下组分：TPU 50份、PVC 70份、DOP 70份、AC发泡剂3份、钙锌稳定剂2份。
所述PVC的聚合度为1100。
所述TPU的100％模量为7MPa。
所述TPU的邵氏硬度为75A。
按上述TPU改性PVC发泡材料的配方用于制备人造革，人造革的制备方法包括以下步骤：
步骤S001.发泡层配料：使用高速混合机将TPU、PVC、DOP、AC发泡剂、钙锌稳定剂按配比混合；
步骤S002.密炼：将混合均匀的发泡层组分进行密炼塑化，挤出机过滤；
步骤S003.压延贴布：通过压延机将过滤后的发泡层混合物压延成型，然后与经预热的基布层进行贴合，发泡层混合物的厚度为0.15mm，贴合后经冷却辊冷却，得到人造革半成品；
步骤S004.发泡：将人造革半成品放入发泡烘箱内进行发泡处理；发泡层的发泡倍率为1-2倍；
步骤S005.表面处理：对发泡层进行表面处理后得到成品。
实施例2
一种TPU改性PVC发泡材料，按重量份数计算，包括以下组分：TPU 20份、PVC 50份、DOP 100份、AC发泡剂1份、钙锌稳定剂3份。
所述PVC的聚合度为1000。
所述TPU的100％模量为5MPa。
所述TPU的邵氏硬度为95A。
按上述TPU改性PVC发泡材料的配方用于制备人造革，人造革的制备方法包括以下步骤：
步骤S001.发泡层配料：使用高速混合机将TPU、PVC、DOP、AC发泡剂、钙锌稳定剂按配比混合；
步骤S002.密炼：将混合均匀的发泡层组分进行密炼塑化，挤出机过滤；
步骤S003.压延贴布：通过压延机将过滤后的发泡层混合物压延成型，然后与经预热的基布层进行贴合，发泡层混合物的厚度为0.4mm，贴合后经冷却辊冷却，得到人造革半成品；
步骤S004.发泡：将人造革半成品放入发泡烘箱内进行发泡处理；发泡层的发泡倍率为1-2倍；
步骤S005.表面处理：对发泡层进行表面处理后得到成品。
实施例3
一种TPU改性PVC发泡材料，按重量份数计算，包括以下组分：TPU 40份、PVC 100份、DOP 40份、AC发泡剂2份、钙锌稳定剂1份。
所述PVC的聚合度为1000。
所述TPU的100％模量为10MPa。
所述TPU的邵氏硬度为82A。
按上述TPU改性PVC发泡材料的配方用于制备人造革，人造革的制备方法包括以下步骤：
步骤S001.发泡层配料：使用高速混合机将TPU、PVC、DOP、AC发泡剂、钙锌稳定剂按配比混合；
步骤S002.密炼：将混合均匀的发泡层组分进行密炼塑化，挤出机过滤；
步骤S003.压延贴布：通过压延机将过滤后的发泡层混合物压延成型，然后与经预热的基布层进行贴合，发泡层混合物的厚度为0.2mm，贴合后经冷却辊冷却，得到人造革半成品；
步骤S004.发泡：将人造革半成品放入发泡烘箱内进行发泡处理；发泡层的发泡倍率为1-2倍；
步骤S005.表面处理：对发泡层进行表面处理后得到成品。
实施例4
一种TPU改性PVC发泡材料，按重量份数计算，包括以下组分：TPU 30份、PVC 80份、DOP 60份、AC发泡剂1.5份、钙锌稳定剂1.5份。
所述PVC的聚合度为1000。
所述TPU的100％模量为8MPa。
所述TPU的邵氏硬度为87A。
按上述TPU改性PVC发泡材料的配方用于制备人造革，人造革的制备方法包括以下步骤：
步骤S001.发泡层配料：使用高速混合机将TPU、PVC、DOP、AC发泡剂、钙锌稳定剂按配比混合；
步骤S002.密炼：将混合均匀的发泡层组分进行密炼塑化，挤出机过滤；
步骤S003.压延贴布：通过压延机将过滤后的发泡层混合物压延成型，然后与经预热的基布层进行贴合，发泡层混合物的厚度为0.5mm，贴合后经冷却辊冷却，得到人造革半成品；
步骤S004.发泡：将人造革半成品放入发泡烘箱内进行发泡处理；发泡层的发泡倍率为1-2倍；
步骤S005.表面处理：对发泡层进行表面处理后得到成品。
对比例1
一种PVC发泡材料，按重量份数计算，包括以下组分：PVC 70份、DOP 60份、AC发泡剂1.5份、钙锌稳定剂1.5份。
所述PVC的聚合度为1000。
按上述TPU改性PVC发泡材料的配方用于制备人造革，人造革的制备方法包括以下步骤：
步骤S001.发泡层配料：使用高速混合机将PVC、DOP、AC发泡剂、钙锌稳定剂按配比混合；
步骤S002.密炼：将混合均匀的发泡层组分进行密炼塑化，挤出机过滤；
步骤S003.压延贴布：通过压延机将过滤后的发泡层混合物压延成型，然后与经预热的基布层进行贴合，发泡层混合物的厚度为0.15mm，贴合后经冷却辊冷却，得到人造革半成品；
步骤S004.发泡：将人造革半成品放入发泡烘箱内进行发泡处理；发泡层的发泡倍率为1-2倍；
步骤S005.表面处理：对发泡层进行表面处理后得到成品。
对比例2
一种TPU改性PVC发泡材料，按重量份数计算，包括以下组分：TPU 40份、PVC 70份、DOP 60份、AC发泡剂1份、钙锌稳定剂1份。
所述PVC的聚合度为1100。
所述TPU的100％模量为11MPa。
所述TPU的邵氏硬度为80A。
按上述TPU改性PVC发泡材料的配方用于制备人造革，人造革的制备方法包括以下步骤：
步骤S001.发泡层配料：使用高速混合机将TPU、PVC、DOP、AC发泡剂、钙锌稳定剂按配比混合；
步骤S002.密炼：将混合均匀的发泡层组分进行密炼塑化，挤出机过滤；
步骤S003.压延贴布：通过压延机将过滤后的发泡层混合物压延成型，然后与经预热的基布层进行贴合，发泡层混合物的厚度为0.2mm，贴合后经冷却辊冷却，得到人造革半成品；
步骤S004.发泡：将人造革半成品放入发泡烘箱内进行发泡处理；发泡层的发泡倍率为1-2倍；
步骤S005.表面处理：对发泡层进行表面处理后得到成品。
对比例3
一种TPU改性PVC发泡材料，按重量份数计算，包括以下组分：TPU 40份、PVC 70份、DOP 60份、AC发泡剂1.5份、钙锌稳定剂1份。
所述PVC的聚合度为1100。
所述TPU的100％模量为12MPa。
所述TPU的邵氏硬度为150A。
按上述TPU改性PVC发泡材料的配方用于制备人造革，人造革的制备方法包括以下步骤：
步骤S001.发泡层配料：使用高速混合机将TPU、PVC、DOP、AC发泡剂、钙锌稳定剂按配比混合；
步骤S002.密炼：将混合均匀的发泡层组分进行密炼塑化，挤出机过滤；
步骤S003.压延贴布：通过压延机将过滤后的发泡层混合物压延成型，然后与经预热的基布层进行贴合，发泡层混合物的厚度为0.4mm，贴合后经冷却辊冷却，得到人造革半成品；
步骤S004.发泡：将人造革半成品放入发泡烘箱内进行发泡处理；发泡层的发泡倍率为1-2倍；
步骤S005.表面处理：对发泡层进行表面处理后得到成品。
对比例4
一种TPU改性PVC发泡材料，按重量份数计算，包括以下组分：TPU 60份、PVC 40份、DOP 70份、AC发泡剂3份、钙锌稳定剂2份。
所述PVC的聚合度为1000。
所述TPU的100％模量为8MPa。
所述TPU的邵氏硬度为90A。
按上述TPU改性PVC发泡材料的配方用于制备人造革，人造革的制备方法包括以下步骤：
步骤S001.发泡层配料：使用高速混合机将TPU、PVC、DOP、AC发泡剂、钙锌稳定剂按配比混合；
步骤S002.密炼：将混合均匀的发泡层组分进行密炼塑化，挤出机过滤；
步骤S003.压延贴布：通过压延机将过滤后的发泡层混合物压延成型，然后与经预热的基布层进行贴合，发泡层混合物的厚度为0.3mm，贴合后经冷却辊冷却，得到人造革半成品；
步骤S004.发泡：将人造革半成品放入发泡烘箱内进行发泡处理；发泡层的发泡倍率为1-2倍；
步骤S005.表面处理：对发泡层进行表面处理后得到成品。
将实施例1-4、对比例1-4制得的发泡人造革成品进行性能测试，其中低温冲击实验参照《HG 2-162-1965塑料低温冲击压缩试验方法进行》；耐磨性实验采用Taber公司的耐磨试验机进行；回弹性通过按压以及观察回弹时间进行判断；其他测试指标参照标准《QB/T5067家具用聚乙烯人造革》进行，各项性能测试结果如下表：
Figure BDA0003342643120000111
从上述测试结果可以看出，对比例1中，没有添加TPU进行改性的PVC发泡人造革其耐寒冲击、耐磨性以及回弹性均不如实施例1-4中通过添加TPU改性的PVC发泡人造革。对比例2中，采用了100％模量较大的TPU，其耐磨性相对于对比例1有一定的提高，但其回弹性依旧较差，TPU的其它参数性能也未完全达到发明的要求，因此，在耐寒冲击性以及耐磨性上也不及实施例1-4。对比例3中，采用了硬度较大的TPU对发泡层进行改性，制得的发泡层虽然耐磨性和耐寒冲击性能都得到了提升，但其回弹性依旧较差，无法达到本发明的技术效果。对比例4中，PVC以及TPU的含量均不在本发明要求保护的范围内，其中TPU的相对含量过大，导致制得的人造革产品回弹性过大，手感如橡胶，无法达到本发明的技术效果。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种TPU改性PVC发泡材料，其特征在于，按重量份数计算，包括以下组分：TPU 5-50份、PVC 50-100份、DOP 40-100份、AC发泡剂1-5份、钙锌稳定剂1-3份；所述PVC的聚合度为1000-1100；所述TPU的100％模量为5-10MPa；所述TPU的邵氏硬度为75-95A；所述TPU的断裂伸长率为300-800％。
2.一种人造革，其特征在于，包括权利要求1所述的TPU改性PVC发泡材料和基布，所述TPU改性PVC发泡材料贴合在所述基布上。
3.一种人造革的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求2所述的人造革，包括以下步骤：
步骤S001.发泡层配料：使用高速混合机将TPU、PVC、DOP、AC发泡剂、钙锌稳定剂按配比混合；
步骤S002.密炼：将混合均匀的发泡层组分进行密炼塑化，挤出机过滤；
步骤S003.压延贴布：通过压延机将过滤后的发泡层混合物压延成型，然后与经预热的基布层进行贴合，贴合后经冷却辊冷却，得到人造革半成品；
步骤S004.发泡：将人造革半成品放入发泡烘箱内进行发泡处理；
步骤S005.表面处理：对发泡层进行表面处理后得到成品。
4.根据权利要求3所述的人造革的制备方法，其特征在于，所述步骤S003压延贴布中，发泡层混合物的厚度为0.15-0.5mm。
5.根据权利要求4所述的人造革的制备方法，其特征在于，所述步骤S004发泡中，发泡层的发泡倍率为1-2倍。
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