CN115627067A - 碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂、制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂、制备方法，水性聚氨酯树脂，由水性聚氨酯乳液和碳酸锆铵溶液按照质量比100:3‑5均匀混合而成，所述水性聚氨酯乳液为羧酸型，水性聚氨酯乳液的固含量为30％，所述碳酸锆铵溶液的固含量为30％。本发明利用碳酸锆铵在常温下可稳定存在于水性聚氨酯乳液中，不易破乳，降低了在浸轧过程中的操作难度；利用碳酸锆铵加热后不再稳定，锆离子和水性聚氨酯乳液中的羧基离子络合，解决烘干过程中的迁移问题；同时利用锆离子与羧基络合的络合作用，避免在碱减量过程中羧基与钠离子的中和，使得凝固后的聚氨酯树脂有更好的耐煮效果，避免了使用过程中的耐水问题，提高了耐碱效果。
Description
技术领域
本发明属于超纤纤维合成革领域，具体涉及一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂、制备方法。
背景技术
传统油性超纤必须使用DMF做溶剂，油性树脂浸渍超纤后经水浴凝固，DMF与水置换的过程中既形成了泡孔带来良好手感，又快速凝固了成膜树脂，避免了树脂在烘干过程中的迁移。但是DMF与水置换过程产生大量废水，带来环境污染问题，而且DMF溶剂回收成本高，成为传统油性超纤行业发展的瓶颈。水性超纤是超纤行业环保化转型升级的重要方向和近年行业研究热点，水性超纤以水代替DMF作溶剂，解决了环保的问题。超纤制作过程中需要通过减量去掉纤维中的海组分，从而形成超细纤维，减量过程一般使用甲苯或者碱溶液，甲苯减量法因为同样涉及大量溶剂的使用，碱减量工艺已经越来越被关注。但是碱减量过程对含浸的水性树脂耐碱性要求较高，同时水性树脂在含浸后需要进行烘干，然而在烘干过程中，水分会从中间向两边表面挥发，从而会导致树脂发生迁移，导致树脂分布不均，影响含浸超细纤维无纺布的手感和美观。
专利CN111909351A公开了一种超纤含浸用水性聚氨酯的合成方法及应用，该专利的合成方法解决了水性树脂的耐碱问题，但是没有解决干燥过程中易迁移的问题。
专利CN111455687A公开了一种水性超纤合成革的含浸加工工艺，是采用低浓度的一价电解质溶液作为助凝剂，与水性聚氨酶树脂配合形成含浸树脂浆料，该含浸浆料具备热致凝胶特性，温度升高，浆料粘度迅速变大凝胶，可以在水分未挥发之前，将树脂凝固在对应位置，起到在完全烘干前将树脂固定的目的，以有效防止普通热风烘干时难以避免的泳移现象，从而解决了树脂迁移的问题。但是该专利中的水性树脂与助凝剂混合后储存时间短，在常温下即容易破乳，导致操作难度大。
发明内容
为了解决以上问题，本专利申请的目的在于提供一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂、制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
本发明的第一个目的在于提供一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂，由水性聚氨酯乳液和碳酸锆铵溶液按照质量比100:3-5均匀混合而成，所述水性聚氨酯乳液为羧酸型。
本发明中，通过添加碳酸锆铵提供更好的耐碱性能和热凝固效果。由于碳酸锆铵在常温碱性条件下具有较好的稳定性，在常温碱性条件下不容易破乳，降低了浸轧过程中的操作难度，而在烘干过程中因氨极易挥发，金属锆离子从配合物中游离出来，与聚氨酯乳液中的羧酸离子相互作用形成络合物，从而使得聚氨酯乳液破乳，达到快速凝固的效果，避免了烘干过程中的迁移问题；同时，因为羧酸离子与金属锆离子相互作用，避免了在随后的碱减量过程中羧基与钠离子的中和，一方面使得凝固后的聚氨酯树脂有更好的耐煮效果，从而在减量过程中不被溶解洗出，提高了树脂的耐碱性，也避免了后续使用过程中因为亲水羧酸钠的存在导致的耐水问题等。
可选地，水性聚氨酯乳液的固含量为30％，所述碳酸锆铵溶液的固含量为30％。
可选地，所述水性聚氨酯乳液由包括如下以质量份计的原料制备得到，聚二元醇100份，脂肪族二异氰酸酯25-50份，催化剂0.1-0.2份，交联剂1-3份，小分子扩链剂1-2份，亲水扩链剂4-9份，中和剂3-8份，去离子水，后扩链剂1-2份。
可选地，所述聚二元醇的相对分子质量为2000-3000。
可选地，所述聚二元醇为聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二元醇和聚丙二醇中的任意一种或几种。
本发明中，选取聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二元醇和聚丙二醇中的任意一种或几种作为聚二元醇，为耐碱二元醇，从而合成耐碱的水性聚氨酯乳液，有助于提高树脂的耐碱性，与碳酸锆铵共同作用，解决了树脂的耐碱问题。
可选地，所述脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或几种；
所述催化剂为有机铋催化剂和有机银催化剂中的任意一种或两种。
可选地，所述交联剂为三羟甲基丙烷和相对分子质量为300的三羟基聚氧化丙醚中的任意一种或几种；
所述小分子扩链剂为乙二醇、1,4丁二醇、1,6-己二醇、2,2,4-三甲基戊二醇、新戊二醇、1,4环己基二醇的中的任意一种或几种。
可选地，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的任意一种或几种；
所述中和剂为三乙胺、二甲基乙醇胺中的任意一种或几种；
所述后扩链剂为乙二胺、异氟尔酮二胺中的任意一种或几种。
可选地，所述水性聚氨酯乳液的制备方法为：
按照比例，将聚二元醇加入带控温和分散装置的密封分散釜中，依次加入脂肪族二异氰酸酯、催化剂、交联剂、小分子扩链剂、亲水扩链剂，温度控制在55-85℃，反应7小时，然后降温至25℃，加入中和剂中和，加入去离子水高速搅拌乳化，加入后扩链剂，制得水性聚氨酯乳液。
本发明的第二个目的在于提供一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂的制备方法，将碳酸锆铵溶液加入到水性聚氨酯乳液混合均匀，即得水性聚氨酯树脂。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明实施例提供的一种水性聚氨酯树脂，采用碳酸锆铵与水性聚氨酯乳液合成，碳酸锆铵在常温下稳定存在于水性聚氨酯乳液中，不易破乳，降低了在浸轧过程中的操作难度，加热后碳酸锆铵不再稳定，锆离子和水性聚氨酯乳液中的羧基离子络合，从而帮助乳液尽快凝固，从而避免了烘干过程中的迁移问题；同时锆离子与羧基络合后，避免了在随后的碱减量过程中羧基与钠离子的中和，使得凝固后的聚氨酯树脂有更好的耐煮效果，在减量过程中不被溶解洗出，也避免了后续使用过程中因为亲水羧酸钠的存在导致的耐水问题，从而进一步提高了耐碱效果。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
将相对分子质量为3000的聚碳酸酯二醇100份加入带加热、控温和分散装置的密封分散釜中，加入二环己基甲烷二异氰酸酯10份，异氟尔酮二异氰酸酯15份，有机银催化剂0.1份，于85度反应2小时；然后加入三羟甲基丙烷1份、1,6-己二醇1份，反应2小时，降温至55度，加入亲水扩链剂二羟甲基丙酸4份和三乙胺3份，反应3小时；然后降温至25度，再加入去离子水高速搅拌乳化，加入乙二胺1份后扩链，制得固含量为30％的水性聚氨酯乳液；
取上述水性聚氨酯乳液100份，加入3份30％固含量的碳酸锆铵溶液，混合均匀，即得碱减量超纤合成革含浸用水性聚氨酯树脂浆料。
将超细纤维无纺布与水性聚氨酯树脂浆料通过二浸二轧后，将含浸树脂后的超细纤维无纺布经过6min 65度、3min 85度低温热风烘箱预凝固，再经过4min 120℃和4min150℃高温烘箱烘干，得到含浸超细纤维无纺布。
实施例2：
将相对分子质量为2000的聚四氢呋喃二醇100份加入带加热、控温和分散装置的密封分散釜中，加入二环己基甲烷二异氰酸酯50份，有机银催化剂0.2份，于85度反应2小时，然后加入N303(三羟基聚氧化丙醚)3份、1,4-丁二醇2份，反应2小时，降温至55度，再加入亲水扩链剂二羟甲基丁酸9份，三乙胺8份，反应3小时，然后降温至25度，加入去离子水高速搅拌乳化，加入乙二胺2份后扩链，制得固含量为30％的水性聚氨酯乳液；
取上述水性聚氨酯乳液100份，加入5份30％固含量的碳酸锆铵溶液，即得碱减量超纤合成革含浸用水性聚氨酯树脂浆料。
将超细纤维无纺布与水性聚氨酯树脂浆料通过二浸二轧后，将含浸树脂后的超细纤维无纺布经过4min65度、1min 85度低温热风烘箱预凝固，再经过4min 120℃和4min 150℃高温烘箱烘干，得到含浸超细纤维无纺布。
实施例3：
将相对分子质量为2000的聚四氢呋喃二醇50份，聚丙二醇50份加入带加热、控温和分散装置的密封分散釜中，加入二环己基甲烷二异氰酸酯45份，有机银催化剂0.15份，于85度反应2小时，然后加入三羟甲基丙烷2份、1,4-丁二醇1.5份反应2小时，降温至55度，加入亲水扩链剂二羟甲基丁酸7份，三乙胺6份，反应3小时，然后降温至25度，加入去离子水高速搅拌乳化，加入乙二胺1.4份后扩链，制得固含量为30％的水性聚氨酯乳液；
取上述水性聚氨酯乳液100份，加入4.5份30％固含量的碳酸锆铵溶液，即得碱减量超纤合成革含浸用水性聚氨酯树脂浆料。
将超细纤维无纺布与水性聚氨酯树脂浆料通过二浸二轧后，将含浸树脂后的超细纤维无纺布经过5min65度、2min 85度低温热风烘箱预凝固，再经过4min 120℃和4min 150℃高温烘箱烘干，得到含浸超细纤维无纺布。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂，其特征在于，由水性聚氨酯乳液和碳酸锆铵溶液按照质量比100:3-5均匀混合而成，所述水性聚氨酯乳液为羧酸型。
2.根据权利要求1所述的一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液的固含量为30％，所述碳酸锆铵溶液的固含量为30％。
3.根据权利要求2所述的一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液由包括如下以质量份计的原料制备得到，聚二元醇100份，脂肪族二异氰酸酯25-50份，催化剂0.1-0.2份，交联剂1-3份，小分子扩链剂1-2份，亲水扩链剂4-9份，中和剂3-8份，去离子水，后扩链剂1-2份。
4.根据权利要求3所述的一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述聚二元醇的相对分子质量为2000-3000。
5.根据权利要求4所述的一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述聚二元醇为聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二元醇和聚丙二醇中的任意一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或几种；
所述催化剂为有机铋催化剂和有机银催化剂中的任意一种或两种。
7.根据权利要求6所述的一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述交联剂为三羟甲基丙烷和相对分子质量为300的三羟基聚氧化丙醚中的任意一种或几种；
所述小分子扩链剂为乙二醇、1,4丁二醇、1,6-己二醇、2,2,4-三甲基戊二醇、新戊二醇、1,4-环己基二醇的中的任意一种或几种。
8.根据权利要求7所述的一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的任意一种或几种；
所述中和剂为三乙胺、二甲基乙醇胺中的任意一种或几种；
所述后扩链剂为乙二胺、异氟尔酮二胺中的任意一种或几种。
9.根据权利要求8所述的一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液的制备方法为：
按照比例，将聚二元醇加入带控温和分散装置的密封分散釜中，依次加入脂肪族二异氰酸酯、催化剂、交联剂、小分子扩链剂、亲水扩链剂，温度控制在55-85℃，反应7小时，然后降温至25℃，加入中和剂中和，加入去离子水高速搅拌乳化，加入后扩链剂，制得水性聚氨酯乳液。
10.根据权利要求1～9任一项所述的一种碱减量超纤合成革用水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，将碳酸锆铵溶液加入到水性聚氨酯乳液混合均匀，即得水性聚氨酯树脂。
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