涂料技术
易染色超细合成革用聚氨酯树脂的研制
以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)和聚酯多元醇等为主要原料,合成了一种易染色的聚氨酯(PU)树脂。讨论了树脂100%模量、粘度对超细纤维合成革加工性能的影响以(文章来源环球聚氨酯网)及N-甲基二乙醇胺(MDEA)、二苯基甲烷二胺(MDA)2种扩链剂对聚氨酯树脂物性、染色性能的影响。
结果表明:PU树脂100%模量在10MPa左右,粘度在40~60Pa·s时,制得的PU树脂合成革具有良好的物性和染色性能。PU树脂中加入MDA质量分数为2.5%是合成PU树脂的最佳用量;加入MDEA的质量分数为2.0%时的K/S值是不加入MDEA时的10.3倍,单独使用MDEA的用量不宜超过2.0%;MDEA和MDA都能提高染色性,但MDA含量增加,树脂拉伸强度增加,伸长率下降,而加入MDEA的结果刚好相反,因此采用MDA和MDEA混合,nMDA/nMDEA在1∶1~2∶1时,所制得PU树脂物性和染色性均保持较高的水平。
目前,合成革已大量取代资源不足的天然皮革,用以制作包箱、服装、鞋以及车辆和家具的装饰等,具有广阔的发展前景。超细纤维合成革是采用与天然皮革中束状胶原纤维的结构和性能相似的锦纶超细纤维,制成具有三维网络结构的高密度无纺布,再填充性能优异具有微孔结构的聚氨酯,经过加工处理而成的。这种合成革不论从内部微孔结构,还是外观质感、物理特性以及穿着舒适性等方面,都能与高级天然皮革相媲美。
但是超细纤维合成革中的锦纶超细纤维和聚氨酯(PU)树脂,结构不同,染色差异大,从而造成了合成革染色的难点。本研究通过在聚氨酯树脂中引入可与染料结合的基团,使产品在满足合成革基本性能要求的同时,还提高了合成革的染色性能。
1试验部分
1.1主要原材料和仪器设备
聚四氢呋喃二醇(PTMG,相对分子质量2000),工业品,韩国PTG公司;聚酯多元醇(HP-3020,相对分子质量2000),工业品,浙江禾欣化学工业有限公司;二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二苯基甲烷二胺(MDA),工业品,烟台万华聚氨酯股份有限公司;N-甲基二乙醇胺(MDEA),工业品,常州市巨顺化工有限公司;乙二醇(EG)、甲醇、二甲基甲酰胺(DMF),工业品,浙江江山股份有限公司;中性染料Jiahe酱红(P-BM)、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、匀染剂LA、冰醋酸,工业品,浙江嘉禾化学有限公司;甲苯,工业品,浙江嘉兴九星石油化工有限公司。
旋转式粘度计,RVF型,美国博力飞公司生产;测色配色仪,DatacolorSF600,美国Datacolor公司。
1. 2实验方法
1. 2. 1聚氨酯树脂的合成配方 表1聚氨酯树脂合成配方
1.2.合成工艺 将PTMG、HP-3020和部分DMF依次投入反应瓶中搅拌使其混合均匀,投入适量的MDI缓慢升温至75℃左右预聚1h;预聚完成后,将EG、MDA、MDEA和另一部分DMF投入反应瓶中搅匀,再投入剩余MDI,温度控制在75℃左右。整个反应过程用DMF控制反应物粘度,待反应物达到一定粘度范围时,降温至65℃,加入甲醇终止剂,降温至50℃后出料,所得PU树脂固体质量分数为(30±1)%,粘度40~60Pa·s(25℃)。
结果表明:PU树脂100%模量在10MPa左右,粘度在40~60Pa·s时,制得的PU树脂合成革具有良好的物性和染色性能。PU树脂中加入MDA质量分数为2.5%是合成PU树脂的最佳用量;加入MDEA的质量分数为2.0%时的K/S值是不加入MDEA时的10.3倍,单独使用MDEA的用量不宜超过2.0%;MDEA和MDA都能提高染色性,但MDA含量增加,树脂拉伸强度增加,伸长率下降,而加入MDEA的结果刚好相反,因此采用MDA和MDEA混合,nMDA/nMDEA在1∶1~2∶1时,所制得PU树脂物性和染色性均保持较高的水平。
目前,合成革已大量取代资源不足的天然皮革,用以制作包箱、服装、鞋以及车辆和家具的装饰等,具有广阔的发展前景。超细纤维合成革是采用与天然皮革中束状胶原纤维的结构和性能相似的锦纶超细纤维,制成具有三维网络结构的高密度无纺布,再填充性能优异具有微孔结构的聚氨酯,经过加工处理而成的。这种合成革不论从内部微孔结构,还是外观质感、物理特性以及穿着舒适性等方面,都能与高级天然皮革相媲美。
但是超细纤维合成革中的锦纶超细纤维和聚氨酯(PU)树脂,结构不同,染色差异大,从而造成了合成革染色的难点。本研究通过在聚氨酯树脂中引入可与染料结合的基团,使产品在满足合成革基本性能要求的同时,还提高了合成革的染色性能。
1试验部分
1.1主要原材料和仪器设备
聚四氢呋喃二醇(PTMG,相对分子质量2000),工业品,韩国PTG公司;聚酯多元醇(HP-3020,相对分子质量2000),工业品,浙江禾欣化学工业有限公司;二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二苯基甲烷二胺(MDA),工业品,烟台万华聚氨酯股份有限公司;N-甲基二乙醇胺(MDEA),工业品,常州市巨顺化工有限公司;乙二醇(EG)、甲醇、二甲基甲酰胺(DMF),工业品,浙江江山股份有限公司;中性染料Jiahe酱红(P-BM)、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、匀染剂LA、冰醋酸,工业品,浙江嘉禾化学有限公司;甲苯,工业品,浙江嘉兴九星石油化工有限公司。
旋转式粘度计,RVF型,美国博力飞公司生产;测色配色仪,DatacolorSF600,美国Datacolor公司。
1. 2实验方法
1. 2. 1聚氨酯树脂的合成配方 表1聚氨酯树脂合成配方
主要原料 | 质量份 |
PTMG | 60. 00 |
HP-3020 | 60. 00 |
DMF | 581. 90 |
EG | 19. 35 |
MDA | 3. 96 |
MDEA | 2. 38 |
MDI | 103. 20 |
甲醇 | 0. 50 |
1.2.合成工艺 将PTMG、HP-3020和部分DMF依次投入反应瓶中搅拌使其混合均匀,投入适量的MDI缓慢升温至75℃左右预聚1h;预聚完成后,将EG、MDA、MDEA和另一部分DMF投入反应瓶中搅匀,再投入剩余MDI,温度控制在75℃左右。整个反应过程用DMF控制反应物粘度,待反应物达到一定粘度范围时,降温至65℃,加入甲醇终止剂,降温至50℃后出料,所得PU树脂固体质量分数为(30±1)%,粘度40~60Pa·s(25℃)。
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