技术领域
[0001] 本
发明涉及一种合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂及其制备方法。
背景技术
[0002] 随着社会经济的发展,消费者在追求产品
质量的同时,环保意识也在不断增强。合成革行业耗费了大量的
有机溶剂等有害物质,对环境的污染日益严重。因此,相关技术人员投入了大量精
力来开
发面向未来的环保合成革技术,而水性聚氨酯合成革技术就是其中之一。
[0003] 目前的水性合成革产业中,一般会使用水性色浆做
着色剂,常用的水性色浆是无机粉体,与水性聚氨酯树脂之间的配伍性不够好,会产生浮色,这将导致了
面层浆料上下层
颜色不均一,
合成皮革后色差明显,易出现生产事故。
发明内容
[0004] 本发明目的在于提供一种合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂及其制备方法,以克服
现有技术中的
缺陷。
[0005] 所述的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂,是采用包括如下质量百分比的组分制备的:聚酯多元醇 6-15%
聚醚多元醇 0-7%
着色多元醇 1.5-3.5%
二异氰酸酯 7-10%
亲水扩链剂 0.5-2%
小分子扩链剂 1-2%
中和剂 0.5-1.5%
催化剂 0.01-0.02%
丙
酮稀释剂 15-25%
小分子二元胺 0.2-0.5%
水 45-55%;
优选的,所述的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂,是采用包括如下质量百分比的组分制备的:
聚酯多元醇 6.94-12.83%
聚醚多元醇 0-5.77%
着色多元醇 2.08-2.89%
二异氰酸酯 8.32-9.85%
亲水扩链剂 0.71-1.32%
小分子扩链剂 1.05-1.11%
中和剂 0.54-1.0%
催化剂 0.01-0.02%
丙酮稀释剂 18.87-24.27%
小分子二元胺 0.27-0.37%
水 49.24-52.78%;
优选的,还包含抗
氧剂,所述的抗氧剂的用量为树脂总质量的0.1%-0.5%;
所述的聚酯多元醇或聚醚多元醇的数均分子量为500-8000;
优选的,所述的聚酯多元醇或聚醚多元醇为数均分子量为1000-3000,官能度为2的
聚合物多元醇;
优选的,所述的聚酯多元醇为聚
碳酸酯二醇、聚己内酯二醇、聚
己二酸新戊二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇中的一种或几种;
优选的,所述的聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇、聚环氧丙烷醚二醇、聚环氧丙烷/环氧乙烷醚二醇中的一种或几种。
[0006] 优选的,所述的二异氰酸酯选自1,6- 已二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷4,4-二异氰酸酯(MDI)、双环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI))、
甲苯二异氰酸酯(TDI)中的两种以上;更优选的,所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、双环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的两种以上。
[0007] 所述的着色多元醇是
反应性聚合性着色剂,含有接枝多元醇的着色基团,官能度为2-3,数均分子量400-1000。所述的着色多元醇颜色多样,只需拥有五种
基础着色多元醇就能配出任何颜色,其分子结构如下所示:同样,合成革对颜色的要求是多种多样的,合成具有5种基础颜色的聚氨酯树脂,通过颜
色调配,可以实现多种颜色,从而满足合成革需求。
[0008] 所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂,如抗氧剂1010。
[0009] 所述的催化剂对NCO/OH反应具有高选择性的,优选复
合金属催化剂;更优选的,所述的催化剂选自Bi/Zn或Bi/Zn/Zr复合催化剂,最优选购自美国领先化学品公司公司Bicat ®8,Bicat®3184;该类催化剂对着色多元醇及聚酯聚醚多元醇混合多元醇与NCO的反应有很好的催化及平衡效果。
[0010] 所述的亲水扩链剂是包含COOH或磺酸基的多元醇或多元胺,优选的,所述的亲水扩链剂选自二羟甲基丙酸(DMPA),聚乙二醇(PEG),乙二胺基乙磺酸钠50%水溶液(A-95)或二羟甲基丁酸(DMBA)。
[0011] 优选的,所述的小分子扩链剂选自乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、己二醇、3-甲级1,5-戊二醇中的一种或几种。
[0012] 优选的,所述的中和剂选自三乙胺,
氨水,N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N-甲基二
乙醇胺中的一种或几种。
[0013] 优选的,所述的溶剂选自丙酮、丁酮的一种或两种。
[0014] 优选的,所述的小分子二元胺选自脂肪伯胺,优选乙二胺、丙二胺、水合肼、三乙稀二胺、四乙烯三胺,异佛尔酮二胺中的一种或两种。
[0015] 所述的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂的制备方法,包括以下步骤:(1)将聚酯多元醇、聚醚多元醇、着色多元醇和抗氧剂混合,50 60℃搅拌均匀;
~
(2)将二异氰酸酯分批投入,使反应
温度在75-90℃之间,常压反应2.5-3小时,当体系
粘度达到5000cp-10000cp,NCO含量为1-15%时,进行下一步操作;
(3)降温至60-65℃,投入丙酮、亲水扩链剂和小分子扩链剂,反应2-3小时后,加入催化剂,再反应2-3个小时后,每半小时测定一次NCO含量,待NCO含量为1-8%时,停止加热;
(4)冷却至40℃以下,投入中和剂和丙酮,混合均匀后,加入去离子水高速分散,投入小分子二元胺,反应20-40分钟后,
真空脱去丙酮即可制得所述合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂。
[0016] 本发明有以下有益效果:一、本发明的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂可以在无外添加水性色浆的条件下,在烘箱内短时间
固化成膜,成膜后实现自带
染色,同时具有高透明性,从而满足合成革对颜色的需求,尤其是合成革高端要求,这是通过目前常规技术(聚氨酯树脂加入色浆)所不能实现的。
[0017] 二、本发明的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂分子链中引入了发色基团,实现树脂着色的同时,既可避免树脂因添加水性色浆带来的颜色迁移浮色问题,同时具有优异的常低温耐折性能。
[0018] 三、本发明的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂可直接使用,相比常规方法(聚氨酯树脂加入一定比例色浆,搅拌分散均匀,再过滤后使用)简化了工艺过程。
[0019] 四、本发明的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂成膜过程中不会排放溶剂,属于环保节能产品,有利于合成革环保转型。
具体实施方式
[0020] 下面结合具体
实施例,进一步阐述本发明。应该理解,这些实施例仅用于说明本发明,而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
[0021] 以下实施例所用原料均为市售,Bicat ®8,Bicat®3184来自美国领先化学品公司,着色多元醇来自美利肯公司公司。
[0022] 实施例1本实施例所用原料及重量如表1。
[0023] 表1原料名称 质量(单位:克)
聚碳酸酯二醇(数均分子量2000) 120
聚己二酸己二醇酯二醇(数均分子量2000) 60
着色多元醇Red x64(数均分子量600)红 30
双环己基甲烷二异氰酸酯 120
1,6- 已二异氰酸酯 20
DMPA 18
己二醇 15
催化剂BICAT ®8 0.2
丙酮 270
三乙胺 13.56
乙二胺 4.2
水 750
本实施例的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂的制备步骤如下:
1)将120g聚碳酸酯二醇、60g聚己二酸己二醇酯二醇、30g着色多元醇投入反应釜,50℃搅拌20分钟,至搅拌均匀;
2)将120g双环己基甲烷二异氰酸酯、20g 1,6-已二异氰酸酯分批投入反应釜,反应温度在85℃下常压反应2.5小时后,取样测定NCO含量,当NCO含量低于10.51%后,降温至60℃投入120克丙酮,18g的DMPA和15g的己二醇,继续于60℃之间反应2小时,加入0.2克催化剂BICAT 8118反应2小时,待NCO含量降为2.94%以下,停止加热,冷却至40℃,投入150克丙酮调整粘度为200cps,加入13.56g三乙胺混合均匀。
[0024] 3)继续反应5分钟左右,加入750g的水高速分散,分散完毕立即加入4.2g乙二胺,反应20分钟。再次加热至50℃,在-0.09MPa以上的真空度下脱丙酮30分钟,即可得合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂,固含量35%。
[0025] 实施例2本实施例所用原料及重量如表2。
[0026] 表2原料名称 质量(单位:克)
聚碳酸酯二醇(数均分子量2000) 120
聚四氢呋喃二醇(数均分子量2000) 60
着色多元醇(数均分子量560)蓝 30
异佛尔酮二异氰酸酯 100
1,6- 已二异氰酸酯 20
DMPA 18
己二醇 15
催化剂BICAT® 8 0.2
丙酮 270
三乙胺 13.56
乙二胺 5.0
水 710
本实施例的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂的制备步骤如下:
1)将120g聚碳酸酯二醇、60g聚四氢呋喃二醇、30g着色多元醇投入反应釜,50℃搅拌20分钟,至搅拌均匀;
2)将100g异佛尔酮二异氰酸酯、20g 1,6- 已二异氰酸酯分批投入反应釜,反应温度在
90℃下常压反应2.5小时后,取样测定NCO含量,当NCO含量低于10.96%后,降温至65℃投入
120克丙酮,18g的DMPA和15g的己二醇,继续于65℃反应2小时,加入0.2克催化剂BICAT
8118继续反应2小时,待NCO含量降为2.87%,停止加热,冷却至40℃,投入150克丙酮调整预聚体粘度为300cps,再加13.56g三乙胺混合均匀继续反应5分钟左右。
[0027] 3)加入750g的水高速分散,分散完毕立即加入4.2g乙二胺,反应25分钟。再次加热至50℃,在-0.09MPa以上的真空度下脱丙酮30分钟,即可得合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂。
[0028] 实施例3本实施例所用原料及重量如表3。
[0029] 表3原料名称 质量(单位:克)
聚碳酸酯二醇(数均分子量2000) 120
聚己内酯二醇(数均分子量2000) 60
着色多元醇(数均分子量500)黄 30
抗氧剂1010 2
双环己基甲烷二异氰酸酯 100
1,6-已二异氰酸酯 20
DMPA 10
己二醇 15
催化剂BICAT ®3184 0.2
三乙胺 7.54
乙二胺基乙磺酸钠50%水溶液(A-95) 10
丙酮 340
乙二胺 5.11
水 695
本实施例的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂的制备步骤如下:
1)将120g聚聚碳酸酯二醇、60g聚己二酸己二醇酯二醇、30g着色多元醇、2g抗氧剂1010投入反应釜,50℃搅拌20分钟,至搅拌均匀;
2)将100g双环己基甲烷二异氰酸酯、20g 1,6- 已二异氰酸酯分批投入反应釜,反应温度在80℃下常压反应3小时后,取样测定NCO含量,当NCO含量低于10.89%,降温至62℃投入
120克丙酮,10gDMPA和15g己二醇及催化剂,继续于62℃之间反应2小时,加入0.2克催化剂BICAT 8118继续反应2小时,待NCO含量降为2.63%以下,停止加热,冷却至40℃,加入100克丙酮和7.54g三乙胺混合均匀,继续反应5分钟。
[0030] 3)40℃下快速投入10g乙二胺基乙磺酸钠50%水溶液(A-95),反应30分钟,加入120克丙酮调整预聚体粘度为250cps。加入695g的水高速分散,分散完毕立即加入5.11g乙二胺,反应30分钟。然后加热至50℃,在-0.09MPa以上的真空度下脱丙酮30分钟,即可得合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂。
[0031] 实施例4本实施例所用原料及重量如下表4。
[0032] 表4原料名称 质量(单位:克)
聚碳酸酯二醇(数均分子量2000) 100
聚四氢呋喃二醇(数均分子量1000) 80
着色多元醇Black x41lv(数均分子量650)黑 40
抗氧剂1010 2
甲苯二异氰酸酯 80
二苯基甲烷4,4-二异氰酸酯 40
DMPA 18
己二醇 15
催化剂BICAT ®3184 0.2
丙酮 270
三乙胺 13.56
乙二胺 3.88
水 725
本实施例的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂的制备步骤如下:
1)将100g聚碳酸酯二醇、80g聚四氢呋喃二醇、30g着色多元醇、2g抗氧剂1010投入反应釜,50℃搅拌20分钟,至搅拌均匀;
2)将80g甲苯二异氰酸酯、40g二苯基甲烷4,4-二异氰酸酯分批投入反应釜,反应温度在75℃下常压反应3小时后,取样测定NCO含量,当NCO含量低于11.4%后,降温至60℃投入
120克丙酮,18g的DMPA和15g的己二醇及催化剂,继续于60℃之间反应2小时,加入0.2克催化剂BICAT 8118继续反映2小时,待NCO含量降为2.71%以下,停止加热,冷却至40℃,投入
150克丙酮,再加入13.56g三乙胺混合均匀。
[0033] 3)继续反应5分钟左右,加入725g的水高速分散,分散完毕立即加入3.88g乙二胺,反应35分钟。再次加热至50℃,在-0.09MPa以上的真空度下脱丙酮30分钟,即可得合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂。
[0034] 实施例5本实施例所用原料及重量如表5。
[0035] 表5原料名称 质量(单位:克)
聚碳酸酯二醇(数均分子量2000) 100
聚环氧丙烷二醇(数均分子量1000) 80
着色多元醇(数均分子量1000)黄 10
着色多元醇(数均分子量560)蓝 20
抗氧剂1010 2
甲苯二异氰酸酯 80
二苯基甲烷4,4-二异氰酸酯 40
DMPA 18
己二醇 16
催化剂BICAT ®3184 0.2
丙酮 350
三乙胺 13.56
乙二胺 4.07
水 710
本实施例的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂的制备步骤如下:
1)将100g聚聚碳酸酯二醇、80g聚环氧丙烷二醇、10g着色多元醇(黄)、20g着色多元醇(蓝)、2g抗氧剂1010投入反应釜,50℃搅拌20分钟,至搅拌均匀;
2)将80g甲苯二异氰酸酯、40g二苯基甲烷4,4-二异氰酸酯分批投入反应釜,反应温度在80℃下常压反应3小时后,取样测定NCO含量,当NCO含量低于11.15%后,降温至60℃投入
150克丙酮,18g的DMPA和16g的己二醇及催化剂,继续于60℃之间反应2小时,加入0.2克催化剂BICAT 8118继续反应2小时,待NCO含量降为2.678%以下,停止加热,冷却至40℃,投入
200克丙酮,再加入13.56g三乙胺混合均匀。
[0036] 3)继续反应5分钟左右,加入710g的水高速分散,分散完毕立即加入4.07g乙二胺,反应30分钟。再次加热至50℃,在-0.09MPa以上的真空度下脱丙酮30分钟,即可得合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂。
[0037] 实施例6本实施例所用原料及重量如表6。
[0038] 表6原料名称 质量(单位:克)
聚碳酸酯二醇(数均分子量2000) 100
聚环氧丙烷二醇(数均分子量2000) 80
着色多元醇(数均分子量600)红 30
着色多元醇(数均分子量560)蓝 10
1,6- 已二异氰酸酯 40
双环己基甲烷4,4-二异氰酸酯 100
DMPA 18
己二醇 15
催化剂BICAT ®3184 0.2
丙酮 270
三乙胺 13.56
乙二胺 3.88
水 750
本实施例的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂的制备步骤如下:
1)将100g聚聚碳酸酯二醇、80g聚环氧丙烷二醇、30g着色多元醇(红)、10g着色多元醇(蓝)投入反应釜,50℃搅拌20分钟,至搅拌均匀;
2)将40g1,6- 已二异氰酸酯、100g双环己基甲烷二异氰酸酯分批投入反应釜,严格控制反应温度在85 90℃之间,常压反应3小时后,取样测定NCO含量,当NCO含量低于8.78%后,~
降温至65℃投入120克丙酮,18g的DMPA和15g的己二醇保温2小时,加入催化剂BICAT 8118,继续于65℃之间反应小时,待NCO含量降为2.63%以下,停止加热,冷却至40℃,投入150克丙酮调整预聚体粘度为300cps,再加入13.56g三乙胺混合均匀。
[0039] 3)继续反应5分钟左右,加入750g的水高速分散,分散完毕立即加入3.88g乙二胺,反应40分钟。再次加热至50℃,在-0.09MPa以上的真空度下脱丙酮30分钟,即可得合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂。
[0040] 实施例7将实施例1-6所制备的合成革用水性高透明性聚氨酯染料树脂各取100g,无需添加水性色浆,经
增稠剂增稠至粘度为5000cps左右。用
洗衣机脱泡30min,在镜面离型纸上
刮涂约
0.2mm,通过100℃左右烘箱干燥10min,得到水性聚氨酯膜,所得胶膜透明性良好,颜色鲜艳,镜面感强。
[0041] 环保镜面革的制备方法:在上述制备好的胶膜面料上,使用配制好的封闭型高固树脂,如华峰公司生产的JF-HSY-9041A,进行刮涂(厚度0.35mm)并固化完全,再刮涂一层华峰公司生产的水性
粘合剂JF-PDY-511H(厚度0.15mm),贴合华峰FA超纤基材,烘干后与离型纸离型,得到环保镜面革。
[0042] 上述镜面革根据合成革检测方法测试的结果如下表7所示:表7
其中的对比样为市售的镜面树脂科天公司KTT-728,取100g加入世铭的水性色浆,调配出相应的颜色,制革方式与实施例一致。
[0043] 常温绕曲的测试方法为:把制得的水性镜面合成革裁剪为7×4.5cm的样片,将样片夹到常温耐折机器上进行测试。机器型号:GT-7071-BN,高
铁检测仪器(东莞)有限公司。
[0044] 低温绕曲测试方法为:将上述样片按规定夹到低温绕曲机器上,设定温度为-15℃,进行测试。机器型号:GT-7006-V30,高铁检测仪器(东莞)有限公司。
[0045] 透明度的测试方法为:将上诉实施例树脂和配制好的对比样分别倒在干净的玻璃板上,厚度为1mm,放置于室温,待树脂成膜干燥后放置于120℃烘箱中
烘烤1小时即可。将上述膜送入彩谱雾度仪中进行测试,机器型号:TH-100。
[0046] 浮色的测试方法为:将将上诉配制实施例树脂和配置好的对比样静置24小时后,观察是否有色浆分层析出,有即判定为浮色。
[0047] 在本发明及上述实施例的教导下,本领域技术人员很容易预见到,本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明,以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明,在此不一一列举实施例。