鞋用水性聚氨酯静电植绒胶Fs-51ss的研制与应用yd14513

唐丽刘杰辽宁恒星精细化工有限公司辽宁丹东118003

收稿日期：2011-09-27

作者简介：唐丽,女,1968年出生,高级工程师,从事聚氨酯合成工作

原载：染整技术2012/2；37-39

【摘要】以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、直链的小分子1,6己二醇和2,2,4三甲基-1,3戊二醇、聚酯多元醇等为主要原料成功研制了水性聚氨酯静电植绒胶,讨论了小分子扩链剂、聚醚改性烃羟基有机硅氧烷的用量及合理的反应温度。并对其应用性能进行了分析测试,经过实验测试该水性静电植绒胶耐寒、耐溶剂等各项性能优异。

【关键词】静电植绒；聚氨酯；小分子扩链剂；耐寒；耐溶剂

【中图分类号】TS19 文献标识码:B 文章编号:1005-9350(2012)02-0037-O3

随着社会的进步和发展,环保、时尚的纺织品面料越来越受到人们的喜爱,植绒面料以其灵活多变的花纹、绚丽的色彩应用的领域越来越广泛。主要应用在服装、鞋材、汽车内饰及装饰用布等方面。

目前市场上的静电植绒胶产品基本为溶剂型聚氨酯、聚丁二烯乳液、丙烯酸树酯等几种类型。但以上几种植绒胶类型存在的共同缺点是耐寒、耐溶剂等性能不好。近年来植绒面料大量应用于时尚鞋革,因此,耐寒、耐鞋用粘合胶溶剂是一种优秀植绒胶的要求。

本实验选用了以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、直链的小分子1,6己二醇和2,2,4三甲基-1,3戊二醇、聚酯多元醇、聚醚改性烃羟基有机硅氧烷等为主要原料成功研制了耐寒、耐溶剂等各项性能优异的水性聚氨酯静电植绒胶,并对其应用性能进行了分析。

1 实验部分

l.l 主要原材料与设备

1.6 己二醇,工业级,和氏璧化工；2,2,4三甲基-1,3戊二醇,工业级,上海山吉化工；二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),工业级,烟台万华；异佛尔酮二胺(IPDA),工业级,和氏璧化工；聚醚改性烃羟基有机硅氧烷Rhodrsil 1647,工业级,罗地亚公司:聚酯多元醇(CMA-244,Mn=2000),工业级,青岛新宇田化工；二羟甲基丙酸,工业级,合肥安庆科技有限公司；三乙胺,工业级,常州东顺化工有限公司；丙酮,工业级,天津石化三厂；自制增稠剂FS-20E；自制交联剂DF-180,自制聚丙烯酸酯静电植绒胶。

C-WBE恒温水浴锅,MS-3040变频调速搅拌机,1000mL玻璃三口反应瓶,温度计,冷凝管,Y522织物平磨仪,GX-5010低温耐折试验机,YO89E织物水洗机。

1.2 合成工艺

将聚醚改性烃羟基有机硅氧烷、聚酯多元醇加入到带有搅拌器、温度计、冷凝管的三口烧瓶中,通氮气真空脱水,使其水分含量低于0.03%,降温至50-60℃加MDI反应1h,然后升温至80-85℃加入IPDI反应2h,降温60-70℃加入丙酮、1,6己二醇、2,2,4三甲基-1,3戊二醇、二羟甲基丙酸,反应3h,降温40℃加三乙胺中和,40-45℃中和1h,加去离子水快速分散均匀后加异佛尔酮二胺的水溶液反应3h,然后减压脱丙酮得40%含量的水性聚氨酯静电植绒胶。

1.3 分析与测试

1.3.l 耐寒性能测试

根据FZ/TO1007-2008《涂层织物耐低温的测定》所规定的方法测试。

1.3.2 水洗牢度测试

根据GB/T8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》所规定的方法测试。

1.3.3 耐磨性测试

根据FZ/T01011-91《涂层织物耐磨性能测定方法》所规定的方法测试。

1.4 静电植绒胶FS-5133技术指标

外观

主要成份

离子性

含固量%

pH值

粘度

保质期

白色乳液

聚氨酯聚合物

阴

40±1

7-9

300以下

一年

l.5 工艺应用

FS-5133静电植绒胶100份,加入20E增稠剂2份,DF-810交联剂5份,搅拌均匀,调节粘度至3000±200mPa·S,基布采用未经防水或柔软处理的聚氨酯合成革(目的是保证植绒胶对基布的粘合牢度),绒毛高度为1mm,绒毛使用1.5D×0.5mm和1.5D×1.2mm尼龙绒毛,绒毛的含水率为20%-23%,进行静电植绒。 (为使绒毛利于植绒,一般应将含水率保持在20%-25%,应根据气候和生产车间的湿度进行调节,绒毛规格和长短绒毛比例并非固定,这只是在本次试验中采用的,实际应用中也可以采用其它规格及配比)。

1.5.1 涂胶

采用滚涂的方式,控制上胶量(湿重)为130g/m²左右,车速控制8-10m/s。车速由上胶量决定,上胶量越大车速越慢,这是为了保证粘合剂充分烘干固化。

1.5.2 静电植绒

静电植绒室内分置四个落毛斗,高压直流电压设定为:第一落毛斗4万伏,第二落毛斗3万伏,第三落毛斗1.5万伏,第四落毛斗2万伏,前三个落毛斗落绒,第四落毛斗保持电压但不落绒,控制植绒密度,植绒后经打布辊将浮毛打起,再由真空系统回收浮毛。因落毛斗的电压和数量影响植绒的密度和绒毛插入粘合剂的深度,这样的电压设置可以保证绒毛充分插入粘合剂,提高固化后的牢度,而且通过前三个落毛斗后植绒密度己达到要求,所以第四落毛斗不须再落绒,以节约生产成本。

1.5.3 烘干固化

为保证绒毛的植入深度,植绒产品一般都涂布较厚,因而在进入烘箱时不宜立即将温度升得太高,这样会造成植绒胶表面成膜后,内部水分快速蒸发,容易在胶膜中生成气泡,产生瑕疵,增加废品率。在实际生产中,可以将18m烘箱分成六个区,各区温度分别设定为:第1区110℃,第2区120℃,第3区130℃, 第4区150℃, 第5区130℃, 第6区160℃,温度形成梯度,这样既保证了植绒胶能够充分烘干、固化、交联,又防止了气泡的产生。烘干后再经过刷毛,抽真空去掉浮毛。

1.5.4测试结果

表1鞋用合成革全植(满地植绒)

产品项目	含固量/%	干磨牢度/次	手感	耐寒性/次	植绒密度	耐溶剂性
本产品	40.1	≥10000	柔软	≥20000无破损	均匀浓密	很好
国内某厂产品	35±1	≤5000	硬	≤10000无破损	略有丝条	一般
自制丙烯酸树脂植绒胶	45±1	≤8000	中硬	≤5000无破损	均匀浓密	不好

注:耐寒测试为零下15℃测试结果

表2鞋用合成革沟底植绒

项目品名	本发明产品	国内某厂植绒胶	自制丙烯酸树脂植绒胶
外观	光泽自然	光亮	光泽自然
柔软度	手感柔软	手感硬	手感略硬
柔软度	表面滑爽	不光滑	表面滑爽
水洗牢度	4-5级	2-3级	3-4级

2 结果与讨论

2.1 小分子扩链剂的影响

小分子扩链剂的选择非常重要,资料介绍长链小分子对提高聚氨酯的初粘性有很大贡献,经实验我们选择了1,6己二醇作为扩链剂,增加初粘性。同时我们根据协同作用原理,也选择了用2,2,4三甲基-1,3戊二醇做扩链剂,由于含有侧链增加分子间的斥力,增加了耐溶剂性能,同时由于含有侧链增加了位阻,耐水、耐溶剂性能得到提高,同时选用异佛尔酮二胺参与扩链得到水性聚氨酯是聚氨酯-脲乳液(分散液),聚氨酯-脲比纯聚氨酯有更大的内聚力和粘接力,脲键的耐水性比氨酯键好。通过大量实验,最终确定了合理的用量,保证了反应的正常进行,也不会影响体系的稳定性。

2.2 聚醚改性烃羟基硅氧烷的影响

水性聚氨酯乳液制备中常用的低聚物多元醇一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多,据资料记载耐寒的聚氨酯选用结晶度低的原料,聚酯型聚氨酯强度高、粘接力好,但通常聚酯型聚氨酯本身的耐水解性比聚醚差,我们采用聚醚改性烃羟基硅氧烷作为羟基反应单体,烃羟基硅氧烷可与异氰酸酯反应,加入一定量的有机硅可使涂层具有很好的耐寒性能,在-40℃时不变硬、无脆裂、无声响。有机硅链段具有低表面能、耐高温、耐水、耐候及透气性好等优点,机械性能、柔韧性、电性能和表面性能好,有很强的耐水、耐溶剂、抗冲击、抗划伤性。选用有机硅产品作为合成链段,产品的各项性能达到要求。

2.3 IPDI、MDI的影响

本实验通过使用二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯两种活性异氰酸酯基团协同作用提高牢度和耐水、耐溶剂性能。原料二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯均具有环状结构,合成过程中环状结构稳定,形成高聚物后仍能存在,此结构可以增加产品的刚性,弹性好,耐水、耐溶剂、耐磨性能得到增强,改善植绒面料牢度、耐溶剂性能。

2.4 反应温度的影响

当反应物用量固定时,反应温度有很大影响,由于IPDI、MDI的反应活性不同,IPDI反应速度比较慢,而MDI反应速度比较快,我们采取分布加入的方式,先加入MDI反应一段时间后,再加入IPDI,以免产生凝胶。而且各时段控制不同的温度,利于更好的反应,避免造成其它副反应发生,生成不需要的二聚、三聚体,影响产品最终性能。通过实验选择了不同反应阶段的合适的温度,得到了各项性能更优秀的产品。

3 结论

(1)使用该方法合成的聚氨酯静电植绒胶产品的各项性能具有明显优势,特别是耐溶剂、耐寒性方面。

(2)该方法合成的静电植绒胶具有良好的工艺实施性,使用方便,无污染,具有很好的市场推广价值。

4 参考文献

[1]聚氨酯弹性体手册[M]北京,化学工业出版社,2001;29-60

[2]水性聚氨酯材料[M]北京,化学工业出版社,20O6:50-69

[3]孙继昌,高凯,杨青,静电植绒粘合剂的合成及应用[J]染整技术20O7,20(5);31-33

[4]朱建琴等,合成革用有机硅改性脂肪族聚氨酯树脂的合成及应用[J]聚氨酯工业,2011,26(3);26-29