PVC人造革用有機(jī)硅改性水性聚氨酯涂飾劑的合成和性能研究

洪愛軍

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，PVC（聚氯乙烯）人造革在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到較為普遍的使用，目前PVC人造革印刷使用大量有機(jī)溶劑，對環(huán)境和人類健康帶來一定影響。本文通過將自制的有機(jī)硅改性水性聚氨酯與普通水性聚氨酯做性能對比，結(jié)果表明經(jīng)過有機(jī)硅改性后，可降低水性聚氨酯的表面張力使其與PVC人造革能夠較好的結(jié)合，改善流平性、粘附力、耐酒精擦拭等性能。

關(guān)鍵詞：有機(jī)硅改性;水性聚氨酯;涂飾劑;人造革;性能

PVC人造革是以聚氯乙烯樹脂為主要原料，加入增塑劑和其它添加劑，以針織布、機(jī)織布及非織造布為底基的經(jīng)壓延或涂覆等工藝制成，并在人造革表面進(jìn)行花紋、印刷和觸感等性能后整理而形成的一種復(fù)合材料。水性聚氨酯以水代替溶劑做為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系，具有易成膜、力學(xué)性能好、穩(wěn)定性好、耐溶劑、環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)。[1]

1 有機(jī)硅改性水性聚氨酯合成試驗(yàn)

將聚醚多元醇、二羥甲基丙酸（DMPA）、羥基硅氧烷在120℃的真空干燥箱中干燥2h后，放入干燥器內(nèi)備用。將經(jīng)脫水的聚醚多元醇、羥基硅氧烷、異氟爾酮二異氰酸酯（IPDI）及催化劑二月桂酸二丁基錫加入裝有電動攪拌器的三口燒瓶，升溫至80℃，保溫反應(yīng)2h后，加入DMPA反應(yīng)2h。反應(yīng)過程中可加入少量丙酮以調(diào)節(jié)體系的粘度。將上述的PU預(yù)聚體降至一定溫度后，加入與DMPA等物質(zhì)的量的三乙胺，中和PU 預(yù)聚體。

2 有機(jī)硅改性水性聚氨酯與普通水性聚氨酯用于PVC人造革表面涂飾的性能對比測試

2.1 穩(wěn)定性

按GB/T6753.3-1986測定水性聚氨酯乳液的儲存穩(wěn)定性。采用離心機(jī)轉(zhuǎn)速3000r/min保持15min的沉降后無沉淀，可確認(rèn)該樣品至少可滿足6個月以上的儲存穩(wěn)定期。

2.2 施工性

使用12#涂飾棒將水性聚氨酯均勻涂布在PVC人造革表面，涂飾量濕膜25-30克/平方米、干膜7.5-9克/平方米，在110℃鼓風(fēng)烘箱干燥1分鐘取出。表面光澤均勻、涂層無收縮等異常問題，可確認(rèn)施工性良好。

2.3 粘附性和耐低溫性

將涂層固化后的人造革按測試方法QB/T 2714-2005，常溫曲折3萬次表面無明顯變化，表明涂層與PVC人造革的粘附性達(dá)標(biāo);低溫-10℃曲折3萬次表面無明顯變化，表明涂層耐低溫性達(dá)標(biāo)。

2.4 耐水解性

將涂層固化后的人造革參照標(biāo)準(zhǔn)：QB/T4671-2014《人造革合成革試驗(yàn)方法 耐水解的測定》，將樣板放置到設(shè)定溫度（70±1）℃，濕度95±3）%的試驗(yàn)箱中，放置21天。

2.5 抗UV性

將涂層固化后的人造革制成標(biāo)準(zhǔn)樣板，用QUV照射100小時，光源選用UVA340，對比未照射樣板，判定標(biāo)準(zhǔn)參照GB/T250-2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 評定變色用灰色樣卡》，顏色變化應(yīng)優(yōu)于4級。

2.6 耐摩擦色牢度

按照水性聚氨酯：水性色漿=100∶1的比例，以300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌5分鐘配成有色涂飾劑。使用12#涂飾棒均勻涂布在PVC人造革表面，涂飾量濕膜25-30克/平方米、干膜7.5-9克/平方米，在110℃鼓風(fēng)烘箱干燥1分鐘取出、冷卻，常溫放置24小時。

3 測試結(jié)果和分析

3.1 穩(wěn)定性和施工性

自制有機(jī)硅改性水性聚氨酯經(jīng)15分鐘離心沉降測試無沉淀，表明儲存穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。其涂飾層表面光澤均勻、涂層無收縮等異常問題，表明其施工性達(dá)標(biāo)。

普通水性聚氨酯經(jīng)15分鐘離心沉降測試無沉淀，表明儲存穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。其涂飾層出現(xiàn)收縮、漏出大小不一圓洞，表明其施工性差，需要加入2-3%的流平劑涂飾層才能達(dá)到表面光澤均勻、無收縮標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 粘附性和耐低溫性

自制有機(jī)硅改性水性聚氨酯常溫和低溫曲折后表面無明顯變化，表明涂層與PVC人造革的粘附性和低溫性均達(dá)標(biāo)。

普通水性聚氨酯常溫曲折3萬次表面出現(xiàn)裂紋、低溫曲折1萬次即出現(xiàn)涂層與聚氯乙烯革分離現(xiàn)象，表明粘附性和低溫性均較差。

普通水性聚氨酯加入1-2%活性較強(qiáng)的異氰酸酯類常溫固化劑，再測試常溫曲折3萬次表面無明顯變化，表明粘附性達(dá)標(biāo);但低溫曲折3萬次表面出現(xiàn)裂紋，說明交聯(lián)程度高、涂層脆、耐低溫性一般。

3.3 抗UV性

普通芳香族水性聚氨酯涂層經(jīng)過QUV測試后顏色變化大、在2.5級以下;普通脂肪族水性聚氨酯涂層經(jīng)過QUV測試后顏色變化僅達(dá)到3.5級，也達(dá)不到4級以上標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 耐酒精擦拭

自制有機(jī)硅改性水性聚氨酯干濕擦、耐酒精、耐汽油擦拭均達(dá)到4級以上，表明耐擦拭達(dá)標(biāo)，可以滿足日常使用含酒精類清潔劑外觀清潔的要求。

普通水性聚氨酯干濕擦測試達(dá)標(biāo)，酒精、汽油均將涂層擦掉。

普通水性聚氨酯加入1-2%異氰酸酯使涂層交聯(lián)固化的樣板，干濕擦、耐酒精、耐汽油擦拭達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)論

綜上所述，有機(jī)硅改性水性聚氨酯涂飾劑與PVC人造革結(jié)合良好，可極大改善涂飾劑的流平性、粘附力，使水性聚氨酯在PVC人造革的推廣使用有了良好的基礎(chǔ)。采用有機(jī)硅改性的聚氨酯反應(yīng)基團(tuán)已經(jīng)被封閉，其耐光照、耐酒精擦拭等性能均能達(dá)到日常使用的要求，目前有機(jī)硅改性水性聚氨酯涂飾劑已在PVC人造革行業(yè)逐步推廣使用，對環(huán)保和健康事業(yè)有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]Noble K L.Waterborne polyurethanes[J].Progress in OrganicCoatings，1997，32：131-136.

[2]陳家華.皮化材料專題討論——國產(chǎn)聚氨酯涂飾劑現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].中國皮革，2000，29（17）：3-5.