一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法，其特征是将石墨烯先进行亲油改性，然后按一定比例分散于聚氨酯溶液中，制得石墨烯原位改性的聚氨酯，按照传统的干、湿法工艺制备基于石墨烯原位改性的合成革。石墨烯的引入，既能增强、增韧聚氨酯，有效提升聚氨酯涂层的耐磨、耐刮性、耐热性、耐老化性、抗静电性、电磁屏蔽性和阻燃等性能，提升合成革的等级，又不改变传统的工艺和设备，适合多种合成革的制造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合成革制造领域，具体涉及一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法。
技术介绍
我国是世界人造革、合成革生产和消费大国。目前，我国有1000多家人造革、合成革企业，385家规模以上企业，2000多家后段企业（后整理），500多家原材料、机械设备企业，10000多家人造革、合成革超纤革档口贸易商，年产量70余亿平米，占到了世界总产量的73%。根据国家统计局对规模以上企业合成革产量统计，2010年我国合成革总体产量218.9万吨，合39亿平米，比我国GDP增长率高出几乎一倍，显示我国合成革产业的强劲增长。我国是世界合成革生产大国，但并非强国。日本的可乐丽、帝人、东丽、钟纺等几家公司代表着全球合成革产业的最高水平；韩国掌握着超细纤维合成革的生产技术和汽车内饰革市场；中国台湾引领合成革机械制造；“意大利制造”标签的合成革制品蜚声世界。2010年意大利合成革制品的出口量依然保持了6.9%的强劲增长势头，几乎垄断了全球的高端产品市场。我国人造革、合成革工业始于70年代末，当时全套引进日本和台湾等地技术，虽然经过近30年的发展，很多技术如DMF回收技术、废水回用技术、机械制造技术等已达到国际先进水平，但是人造革、合成革的制造工艺和材料仍然沿袭传统的工艺和材料，所生产的合成革大多质次档低，缺乏市场竞争力。例如国外开发的生态合成革因其良好的功能性和生态环保性，价格由普通每吨3784.26美元提高至每吨7700.89美元，价格高出两倍。又如具有高度仿真性的超纤合成革平均进口单价为12000美元/吨，约150元/米，而平均出口单价为3600美元/吨，约45元/米，价格不及进口产品价格的三分之一。因此，如何用高新技术来改造传统产业，提升合成革的产品等级或国际市场竞争力，是维系合成革产业可持续发展的关键。合成革制造的主要涂层材料为聚氨酯，聚氨酯的物性决定着合成革的最终物性。合成革在耐水解性、耐寒性、防粘性、抗静电性、抗菌防霉性、耐磨、耐刮性、耐老化性（抗UV）、蓄能性、电磁屏蔽性、阻燃抑烟性等均与树脂的物性密切相关。为了提高聚氨酯的物性，前人进行了大量的改性工作，但往往顾此失彼，提高某一性能以牺牲其它性能为代价，而且一种改性方法无法提升聚氨酯和合成革的多项性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法。石墨烯（Graphene）是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的、其基本结构单元为有机材料中最稳定的六元环新型二维原子晶体（二维纳米，单层厚0.35nm）。石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，被称为“黑金”，是“新材料之王”。在太阳能电池、传感器、纳米电子学、高性能纳电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及储能材料等领域具有广泛的应用前景。将石墨烯用于合成革的制造，可望大幅提高合成革涂层的的耐磨耐刮性（润滑）、抗静电性、抗菌防霉性、耐老化和抗UV（电子激发）性、吸波性等综合性能。本专利技术提供的一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法，其特征在于：（1）将石墨烯先进行亲油改性，解决了石墨烯在聚氨酯中不易分散的技术难题；（2）聚氨酯作为分散载体能很好润湿、分散固体石墨烯粉体，对石墨烯有很好的包容作用；（3）石墨烯的引入，能有效提升合成革涂层的耐热性、耐老化性、导电性、电磁屏蔽性和阻燃性等综合性能，全面提升了合成革的质量等级；（4）石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法，既不改变传统的工艺和设备，又能适合多种合成革的制造，具有明显创新性。本专利技术提供的一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法，其特征在于包括以下步骤：（1）石墨烯的改性（重量份）将10份石墨烯加入90份润湿剂（有机溶剂）中，加入5-10份有机硅偶联剂，于70℃下，反应24h,得到亲油改性的石墨烯；（2）石墨烯原位改性聚氨酯浆料的制备（重量份）；①表面处理剂的制备：在100份固含量20-30%的表面处理用聚氨酯中加入0.5-1.0份改性石墨烯，适量润湿流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、色浆混合均匀，获得石墨烯原位改性的表面处理剂；②面层浆料的制备：在100份固含量30-35%的面层用聚氨酯溶液中，加入0.3-0.5份改性石墨烯，适量流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、色浆混合均匀，获得石墨烯原位改性的面层浆料；③干法浆料的制备：在100份固含量30-35%的干法用聚氨酯溶液中，分别加入0.3-0.5份改性石墨烯，适量流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、填料、色浆混合均匀，机械发泡，获得石墨烯原位改性的干法发泡浆料；④湿法浆料的制备：在100份固含量30-35%的湿法用聚氨酯溶液中，分别加入0.3-0.5份改性石墨烯，适量流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、填料、色浆混合均匀，获得石墨烯原位改性的湿法浆料；（3）合成革的制造：合成革的制造同常规的干法和湿法工艺：①干法工艺：将石墨烯改性的聚氨酯面层浆料涂刮在离型纸上，涂层厚度为0.2-0.3mm，在110-130℃的烘箱中干燥90s，然后涂刮经石墨烯改性的聚氨酯中间层干法发泡浆料，涂膜厚度控制在0.8-1.2mm，在120-140℃烘箱中干燥90s，接着涂刮常规聚氨酯粘合层，烘至半干后与基布热压贴合，于130-140℃干燥60s，冷却，纸革分离，再经石墨烯改性的表面处理剂处理，揉纹、干燥得到干法发泡合成革；②湿法工艺：将配制好的石墨烯改性的聚氨酯湿法浆料均匀涂覆于经预含浸的基布上，然后将涂有浆料的基布放入pH为5-7的凝固液中凝固，凝固时间3-5min，接着水洗、干燥，得到湿法合成革贝斯；湿法贝斯再经石墨烯改性的面层树脂干法贴面、石墨烯改性的表面处理剂后整理，揉纹、干燥得到湿法合成革。石墨烯为导电型石墨烯、导热性石墨烯、储能型石墨烯、增强型石墨烯和/或氧化石墨烯中的至少一种。润湿剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和/或丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。硅氧烷偶联剂为KH-550（3-氨基丙基三乙氧基硅烷）、KH-560（γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷）和/或KH-602（N-β（氨乙基）-γ-氨丙甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。固含30-35%的聚氨酯溶液包括表面处理用聚氨酯、面层用聚氨酯、湿法用聚氨酯和干法用聚氨酯等。高物性合成革包括服装革、沙发革、家装内饰革、汽车、农用车坐垫革、箱包革或鞋面革等多个品种。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本专利技术进行进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本专利技术的内容做出一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1：干法鞋面合成革的制造（1）石墨烯的改性（重量份）将10份增强型石墨烯加入90份丙二醇甲醚醋酸酯中，加入10份KH-550有机硅偶联剂，于70℃下，反应24h,得到亲油改性的石墨烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法，其特征在于包括以下步骤：（1）石墨烯的改性（重量份）将10份石墨烯加入90份润湿剂（有机溶剂）中，加入5‑10份有机硅偶联剂，于70 ℃下，反应24 h,得到亲油改性的石墨烯；（2）石墨烯原位改性聚氨酯浆料的制备（重量份）；①表面处理剂的制备：在100份固含量20‑30%的表面处理用聚氨酯中加入0.5‑1.0份改性石墨烯，适量润湿流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、色浆混合均匀，获得石墨烯原位改性的表面处理剂；②面层浆料的制备：在100份固含量30‑35%的面层用聚氨酯溶液中，加入0.3‑0.5份改性石墨烯，适量流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、色浆混合均匀，获得石墨烯原位改性的面层浆料；③干法浆料的制备：在100份固含量30‑35%的干法用聚氨酯溶液中，分别加入0.3‑0.5份改性石墨烯，适量流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、填料、色浆混合均匀，机械发泡，获得石墨烯原位改性的干法发泡浆料；④湿法浆料的制备：在100份固含量30‑35%的湿法用聚氨酯溶液中，分别加入0.3‑0.5份改性石墨烯，适量流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、填料、色浆混合均匀，获得石墨烯原位改性的湿法浆料；（3）合成革的制造：合成革的制造同常规的干法和湿法工艺：①干法工艺：将石墨烯改性的聚氨酯面层浆料涂刮在离型纸上，涂层厚度为0.2‑0.3 mm，在110‑130 ℃的烘箱中干燥90 s，然后涂刮经石墨烯改性的聚氨酯中间层干法发泡浆料，涂膜厚度控制在0.8‑1.2 mm，在120‑140 ℃烘箱中干燥90 s，接着涂刮常规聚氨酯粘合层，烘至半干后与基布热压贴合，于130‑140 ℃干燥60 s，冷却，纸革分离，再经石墨烯改性的表面处理剂后整理，揉纹、干燥得到干法发泡合成革；②湿法工艺：将配制好的石墨烯改性的聚氨酯湿法浆料均匀涂覆于经预含浸的基布上，然后将涂有浆料的基布放入pH为5‑7的凝固液中凝固，凝固时间3‑5 min，接着水洗、干燥，得到湿法合成革贝斯；湿法贝斯再经石墨烯改性的面层浆料干法贴面、石墨烯改性的表面处理剂后整理，揉纹、干燥得到湿法合成革。...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）石墨烯的改性（重量份）
将10份石墨烯加入90份润湿剂（有机溶剂）中，加入5-10份有机硅偶联剂，于70℃下，反应24h,得到亲油改性的石墨烯；
（2）石墨烯原位改性聚氨酯浆料的制备（重量份）；
①表面处理剂的制备：在100份固含量20-30%的表面处理用聚氨酯中加入0.5-1.0份改性石墨烯，适量润湿流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、色浆混合均匀，获得石墨烯原位改性的表面处理剂；
②面层浆料的制备：在100份固含量30-35%的面层用聚氨酯溶液中，加入0.3-0.5份改性石墨烯，适量流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、色浆混合均匀，获得石墨烯原位改性的面层浆料；
③干法浆料的制备：在100份固含量30-35%的干法用聚氨酯溶液中，分别加入0.3-0.5份改性石墨烯，适量流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、填料、色浆混合均匀，机械发泡，获得石墨烯原位改性的干法发泡浆料；
④湿法浆料的制备：在100份固含量30-35%的湿法用聚氨酯溶液中，分别加入0.3-0.5份改性石墨烯，适量流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、填料、色浆混合均匀，获得石墨烯原位改性的湿法浆料；
（3）合成革的制造：
合成革的制造同常规的干法和湿法工艺：
①干法工艺：将石墨烯改性的聚氨酯面层浆料涂刮在离型纸上，涂层厚度为0.2-0.3mm，在110-130℃的烘箱中干燥90s，然后涂刮经石墨烯改性的聚氨酯中间层干法发泡浆料，涂膜厚度控制在0.8-1.2mm，在120-140℃烘箱中干燥90s，接着涂刮常规聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：范浩军，盖静，陈意，孙哲，颜俊，章培昆，鲍亮，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51