一种无溶剂聚氨酯合成革及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种无溶剂聚氨酯合成革及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：在氮气保护以及无水条件下，将二异氰酸酯加入到多元醇中，以第一转速搅拌反应后，加入复合催化剂，继续搅拌，同时使反应体系冷却至室温，得到第一组分；控制反应温度，在氮气保护以及无水条件下，将多元醇加入到二异氰酸酯中，以第二转速搅拌反应得到第二组分；将第一组分以及第二组分混合均匀，加水发泡，再加入助剂，搅拌均匀得到聚氨酯浆料；将聚氨酯浆料涂覆与面层材料上，进行预固化，然后使底层材料与预固化后的聚氨酯浆料贴合，经后固化，得到无溶剂聚氨酯合成革。该方法设计合理、反应可控、原料转化率高、工艺简便、得到的无溶剂聚氨酯合成革性能优异。优异。优异。

【技术实现步骤摘要】
一种无溶剂聚氨酯合成革及其制备方法


[0001]本专利技术属于合成革制备
，涉及一种无溶剂聚氨酯合成革及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯合成革因其外观优美、手感舒适、物性优良、价格适中，耐磨性好、低温柔韧性优、化学稳定性佳等特点被认为是天然皮革的理想替代品。近几年，随着消费者环保意识的增强、环境保护的重视，以及各国环保政策的不断出台，消费需求的不断增多，无溶剂型聚氨酯合成革已成为行业的发展趋势。
[0003]无溶剂聚氨酯在原料和加工过程中都不会使用到任何溶剂，不会出现易燃易爆现象，因此不会对生态环境造成污染和伤害工人的身体健康，并大大降低了企业生产的危险系数，保障了员工人身财产的安全。无溶剂聚氨酯不但具有溶剂型聚氨酯力学强度高、耐磨、耐老化、弹性好、可再加工性强等优良性能，而且还具有无毒、无污染、低能耗以及较好的透湿透气性等优点。然而，无溶剂聚氨酯合成革的生产过程属于在线原位反应，反应可控难度大、转化率低，且发泡技术可控性差，对催化剂的选用和要求极高。在公开号CN114015002A的专利技术专利中采用有机锡类催化剂作为反应催化制备出成型速度快的聚氨酯地坪材料。但是采用一般的催化方法制备出的聚氨酯反应程度、转化率低，会导致在线剥离或压烫的过程中与模具发生粘连。同时，催化剂在反应体系中难以分散，导致产品结构上的不均匀，从而影响产品的机械性能。在专利号CN112175163A中介绍了一种先将具有催化作用的叔胺基团引入聚酯多元醇中，使无溶剂聚氨酯在制备过程中发生自催化作用，大大提升了催化剂在反应体系中的分散性及催化效率。但这种方法过于复杂，会使成本提高且不便于操作，因此开发出一种简单可行的高效催化方法，制备出转化率高反应可控性强应用于合成革的无溶剂型聚氨酯成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种无溶剂聚氨酯合成革及其制备方法，从而有效解决了无溶剂聚氨酯合成革的制备过程中催化剂分散不均、催化效率不足且反应不可控的问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种无溶剂聚氨酯合成革的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1：在氮气保护以及无水条件下，将二异氰酸酯与多元醇在第一转速下搅拌反应后，向反应体系中加入复合催化剂，所述复合催化剂通过有机锆类催化剂与叔胺类催化剂复配得到，继续以第一转速搅拌反应，同时使反应体系降温，得到第一组分；在氮气保护以及无水条件下，将多元醇加入到二异氰酸酯中，以第二转速搅拌反应得到第二组分；所述第一转速大于所述第二转速；
[0008]S2：将第一组分以及第二组分混合均匀，然后加入水搅拌发泡，再加入助剂，搅拌均匀得到聚氨酯浆料；
[0009]S3：将所述聚氨酯浆料涂覆与面层材料上，进行预固化，然后使底层材料与预固化后的聚氨酯浆料贴合，经后固化，得到所述无溶剂聚氨酯合成革。
[0010]优选的，所述步骤S1中二异氰酸酯与多元醇在第一转速下搅拌反应时，反应温度为80～85℃。
[0011]优选的，所述步骤S1中二异氰酸酯与多元醇在第二转速下搅拌反应时，反应温度为70～85℃。
[0012]优选的，所述步骤S1中所述有机锆类催化剂与叔胺类催化剂复配时的质量比为1:(0.5～2)。
[0013]优选的，所述有机锆类催化剂为乙酸锆、丙酸锆以及二乙酸基氧化锆中的任意一种，所述叔胺类催化剂为双二甲胺基乙基醚、N
‑
甲基吗啉以及三乙烯二胺中的任意一种。
[0014]优选的，所述步骤S1中，第一转速为1000～1500r/min。
[0015]优选的，所述步骤S1中，第二转速为300～500r/min。
[0016]优选的，所述步骤S3中预固化的温度为90～120℃，时间为60～120s；后固化的温度为130～160℃，时间为5～30min。
[0017]一种无溶剂聚氨酯合成革，通过上述的方法制得。
[0018]优选的，所述无溶剂聚氨酯合成革的断裂强度为20.5～30.7MPa，断裂伸长率为487～523％，反应物的转化率大于98％。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0020]一种无溶剂聚氨酯合成革的制备方法，首先将复合催化剂与少量多元醇体系预热并高速剪切分散，加热后熔融的多元醇可将高速剪切成小液滴的复合催化剂包覆在其中，再经过降温后即可形成多元醇包覆复合催化剂的微胶囊结构。该微胶囊结构的壳层为多元醇，可使复合催化剂均匀分散于反应体系中，有效确保了催化剂的分散性，同时也提高了复合催化剂的比表面积，增加了反应的活性位点，有效提高了反应物的转化率，同时，这种核壳状的微胶囊结构，可使得复合催化剂从微胶囊中缓慢释放，能够有效降低反应初期的反应速率，使得反应过程高效可控。另外采用有机锆类催化剂与叔胺类催化剂作为复合催化剂，而非单一种类催化剂，有机锆类催化剂主凝胶，可对聚氨酯的链增长、固化及在线剥离的效率起到关键作用，而叔胺类催化剂是一类可有效控制水发泡和聚氨酯凝胶平衡的催化剂，可以提高水和多元醇组分与异氰酸酯基反应的效率，还可以防止产品的水解。因而两类催化剂的复配不仅可以获得两种催化剂的优点，实现高效催化并实现可控反应。同时，金属有机化合物中的金属离子还可以和叔胺类催化剂中氮生成配位键，从而使复合催化剂具有良好的稳定性，大幅度的发挥了二者的协同催化作用，有效提高反应的转化率。在反应过程中，第一转速大于所述第二转速，可以有效将复合催化剂打散，使之形成微小液滴，有效改善了复合催化剂的分散性。预固化的过程可以进一步使聚氨酯内部未反应完全的活性基团进行反应固化，进一步提高转化率。而后固化过程可以消除产品内部的内应力，使分子链得到进一步舒缓，改善产品的结晶度从而使产品的力学性能进一步优化。本专利技术的方法设计合理、反应可控、原料转化率高、工艺简便、且得到的无溶剂聚氨酯合成革性能优异。
[0021]进一步的，步骤S1中二异氰酸酯与多元醇在第一转速下搅拌反应时，反应温度为80～85℃，步骤S1中二异氰酸酯与多元醇在第二转速下搅拌反应时，反应温度为70～85℃，可有效加快反应速率，缩短反应时间。
[0022]进一步的，有机锆类催化剂与叔胺类催化剂复配时的质量比为1:(0.5～2)，有机锆类催化剂主凝胶，可对聚氨酯的链增长、固化及在线剥离的效率起到关键作用，而叔胺类催化剂是一类可有效控制水发泡和聚氨酯凝胶平衡的催化剂，可以提高水和多元醇组分与异氰酸酯基反应的效率，还可以防止产品的水解。因此通过调控两个催化的用量多少，可实现对整个反应不同过程的有效控制。
[0023]进一步的，第一转速为1000～1500r/min，可有效实现多元醇对复合催化剂的包覆，并形成微胶囊结构。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无溶剂聚氨酯合成革的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在氮气保护以及无水条件下，将二异氰酸酯与多元醇在第一转速下搅拌反应后，向反应体系中加入复合催化剂，所述复合催化剂通过有机锆类催化剂与叔胺类催化剂复配得到，继续以第一转速搅拌反应，同时使反应体系降温，得到第一组分；在氮气保护以及无水条件下，将多元醇加入到二异氰酸酯中，以第二转速搅拌反应得到第二组分；所述第一转速大于所述第二转速；S2：将第一组分以及第二组分混合均匀，然后加入水搅拌发泡，再加入助剂，搅拌均匀得到聚氨酯浆料；S3：将所述聚氨酯浆料涂覆与面层材料上，进行预固化，然后使底层材料与预固化后的聚氨酯浆料贴合，经后固化，得到所述无溶剂聚氨酯合成革。2.根据权利要求1所述的一种无溶剂聚氨酯合成革的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中二异氰酸酯与多元醇在第一转速下搅拌反应时，反应温度为80～85℃。3.根据权利要求1所述的一种无溶剂聚氨酯合成革的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中二异氰酸酯与多元醇在第二转速下搅拌反应时，反应温度为70～85℃。4.根据权利要求1所述的一种无溶剂聚氨酯合成革的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中所述有...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，刘超，袁启明，马建中，赵舜华，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：