实用型人工皮革用聚氨酯涂层树脂制备研究

王 鹏

（华大化学集团有限公司，山东 烟台 264001）

1 聚氨酯涂层分类

1）热塑性聚氨酯涂层；2）热固性聚氨酯涂层，①高固含量聚氨酯涂层；②湿固化聚氨酯涂层；③紫外固化丙烯酸聚氨酯涂层；④水性聚氨酯涂层。

2 实用型人工皮革用聚氨酯涂层树脂制备

本章以紫外固化丙烯酸聚氨酯涂层制备和水性双组份聚氨酯涂料制备为例。

2.1 紫外固化丙烯酸聚氨酯涂层制备

紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯结合了聚氨酯和聚丙烯酸酯二者的优点，既具有良好的耐候性、耐水性，又具有良好的柔韧性、耐磨性、附着力等性能。

1）聚氨酯丙烯酸酯的制备，①聚丙烯酸酯，先将丙烯酸与三乙胺室温下等摩尔搅拌中和成盐1小时备用。向装有机械搅拌、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入丁酮，油浴加热至80℃。然后通过恒压滴液漏斗滴加不同比例单体，及引发剂AIBN的混合物 （其中溶剂和单体的质量比为3∶7，引发剂含量为单体总质量的1.6%），2-3小时内滴加完毕，使温度维持在80℃左右，反应5-6小时后，再补加单体总质量0.4%的AIBN继续反应3小时，以提高残余单体的聚合转化率。反应结束后将产物冷却，即得到聚丙烯酸酯PAA。②PUA预聚体的制备，PUA预聚体的制备过程中涉及两种合成路线，主要制备路线及方法如下：路线1：向装有机械搅拌、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中，加入IPID，加入二月桂酸二丁基锡作为反应的催化剂，加热至40℃，用恒压滴液漏斗将聚醚多元醇CHE-204滴加到烧瓶中，1-2小时滴加完毕。反应过程中，采用二正丁胺滴定法监测反应体系中剩余的-NCO含量，当-NCO含量到达反应的理论值时，将温度升至70℃，补加1滴DBTDL，并加入对羟基苯甲醚作为阻聚剂，并加入少量丁酮以降低体系粘度，再用恒压滴液漏斗匀速滴加HEA，当剩余-NCO含量到达理论计量值时停止反应，即得PUA预聚体。路线2：向四口烧瓶中加入IPID，并加入DBTDL作为催化剂，油浴下加热至40℃，用恒压滴液漏斗将HEA滴加到烧瓶中，1-2小时滴加完毕。反应过程中用二正丁胺滴定法监测体系中剩余的-NCO含量，当到达理论值时停止反应，冷却后即得PUA预聚体。

2）聚氨酯丙烯酸酯的性能，拉伸性能：

表1 共混提系固化材料的性能

纯PEPUA1固化后表现为明显的軔性断裂，而加入不同含量的EA后，断裂行为发生了显著改变，表现为脆性断裂。PEPUA1的杨氏模量97.64MPa，加入EA后，储能模量增大至几百甚至上千兆帕，30%EA含量的共混体系固化膜的杨氏模量为1424.80MPa，增大了13.62倍。拉伸强度也由纯的1.84MPa增大至16.26MPa，而断裂伸长率则由47.16%下降为1.3%。主要是因为加入EA后，EA中含有的双键基团也会参与光固化反应，増强了EA与PPEPUA1树脂的界面相互作用，提高了体系的交联密度。

2.2 水性双组份聚氨酯涂料制备工艺

1）树脂 （羟基多元醇）组份的生产，将水预先加入搅拌容器中，在搅拌状态下依次加入消泡剂、润湿剂、分散剂、颜填料等，高速分散 （2000转/分钟）10～20分钟，然后使用砂磨机研磨至需要的细度 （≤20μm），再加入消泡剂、水、增稠剂等其它助剂，最后搅拌10～20分钟，出料，即为A组份。

2）固化剂 （异氰酸酯）组份的生产，如不需要稀释，直接包装使用。如需稀释，则将固化剂和聚氨酯级溶剂 （水分含量小于500ppm）直接混合均匀包装，为B组份。

3）水性双组份聚氨酯的混合，将B（含异氰酸酯）组份以一定的比例加入到A（含羟基多元醇）组份，手工搅拌混合均匀后，根据不同的施工方法，用去离子水调整到粘度，搅拌均匀，用120目纱布过滤，静置5～10分钟后使用。

通过研究配方中各组份对水性双组份聚氨酯混合后粘度的变化，发现TT-935碱溶胀丙烯酸稠剂和SN5040分散剂对混合后粘度增长明显，不利于粘度的稳定性。超细粒径的颜填料如R960（钛白粉）需要和适合的表面积活性剂一起使用，才能保持混合后粘度的稳定性。对水性双组份聚氨酯涂膜的红外光谱表明异氰酸酯根和羟基发生反应，生成氨基甲酸酯键。过量的异氰酸酯和水继续反应，七天后涂膜的化学反应基本结束，-NCO根消失。

3 结语

综上所述，涂料是一种呈现流动状态或可液化的固体粉末状态或厚浆状态的，能均匀涂覆并且能牢固地附着在人工皮革的成膜物质，能对人工皮革起到装饰作用、保护作用及特殊作用。