一种新型聚氨酯阻燃篷盖胶布的制备及性能研究

（中纺新材料科技有限公司天津 301700）

近年来，篷盖胶布广泛应用于军民用盖布、车站、港口码头、野外作业、车船运输和堆货场等方面，是纺织工业新的经济增长点。随着国民经济的发展，货物运输量的不断增加，交通运输行业用的篷盖胶布需求呈不断增长的趋势。目前，我国篷盖胶布90%是以纯棉帆布、涤棉帆布、PVC 涂层布、PE布、牛津布、双轴向布、维纶或涤纶短纤维基布为基材的传统型篷盖胶布。这种篷盖胶布，产品普遍粗糙笨重，表面质量差，力学性能低，易老化，使用寿命短，施工不便。如铁道部篷布每张重达50kg 以上，施工时必须使用铲车，不仅易造成布面的磨损也给施工带来很大麻烦。传统篷盖胶布在集装箱、海运等其他运输领域应用不是很广。由于海运环境比较恶劣，要求使用的篷布能经受狂风暴雨的袭击，具备力学性能好、柔软等特性。所以新型蓬盖胶布的开发是今后市场需求的方向。

1 产品设计

1.1 新型蓬盖胶布的要求

新型蓬盖胶布主要针对于海上船体篷布的需要，成品重量≤130g/㎡，断裂强力（抓样法）经、纬向≥500N/25mm，撕破强力（梯形法）经、纬向≥25N/25mm，涂层粘结强度≥40N/30mm，垂直燃烧法，平均烧焦长度≤200mm，焰燃时间≤15s，滴落物续燃时间≤3s。

表1 不同类型高强锦丝绸基布性能指标

1.2 技术措施

1.2.1 基布原料的选择

经测试表明常用普通的锦纶、涤纶或维纶的断裂强力都达不到新型篷布重量轻、断裂强力高的要求。需要选择一种强力更高的基布。特种纺织品锦丝绸是一种高强、耐磨的原材料。一般是由合成纤维、人造纤维、长丝织成，相关性能指标见表1。

由于基布需要涂层处理，涂层表面平整光滑，所以选用长丝织物作为篷盖胶布的基布，同时高强锦丝绸的纤维模量较高，易于加工。

1.2.2 主体胶料的选择

聚氨酯全称是聚氨基甲酸脂，又分为聚醚型和聚酯型。为了达到篷盖胶布柔软性好又阻燃的效果，进行加工时选用两种类型的聚氨酯。底层选用二液型高固型聚氨酯，是淡黄透明粘稠体，品质软，粘性强，接着力佳。粘度范围为500～900ps/25℃，100%拉伸弹性模量为15±3kg/m²。此种类型的聚氨酯是保证产品手感柔软度的前提。面层选用阻燃型聚氨酯，对于产品的阻燃效果起到一定的保障。

1.2.3 阻燃剂的选择

阻燃剂的类型分为磷系、卤系、硼系和一些复合型阻燃剂。经过多次试验篷盖胶布选用了磷系无卥环保型阻燃剂和溴、锑复合型阻燃剂协同效应。磷系无卥环保型阻燃剂是磷酸三苯酯，具有良好的透明性、柔软性及抗菌性，同时具有耐水、耐油和相容性好的特点。用于溶解于有机溶剂中，微有潮解性，不易燃烧,熔点约为50℃，受热时快速熔化成箍状，润精效果极佳，具有优良的力学性能保持率。溴、锑复合型阻燃剂是一种白色粉末状阻燃剂，阻燃效果很好。二者找到合适的配比才能发挥很好的协同效应，保证涂层产品的柔软度和很好的阻燃效果。

2 加工工艺和性能分析

基布在进行涂层前，先要进行轧光处理。温度为80T/100℃～120℃，车速为15～20m/min。经过轧光处理一方面使基布的表面更加平整，具有很好的光泽。另一方面还会使基布不容易渗料，使基布更加柔软。轧光温度的高低直接影响基布的性能。如果轧光温度低，不仅基布表面没有光泽而且手感也比较硬。轧光温度高，基布虽然比较柔软但表面光泽性太强，产品的外观显得不太柔和，轧光温度的提高也会对基布有所损伤，影响产品的断裂强力和撕破强力，所以轧光温度应该控制在合理的范围内。

表2 不同温度高强锦丝绸性能指标对比

2.1 粘合底层与上胶量

粘合底层选用二液型高固型聚氨酯，粘稠度高，粘性强并且模量低，涂层产品的手感会很软。此种聚氨酯属于聚醚型聚氨酯，在与其相应的固化剂配比进行涂层后，涂层产品的剥离强度会随着熟化时间的延长而增加，很好地保证了产品的牢度。耐水解性能也很好。经过试验，其他聚酯型聚氨酯从粘度、模量、耐水解和粘着性上都没有这种聚醚型聚氨酯效果好。在生产过程中，进行涂层一般采用刮刀刮涂，其加工设备为两涂两烘。工艺温度和粘合底层的上胶量也是影响产品质量的重要指标。工艺温度为100℃～130℃,120℃～140℃，车速控制在15～20m/min。设定温度的高低和车速的快慢直接影响产品的粘合牢度和织物的断裂强力、撕破强力。如果温度过高虽然保证了产品的热合剥离强力，但是对织物的损伤大，降低产品的断裂强力和撕破强力，基布层经过高温涂层后也会手感较硬，揉搓时声音很响，整体影响产品的质量。相反温度过低，虽然保证了织物很小的损伤，但是由于温度低，底层固化剂不容易固化，从而影响产品的热合剥离强力，使粘合牢度差，不同工艺温度高强锦丝绸性能指标对比见表2。车速快慢的设定也影响产品的热合剥离强力和织物的柔软度。船篷胶布产品不仅需要物性指标，产品的单位重量也十分重要，还要保证外观和柔软度。成品克重控制在100±15 g/m²。配料时溶剂的用量为15～20 份，如果涂层料很稠，生产不易操作，如果涂层料很稀，涂层上胶量会因为张力的关系容易渗透到基布纤维内，使织物的撕破强力减少很多。为了保证涂层的上胶量，粘合底层采用圆刀刮涂。上胶量控制在20～35g/m²能够很好地保证产品的柔软度，同时也保证了产品的热合剥离强力。如果上胶量≥35g/m²，由于第一区的温度设定低、车速较快，涂层织物在烘箱的烘燥时间短，涂层表面会不干或出现发粘的情况，容易使涂层料粘到机器的辊上，影响下一遍涂层的涂刮。如果上胶量≤20g/m²，涂层织物的柔软度会很硬、很脆。所以粘合底层的上胶量控制十分重要。为了保证产品的阻燃效果，底面涂层添加了一定份量的阻燃剂。

2.2 粘合表层

粘合表层使用的是阻燃型聚氨酯，具有一定的阻燃性。为了达到阻燃效果和产品的柔软性，同时又要保证产品的总重量，所以粘合表层采用尖刀涂刮。上胶量控制在8～15g/m²。上胶量如果小于此克重，阻燃效果会差，如果高于此克重虽然满足了阻燃效果，但由于成品有总克重要求，因此底层的上胶量会相对降低，所以会使产品手感变硬。在粘合表层的配料中，使用了两种阻燃剂，单一使用一种阻燃剂，阻燃效果或产品的柔软性都不理想。无卥环保型阻燃剂，主要成分是磷酸三苯酯，属于磷系阻燃剂。对织物具有很好的润精作用，但阻燃效果不是很好，随着用量的不断增加阻燃效果反而会降低，溴锑复合型阻燃剂的阻燃效果很好，但用量增加时产品的柔软度会降低，发硬。两种阻燃剂协同作用使产品得到很好的完善。在上胶量相近的情况下，不同阻燃剂对涂层织物的阻燃效果和柔软度的影响见表3。

表3 不同阻燃剂对涂层织物的阻燃效果和柔软度的影响

2.3 粘结强力和产品力学性能、水解性能的平衡问题

篷盖胶布除了保证物性指标外，粘结强力也是产品的重要指标，是影响产品使用寿命的原因之一。但粘结强力的高低与撕破强力、断裂强力、水解性能又相矛盾，所以选用模量较高的、低温固化缓慢的二液型高固型聚氨酯，配以专用固化剂。此固化剂为多异氰酸酯型，其小分子结构，网状，有利于剥离强力的提高，作为粘合底层进行涂层。蓬盖胶布的使用范围很广，船上运输经常用到。所以为了延长蓬盖胶布的使用时间，水解问题也十分重要。即在长时间水泡的情况下，涂层胶不能从基布上脱落下来。这除了与涂层胶的选择有关外，还与处理的温度有关。只有在特定的温度范围内进行涂层，才能保证蓬盖胶布在长时间水泡的情况下涂层胶不会从基布上脱落下来。例如：K527 高强锦丝绸进行涂层时温度一般控制在130℃～150℃之间，才能保证涂层不会脱落。经过70℃/7天的水泡测试后，蓬盖胶布的其他性能指标得以保证的同时水解性能也能保持在70%～80%。

3 结论

篷盖胶布的选材上，选择质轻、高强、耐磨的长丝纤维作为基布是十分重要的，也是今后篷盖胶布市场的发展方向。

涂层胶的选择不仅直接影响产品的柔软度而且对产品的性能指标影响很大，需要经过反复的优化，生产工艺的确定与其相结合才能保证产品的质量。

在实际生产中，应考虑到阻燃剂的协同效应，如果找到合适的配伍和合理的比例会使产品的阻燃性能有很大提高。

新型聚氨酯阻燃篷盖胶布由于具有良好的防水、防油、耐老化、耐摩擦、阻燃及一定柔软性并且轻质高强、节约空间便于携带、使用寿命长的优点，必将会得到广泛的推广和使用。

4 结语

目前，这种蓬盖胶布在国外已经得到广泛的应用，由于成本的原因国内应用比较少。随着国民经济的发展，网络销售的不断完善，人们的消费理念也随之发生很大的改变，很大程度上促进了物流行业的大力发展。由于货物运输量的不断增加，交通、海上运输行业等篷盖胶布需求呈不断增长的趋势。所以这种新型聚氨酯蓬盖胶布的开发会得到许多行业的青睐，广泛服务于社会。