[发明专利]基于水性聚氨酯的发泡合成革制造技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境友好的合成革微球发泡技术，属于合成革(PU革)制造领域。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们逐渐追求高质量的日用产品，皮革产品的需求量越来越大。随着动物保护意识的增强，动物真皮已经不能满足人们的需求。目前合成革产品逐渐成为未来的流行趋势，PU合成革具有外观精美、价格便宜、物理性好、透气、透湿等优点，已广泛用于生产箱包、服装、鞋类、家具、体育用品等领域，合成革产业也已成为轻工行业的支柱产业。

传统的合成革制造工艺主要有干法(也叫转移涂层法、离型纸法)制造工艺和湿法制造工艺。在湿法工艺中，溶剂组分单一(为二甲基甲酰胺，DMF)可以回收处理，但回收率也只在90％左右，尚有10％左右的溶剂被无序排放；而干法工艺中溶剂组分复杂(DMF、甲苯、丁酮、环己酮、甲缩醛、乙酸酯类)，溶剂回收率只有50％左右。目前合成革行业溶剂型树脂年需求量约250万吨/年，稀释剂(各种有机溶剂)按1∶1稀释，也需要250万吨/年，全行业有机溶剂的无序排放量达80万吨/年，造成严重的环境污染和资源浪费。

另外，随着人们生活水平的提高，人们对革制品的生态性提出了更高的要求。在欧美，对合成革，特别是家装内饰革、汽车内饰革、服装革、家具革等提出了零甲醛、零偶氮、零重金属的要求，同时要求VOC(挥发性有机溶剂含量)≤5mg/Kg(革)。因此，传统的基于溶剂树脂的合成革制造技术是无法满足生态合成革要求。

使用水性聚氨酯替代传统的溶剂型聚氨酯是一种从源头上消除有机溶剂污染、提高合成革生态等级的有效途径。但从合成革的制造原理看，水性聚氨酯只适合干法工艺，而不适合湿法生产工艺。

直接采用水性聚氨酯成膜制得的涂层扁薄，无法达到与真皮相似的触感和丰满度。发泡是解决涂层扁薄、丰满性、透气性差等的有效途径。但是，在合成革干法的制造过程中，发泡技术一直是制约行业发展的关键技术之一。

目前，发泡技术可分为化学发泡和物理发泡。化学发泡法是利用发泡剂如AC(偶氮二甲酰胺)以化学分解的方式释放一种或多种气体，进而促使聚合物基体发泡，但常见的化学发泡剂发泡温度高(220℃)，不溶于水，无法应用于水相体系。

而常见的物理发泡有机械搅拌发泡、中空微球成泡等。机械搅拌发泡所产生的气泡大小均匀性及生产效率近年来尽管有了较大的改善，但是在发泡过程中要求水性树脂固含量高(50％以上)、需添加稳泡剂、匀泡剂等助剂，存在成本高、工艺要求高，泡孔均匀度不易控制等缺陷，自90年代以来，一直没有得到大规模应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供了一种环境友好的发泡合成革制造技术。其特点是采用水性聚氨酯代替传统的溶剂型聚氨酯作为发泡涂层的基本成膜物，从源头消除了有机溶剂造成的污染，提升了合成革的生态等级。本发明所用的发泡剂是一种中空微球发泡剂，在水相体系中易于分散。该微球发泡剂具有核壳结构，外壳为热塑性高分子聚合物，内核为烷烃类气体组成的空心球状微颗粒，其直径一般10～45微米，发泡温度低(140～170℃)，能耗低。加热时，高分子壳体软化，微球内部的液状碳氢化合物变成气体，胶囊体因产生的压力而膨胀，这种状态就好像乒乓球膨胀成为排球那样，从体积上来看，可以扩大为原来的50～100倍，从而达到发泡效果。

泡孔的密度、发泡倍率可以通过微球的尺寸、用量和发泡温度来调节。微球的尺寸小、用量少、发泡温度低可以获得泡孔细密发泡倍率低的合成革，相反，微球的尺寸大、用量多、发泡温度高可获得密度轻、厚感、丰满型合成革，成革的风格可随意调节。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述的原料份数除特别说明外，均为重量份数。

基于水性聚氨酯的发泡合成革制造技术包括以下步骤：

(1)水性聚氨酯面层浆料、水性聚氨酯发泡层浆料和水性粘接胶的制备：

(a)水性聚氨酯面层浆料的制备(重量份)

将水性面层用聚氨酯100份、水性色浆20份、水性流平剂0.2～0.5份、水性消泡剂0.1～0.3份、水性增稠剂0.3～0.5份、水性交联剂按2～5份混合均匀，配成粘度为2500～3000mPa.s(温度25℃，以下同)面层浆料；

(b)水性聚氨酯微球发泡层浆料的制备(重量份)

将水性聚氨酯100份、微球发泡剂3～6份、流平剂0.2～0.5份、消泡剂0.1～0.3份、水性增稠剂0.3～0.5份混合均匀，配成粘度为2500～3000mPa.s发泡层浆料；

(c)水性粘接胶的制备