[发明专利]耐黄变皮革涂饰用水性聚氨酯分散体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯生产技术领域，涉及一种皮革涂饰用水性聚氨酯分散体及其制备方法。本发明的水性聚氨酯分散体适用于服装、皮带、手袋、座椅等皮革制品的外表及边缘涂饰。

背景技术

随着制革工业的发展，皮革制品越来越广泛的应用于人们的日常生活中。涂饰是皮革制造过程中的一个重要工序，对于皮革制品的外在观感、卫生性能及物理机械性能有着至关重要的影响。通过涂饰操作，能增加皮革的美观和耐用性能，提高产品档次，还能增加花色品种和扩大使用范围。因此，对于涂层的要求是应与皮革有牢固的粘结性能，薄而柔软并具有弹性，同时应有良好的耐磨性、抗水性、耐溶剂性、耐光性、耐曲挠性、耐候性等；涂层应有良好的卫生性能，即要有良好的透气性和透水性。

皮革涂饰剂是一种可以通过揩、刷、喷或淋等方式在皮革表面形成薄膜或涂层的材料，主要包括成膜物质、着色材料、溶剂和助剂。在各类涂饰剂中，水性聚氨酯皮革涂饰剂以其优越的综合使用性能和良好的环保效应，已得到广泛应用。

采用芳香族异氰酸酯制备的水性聚氨酯在高温或紫外光照射下容易变色发黄，物理性能逐渐降低，对产品的使用造成很多问题，限制了这些产品在白色和浅色皮革上的使用，同时也限制了水性聚氨酯在炎热气候及热带地区的生产和使用。

CN 102050936A公开了一种单组份水性聚氨酯涂饰剂的合成工艺，该工艺采用的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)；CN 101307130B公开了一种皮革涂饰用阴离子水性聚氨酯分散体及其制备方法，该方法采用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)异构体组合物制备水性分散体；CN 1405196A公开了一种高性能水性聚氨酯及其制备方法，该方法采用MDI和TDI的组合体制备水性分散体。上述专利使用的异氰酸酯均含有刚性芳环，使胶膜容易发黄。

为了克服聚氨酯皮革涂饰剂的黄变问题，最初采用的是添加少量抗氧剂和紫外光吸收剂等防老剂，如CN 1807482A公开了一种耐黄变水性TDI聚氨酯乳液及其制备方法，该方法添加了耐黄变剂，可改善黄变性能。但这种方法只能延缓产品变黄，而不能从根本上解决问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐黄变皮革涂饰用水性聚氨酯分散体及其制备方法。以本发明方法制备的水性聚氨酯耐黄变级别可达到4级以上。

本发明的水性聚氨酯分散体是由二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)二种二异氰酸酯组成的混合物体系作为起始原料来制造的，包括：先以多元醇、二异氰酸酯混合物与交联剂反应生成-NCO端基的预聚体；再于预聚体中添加亲水扩链剂进一步反应，并以小分子二元醇扩链；最后用三乙胺中和，并于水中分散后得到。

在芳香类聚氨酯制品的分子结构中，苯环邻近存在有氮原子，形成大π键共轭体系，在紫外光的促进下发生光氧化反应，在分子中生成醌，而醌式基团是显色基团，通常都是有颜色的。脂肪族聚氨酯受日光的照射也会发生光的降解，但是却不发生颜色的改变，这是因为脂肪族聚氨酯分子中含有与氮原子呈α-位的氢原子，这种结构类似于酰胺，而N-C或C-O键的断裂是通过除去氢原子形成氢过氧化物开始的，但在脂肪族聚氨酯分子中，其α-氢原子不够活泼，难以进行上述反应。所以，脂肪族聚氨酯具有良好的耐光不黄变性。

本发明耐黄变皮革涂饰用水性聚氨酯分散体的具体制备方法是：

a、在脱水后的多元醇中加入交联剂及由HMDI和IPDI组成的二异氰酸酯混合物，70～90℃反应生成-NCO端基的预聚体；

加入交联剂的量应满足：交联剂与多元醇的摩尔数比为0.05～0.5∶1；

加入二异氰酸酯混合物的量应满足：异氰酸酯基与多元醇羟基的摩尔数比为2～5∶1；

b、添加亲水扩链剂，于70～90℃扩链反应，其中，亲水扩链剂与多元醇的摩尔数比为1～2∶1；

c、按照小分子二元醇与多元醇的摩尔数比为0.01～0.5∶1的比例，加入小分子二元醇，于70～90℃扩链反应；

d、用三乙胺中和调节反应液的pH值至6～7，加入占多元醇重量5～20%的丙酮降低物料黏度，加入去离子水，搅拌分散成淡蓝色半透明乳液；

e、脱除溶剂丙酮，得到水性聚氨酯分散体。

本发明的主要特征之一是，作为本发明主要反应原料的二异氰酸酯是由二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)构成的二元异氰酸酯混合体系。