[发明专利]纳米凹凸棒石填充合成全水性聚氨酯革贝斯的方法

说明书

技术领域

本发明属于水性聚氨酯革制备技术领域，具体涉及一种纳米凹凸棒石黏土填充合成全水性聚氨酯革贝斯的方法。

背景技术

聚氨酯革具有光泽柔和、自然、手感柔软、真皮感强的外观，同时兼具保暖透气和生产工艺简单等优点，广泛地应用于服装、制鞋、汽车、箱包、家具等行业。传统的聚氨酯革生产中使用的聚氨酯树脂及湿法制革生产过程中均需使用大量的有机溶剂，这些溶剂易燃易爆，毒副作用大，既污染环境，又威胁人的生命健康。近年来，随着国家对环保和节能减排要求越来越高，溶剂型聚氨酯革生产不得不面临转型升级。

水性聚氨酯具有环保、无毒、节约能源等优点，采用水性聚氨酯取代溶剂型聚氨酯已成为一种必然的趋势。但是由于水性聚氨酯的分子链端上引入较多的亲水性基团，使得其力学性能、热稳定性、耐水耐溶剂等性能较差，限制其广泛应用。通过加入无机填料提升力学性能和阻燃性能是水性聚氨酯革研究的一种重要方向。中国专利CN102634242提出一种埃洛石纳米管改性及与水性聚氨酯复合制备复合材料的方法，使用硅烷偶联剂改性提纯埃洛石纳米管，再与水性聚氨酯复合制备复合材料，显著提升材料的拉伸强度和玻璃化转化温度，但制备中需先将埃洛石低浓度的分散在有机溶剂中改性，导致其生产效率低且能耗高，过程复杂，不利于环保。

一维高长径比的凹凸棒石是一种多孔富铝镁硅酸盐(凹凸棒石单晶长约1-5um，直径约20-70nm)，以其为主要成分的凹土是一种稀有的天然微纳米结构的非金属矿，素有“万土之王”美誉，广泛用于化工、轻工和农林等领域。凹凸棒石独特的一维纳米棒晶结构和良好的理化性能决定其在微米填充和纳米增强两个水平与高分子进行功能复合，是优良的高分子材料助剂。研究表明，凹土表面丰富的硅羟基能与聚氨酯的硬段发生相互作用，增强了高分子间的键合力，能有效提升聚氨酯材料的力学性能和阻燃性能。中国专利CN102838870A提出了一种大豆油基聚氨酯/凹凸棒土纳米复合材料及其制备方法，将纳米凹土作为填料加入大豆油多元醇和异佛尔酮二异氰酸酯中原位合成制备了聚氨酯复合材料，材料的拉伸强度、杨氏模量和玻璃化温度都有提升，但制备时凹土需要在丙酮溶剂中分散解离，同时凹土在体系中仅作为填料，纳米补强性能未被完全发挥出来。目前文献中还没有直接使用凹土原矿填充合成水性聚氨酯革贝斯的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种纳米凹凸棒石黏土填充合成全水性聚氨酯革贝斯的方法，采用廉价易得的填料凹土，充分发挥纤维状凹土及其伴生矿物协同补强作用，有效增强合成革贝斯的力学性能，生产过程不使用任何有机溶剂，安全环保，工艺简单易行，有效实现大规模生产。

本发明的技术解决方案是该合成方法包括以下步骤：选用非机织布为基布，将其含浸于NaCl水溶液中；将含浸后的基布烘干烫平，表面轧光处理；以5-15克凹土为原料，经粉碎、加水浸润、对辊挤压、陈化后加入100克阴离子型水性聚氨酯高速预分散30min，再依次加入3-7克发泡剂、2-4克稳泡剂、1-4克水性着色剂高速搅拌制成水性聚氨酯合成革浆料；将经预处理的基布浸渍于水性聚氨酯合成革浆料中，表面刮平，烘干，制得水性聚氨酯合成革贝斯。

其中，所述含浸NaCl水溶液的浓度是含NaCl 5-15wt%，含浸后基布带液率为15-35wt%，涂覆量为400-800g/m³。

其中，所述凹土为蒙脱石凹土、白云石凹土、高粘凹土或提纯凹土，蒙脱石凹土中：凹凸棒石含量35-55wt%，蒙脱石含量30-50wt%；白云石凹土中：凹凸棒石含量15-35wt%，白云石含量50-70wt%；高粘凹土中：凹凸棒石含量为55-80wt%；提纯凹土中：凹凸棒石含量大于95wt%。

其中，所述高速预分散过程为：5-15克凹土粉碎至200目以上，加50-100wt%水浸润12-24h，对辊挤压3-5次，陈化4-12h后，加入100克阴离子型水性聚氨酯高速预分散30min，其中凹土含量为水性聚氨酯质量的5-15wt%。

其中，所述发泡剂是硬脂酸盐类表面活性剂或烷基苯磺酸盐表面活性剂，所述稳泡剂是脂肪酸铵表面活性剂或琥珀酸盐类表面活性剂，所述水性着色剂是天然或合成革用水性颜料膏。

本发明的优点在于：

1.采用全水性树脂代替溶剂型树脂，整个生产过程不使用任何有机溶剂，能有效解决目前溶剂型聚氨酯革生产中产生的DMF污染和DMF残留问题。

2.凹土原料来源丰富，廉价易得，使用时安全无毒，绿色环保。