[发明专利]水性聚氨酯组合物、水性聚氨酯发泡体及其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯组合物、水性聚氨酯发泡体及其制备方法及用途，该水性聚氨酯组合物具有含水量低及黏度低的特性，发泡后产生的发泡体具有手感丰厚、柔软且具回弹性的特性，并且无有机溶剂挥发等问题，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚氨酯为现代工业中常用的高分子材料，其是指于主链中包含胺基甲酸酯(-RNHC(＝O)OR'-)结构的聚合物。制备方法是将异氰酸酯与二元醇或多元醇反应。所制得的聚氨酯可溶于有机溶剂中进行后续应用或加工，例如可做为涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂等，可应用于人工皮革或发泡层的制造等。常见的有机溶剂包括二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯、丁酮、环己酮等。

然而，使用溶于有机溶剂形式的聚氨酯(亦称溶剂型聚氨酯)最大的问题在于环境污染与资源浪费。虽可通过回收溶剂的方式改善此问题，但是目前最高回收率通常仅能达到90％，故仍造成不可忽略的损失及环境危害。

为避免此问题，目前已发展不使用或仅使用非常少量溶剂的方式进行聚氨酯应用(亦即使用水性聚氨酯做为原料)。由于水性聚氨酯具有加工黏度易调整、无有机溶剂排放的特性(因此可避免环境污染)且具有用途广泛的优点，为目前备受关注的材质之一；利用水性聚氨酯制备发泡体亦为目前研究热点，因所制得的发泡体具有优良的弹性和附着力等物理性能。目前常见的将水性聚氨酯发泡的方法包括溶剂置换法、机械发泡、微球发泡、离子交换等方法，又以前二者较为常见。其中，相较于常见的溶剂置换法，通过机械发泡法所制备的涂层膜中含有大量封闭或开放的泡孔，使得发泡体具有丰满、厚实、柔软细腻的独特手感和风格。此外，机械发泡法变因控制相对容易，而且基于传统制程发展时，设备改动与投资较小，再加上因可取代旧有溶剂置换法的发泡技术，解决DMF等有机溶剂处理问题，开始得到越来越多关注。

本领域中已存在多种机械起泡法制得水性聚氨酯发泡体技术，例如CN102220698A提到水性聚氨酯发泡配方：聚氨酯88-93％，软填料5.0-10％，有机硅表面活性剂0.5-1.0％，稳泡剂1.0-2.0％，流平润湿剂0.5-1.0％，增稠剂0.2-0.5％等；CN102408698A详述发泡过程并于配方中导入水性丙烯酸树脂。

尽管如此，对于可进行快速干燥而形成稳定发泡体的水性聚氨酯仍有需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种可快速干燥而不致损害发泡体结构稳定性的水性聚氨酯组合物。该水性聚氨酯组合物具有含水量低及黏度低的特性，发泡后产生的发泡体具有手感丰厚、柔软且具回弹性的特性，并且不产生有机溶剂挥发等问题，提升加工时的安全性及解决传统溶剂型材料所造成的环保问题。本发明通过组份选择，可成功地达成此目的。

本发明的另一目的是提供使用前述水性聚氨酯组合物制备发泡体的方法。在基材上涂布该组合物干燥后即得发泡体。

本发明的另一目的是提供将前述水性聚氨酯组合物应用于人工合成革的制备中，以及提供利用前述水性聚氨酯组合物制作发泡体的用途。例如，可于前述发泡体上直涂面料后干燥，即可制得具有优异性质的包含水性聚氨酯发泡体的人工合成革。

本发明的又一目的是提出一种湿气硬化反应型聚氨酯热熔胶的应用，该热熔胶可用于鞋材、衣服或箱包等物品上。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种水性聚氨酯组合物，包含：水性聚氨酯乳液、起泡剂、稳泡剂、具有含氮杂环结构之架桥剂及增稠剂。

该起泡剂为物理性起泡剂。

该稳泡剂为有机酸。

该增稠剂为非离子聚氨酯。

一种水性聚氨酯组合物中还包括填充剂。

一种水性聚氨酯组合物，其可视情况进一步包含其他添加剂，如填充剂、着色剂、除臭剂、整平剂及其组合等。

该填充剂为碳酸钙、木质纤维素、木质粉中的一种或几种。

该含氮杂环结构包含氮丙啶或乙烯脲或两者。

一种水性聚氨酯发泡体的制备方法，包含以下步骤：

(a)配浆步骤，将水性聚氨酯乳液、起泡剂、稳泡剂、具有含氮杂环结构之架桥剂、增稠剂混合形成水性聚氨酯组合物；

(b)机械发泡步骤，将该水性聚氨酯组合物利用机械应力搅拌形成发泡的水性聚氨酯组合物；

(c)涂布步骤，将该发泡的水性聚氨酯组合物涂布于基材上；

(d)干燥熟成步骤，将该发泡的水性聚氨酯组合物与基材于干燥熟成条件下形成水性聚氨酯发泡体。