精细化工领域的人造革聚氨脂与树脂研究及应用

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张旭

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摘要

介绍了精细化工领域的人造革聚氨脂与树脂研究及应用,从聚氨酯软段、硬段、固化剂、填料等方面分析了影响人造革产品质量的因素,同时阐述了改性技术在聚氨酯中的应用及人造革生产过程中的技术要求。结果表明,改性技术可以提高人造革产品性能,提高生产效率。


关键词

精细化工;人造革聚氨脂;树脂

正文


引言:人造革作为一种环保、耐用、舒适的纺织材料,被广泛应用于日常生活中,尤其是服装、箱包、鞋业等领域。随着人们对服饰的个性化需求以及对健康理念的重视,人们对人造革的品质要求也越来越高。目前,我国人造革产品生产主要以传统的二硫化铝法为主,其生产过程中会产生大量废渣、废水、废气等废弃物,这些废弃物不仅会污染环境,而且还会给工人健康带来一定影响。

、人造革聚氨脂的基本介绍

1.1人造革的定义和分类

人造革(也称合成革),是指以合成纤维为基材,表面涂覆合成树脂,再经加工处理而制成的各种人造皮革制品。根据所用的合成树脂不同,又分为聚氨酯类人造革、聚酯类人造革和聚碳酸酯类人造革三种。聚氨酯是一种高分子有机材料,也称聚氨酯弹性体。由于其具有优异的物理机械性能、阻燃性能、耐高低温性能、耐腐蚀性能和较好的弹性等特点,所以被广泛应用于许多领域,包括建筑材料、汽车零部件、医疗器械和体育用品等。本文所说的人造革主要是指聚氨酯人造革,也叫 PU合成革。其应用领域十分广泛,是现代社会不可缺少的重要合成材料之一。

1.2聚氨脂的性质和特点

聚氨脂是指在分子主链上含有氰基(-CN)或—NCO基的高分子化合物,具有很强的耐油性、耐热性和耐寒性,可在常温下进行加工,可作涂料、密封材料和胶粘剂。它是一种性能优异的合成高分子材料,主要由异氰酸酯和聚醚化合物组成,是目前使用量最大、用途最广的合成高分子材料。聚氨脂具有较好的物理机械性能和抗老化性能,被广泛应用于人造革产品的制造中。人造革产品是以合成纤维为基材,表面涂覆合成树脂而制成的一种新型人造皮革制品。该类产品具有防水、透气、耐磨、耐污、易清洗、易维护和耐用等特点,已成为人们日常生活中必不可少的服装辅料之一。

1.3人造革聚氨脂的制备方法

人造革PU树脂制备主要以二硫化铝法为主。该方法是将聚醚多元醇(PMA1000)和二异氰酸酯(MDI)按一定比例混合,加热后加入催化剂,反应生成聚氨酯预聚体,然后进行老化、洗涤、干燥、成膜等工艺制备而成。在该方法中,为了保证产品质量,要加入大量的催化剂,且反应温度较高。另外,在该方法中,为了提高反应效率,要使用大量的催化剂,同时加入大量的有机溶剂。另外,在该方法中还存在一些缺点,如:该方法生产效率低;产品性能不稳定;生产过程中会产生大量废弃物;环境污染严重。因此,该方法已逐渐被淘汰。

、树脂在精细化工领域的应用

2.1树脂的定义和分类

树脂是指由碳元素、氧元素和氢元素等多种化学元素组成的高聚物,通常是以碳链或碳碳双键作为链节,是一种复杂的混合物。根据其化学结构不同,树脂分为烯烃类树脂、不饱和聚酯类树脂、芳香族聚酯类树脂、聚酰胺(尼龙)类树脂、聚苯醚(PPE)类树脂和聚酯型高分子材料等。此外,还有一些特殊用途的树脂,如环氧树脂、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等。但目前应用最多的仍是丙烯酸酯类合成树脂,其次是聚氨酯合成树脂。从其形态来看,主要分为凝胶型、非凝胶型和粉末型。其中,凝胶型主要用于制鞋和皮革等;非凝胶型主要用于制涂料、涂料助剂等。

2.2树脂在人造革聚氨脂制备中的应用

目前,聚氨酯合成树脂主要有两种制备方法:一种是化学法,另一种是物理法。其中,化学法主要包括聚氨酯预聚体法和聚氨酯溶液法。聚氨酯预聚体法是先将各种单体按一定比例混合均匀,再加入催化剂(如乙烯基类、醋酸乙烯类、甲基丙烯酸羟乙酯等),通过自由基聚合反应得到聚氨酯预聚体;然后在一定的温度下,加入催化剂及其他助剂,使其聚合成具有一定物理机械性能的聚氨酯。相比较而言,物理法制备的聚氨酯预聚体具有无毒、无异味、无污染、可回收利用等特点,因而在生产中得到了广泛的应用。

、人造革聚氨脂与树脂的研究进展

3.1人造革聚氨脂与树脂的相容性研究

研究不同单体对树脂性能的影响:聚氨酯树脂与聚氨酯单体的相容性是合成树脂材料的关键问题之一,影响了产品的使用性能。而不同单体间相容性差异较大,只有通过筛选出合适的单体,才能得到性能优良的聚氨酯树脂。研究不同生产工艺对树脂与聚氨酯相容性的影响:由于在生产过程中原料组分和工艺条件的差异,导致产品性能差异很大。通过对其研究可以得到各种原料对树脂相容性的影响规律。研究不同后处理工艺对树脂与聚氨酯相容性的影响:不同后处理工艺包括对聚酯原料改性、对聚酯与聚醚共混改性、对聚醚/聚酯共混改性等

3.2树脂对人造革聚氨脂性能的影响研究

由于不同树脂的分子结构、性能不同,因此树脂对聚氨酯的影响也是不同的。通常来讲,树脂种类不同,其性能也不同。在聚氨酯树脂中加入不同种类的固化剂可以提高产品的使用性能。目前,常用的固化剂包括甲醛固化剂、聚醚/聚酯共混物固化剂、无机物/聚氨酯共混物固化剂等,这些固化剂可提高聚氨酯树脂的耐碱性、耐紫外线、耐候性等。在人造革聚氨酯中加入适量填料可以提高产品的耐磨性、耐热性等。所以在人造革聚氨酯产品生产中,应根据具体需求选择合适的固化剂和填料,以达到提高产品使用性能、降低生产成本的目的。

、人造革聚氨脂与树脂的应用展望

4.1人造革聚氨脂与树脂在皮革制品中的应用

合成革中的树脂主要用于提高合成革的强度、耐磨性、耐化学腐蚀性、抗污性和柔软度。在皮革制品中,聚氨酯主要用于涂饰和覆面。涂饰主要用于对皮坯进行浸渍,使皮坯表面均匀、丰满地覆盖一层 PU涂层;覆面用于提高皮坯表面的丰满度,同时要求有一定的硬度。聚氨酯涂饰能够满足各种皮革制品对外观的要求,是目前最受欢迎的一种表面处理工艺。人造革的耐酸碱性决定了它应用于皮革制品中需要添加一定数量的耐碱性好的树脂,所以树脂在皮革制品中占有重要地位。人造革用树脂主要有以聚氨酯为主的脂肪族和芳香族树脂,它们可以满足各种皮革制品对耐碱性要求。

4.2人造革聚氨脂与树脂在纺织品中的应用

人造革制品中的树脂主要用于提高制品的性能,使其更耐用,更舒适,更符合环保要求。随着人们对环保意识的增强,人造革制品的发展也越来越受到人们的重视,而树脂在这方面所起到的作用也越来越重要。树脂应用于纺织品中不仅可以改善织物的柔软度和手感,而且还可以改善织物的尺寸稳定性和耐洗性。人造革用树脂主要有聚氨酯、聚酯、聚酰胺和聚烯烃等树脂,它们分别具有耐水性、耐有机溶剂性、耐热性、抗静电性、抗氧化性等特点。

五、结语

我国人造革产品的生产工艺以二硫化铝法为主,这种方法虽然生产效率高,但是存在污染严重、能耗大等问题。因此,为了改善人造革产品的生产工艺,降低生产成本,提高产品质量,我们可以采用聚氨酯树脂与树脂对产品进行改性。

参考文献

[1]马洪林,余明伟,张伟军,牛慧萍。聚氨酯改性与应用研究进展[J]。化工进展,2009 (12)58-60

[2]谢鹏。改性聚氨酯的制备及其应用研究进展[J]。科技信息,2013 (18)64-67

 


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