無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，首先將顆粒狀的TPU投入螺桿擠出機并由T型淋膜頭將熔融狀的TPU料淋膜在離型載體上，獲得淋膜于離型載體上的TPU薄膜層，即第一半成品；其次涂布雙組分無溶劑聚氨酯發泡層于TPU薄膜層上，在雙組分無溶劑聚氨酯的反應程度進行至30～50％時于雙組分無溶劑聚氨酯涂層外復合基布，然后在160～165℃的高溫爐中繼續反應3～5分鐘，然后冷卻將離型載體去除，獲得第二半成品；最后于第二半成品的TPU薄膜層上進行表面處理，即獲得無溶劑環保型聚氨酯復合材料。本發明不僅制備過程完全無溶劑，非常環保，所獲得的復合材料無毒無害，并對人體友好。同時TPU薄膜層的厚度可以根據需要調整，利于后續加工形成花紋圖案，制備工藝的可控性很強。
【專利說明】
無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]合成革是模擬天然皮革的組織機構和使用性能，并可作為天然皮革代用品的復合材料。通常以無紡布模擬網狀層，以微孔聚氨酯涂層模擬粒面層，所得到的合成革正、反面都與皮革十分相似，并具有一定的透氣性，比普通人造革更接近天熱皮革，廣泛用于制作鞋、靴、箱包和球類等。
[0003]2013年，我國合成革發展態勢良好，合成革產量已經達到180.45萬噸，合成革市場規模435億元。2013年至今，我國的合成革消費量從16.12億平方米增加到42.92億平方米，平均復合增長率約為13.02%。隨著人們生活水平的提高，終端用戶對產品的要求越來越高，中高端產品將逐步代替低端產品，消費升級帶動高端合成革市場需求增長。與此同時，環保政策日益收緊，落后的合成革產能將逐步被淘汰，中高端合成革替代低端產品已成為大勢所趨。
[0004]傳統的合成革主要是溶劑型合成革，其工藝流程如下:非織造布—涂布溶劑型聚氨酯濕法凝固涂層(底層)—水洗—干燥—溶劑型聚氨酯干法轉移涂層(上層)，其不僅在生產環節中存在嚴重環境污染，而且所獲得的合成革產品中也殘留有污染物，主要表現如下:其一，采用溶劑型聚氨酯濕法凝固涂層作為底層，濕法凝固涂層是將溶劑型聚氨酯(PU)漿料，利用滾涂機涂布在非織造布的表面，然后進入DMF水溶液凝固浴，使PU凝固而形成具有微孔結構的薄膜。可見，該工藝過程中采用了 DMF(二甲基甲酰胺)做溶劑，加工過程會造成DMF的溶劑污染，而且在凝固過程中，水不能完全置換聚氨酯中的DMF，會引起產品的DMF殘留問題，最終會造成產品質量安全問題。其二，采用溶劑型聚氨酯干法移膜涂層作為頂層，是將溶劑型聚氨酯漿料，利用刮涂機涂布在離型紙的表面，然后與帶有濕法轉移凝固涂層的非織造布貼合，干燥后剝離，將聚氨酯膜轉移到濕法移膜層的表面，最終得到合成革。由于該頂層的制備中采用了溶劑型裝飾系統，含有大量的有毒有機溶劑，如TOL(甲苯)、MEK(甲乙酮)和DMF(二甲基甲酰胺)等，而這些有機溶劑及其揮發，嚴重污染環境并對現場的操作人員的身體健康造成威脅。
[0005]為了改善傳統溶劑型生產工藝中存在的環境污染問題，人們開始著力于環保型聚氨酯合成革的研發，目前研究最多的是水性聚氨酯合成革和無溶劑型聚氨酯合成革。水性聚氨酯合成革雖然能夠解決溶劑型聚氨酯生產工藝中的揮發性溶劑污染問題，以及水性聚氨酯合成革的外觀更加接近于天然皮革，涂層的衛生性能更好。但水性聚氨酯合成革的物理機械性能比溶劑型聚氨酯合成革的物理機械性能差距較大，難以滿足實際產品的應用需求，同時，水性聚氨酯合成革的生產效率較低，導致工廠的經濟效率較差，以及水性聚氨酯價格較高，產品成本也高，進一步降低企業利潤空間。無溶劑合成革就生產技術來說，無疑成為未來合成革的主要發展方向之一，但目前的無溶劑合成革生產工藝雖然采用了無溶劑雙組份聚氨酯形成發泡層，但其面層依然采用水性PU或油性PU，無法做到完全無溶劑，依然存在環境污染、價格較高等缺陷。

【發明內容】

[0006]為了克服上述缺陷，本發明提供了一種無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，環保無污染，制備過程也無毒無害。
[0007 ]本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0008]—種無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0009]步驟I，擠出淋膜TPU:將顆粒狀的TPU烘干后脫水，投入螺桿擠出機形成熔融狀的TPU料后擠出，并由T型淋膜頭將該熔融狀的TPU料淋膜在離型載體上，淋膜溫度在70?140°C，淋膜量為10?100g/m2，然后冷卻，獲得淋膜于離型載體上的TPU薄膜層，即第一半成品；
[0010]步驟2，涂布雙組分無溶劑聚氨酯發泡層:將質量份數分別為50?80份的無溶劑聚氨酯A組分、20?60份的無溶劑聚氨酯B組分以及適量的助劑分別通過供料栗輸送至混合器，混合后的雙組分無溶劑聚氨酯進入涂布供料系統，然后由該涂布供料系統的涂布頭將其涂布于所述第一半成品的ITU薄膜層上，涂布溫度為80?140 °C，涂布量為80?400g/m2，涂布完成且在該雙組分無溶劑聚氨酯的反應程度進行至30?50%時于該雙組分無溶劑聚氨酯涂層外復合一基布，然后在160?165°C的高溫爐中繼續反應3?5分鐘，然后冷卻，將所述離型載體去除，獲得第二半成品；
[0011 ]步驟3，后加工:于所述第二半成品的TPU薄膜層上進行表面處理，即獲得無溶劑環保型聚氨酯復合材料。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述離型載體為離型紙或離型膜，所述基布為非織造布或機織布。
[0013]作為本發明的進一步改進，在所述步驟I中，所述淋膜溫度在90?130°C，淋膜量為15?55g/m2。
[0014]作為本發明的進一步改進，在所述步驟2中，所述涂布溫度為80?140°C，涂布量為120?200g/m2。
[0015]作為本發明的進一步改進，在所述步驟2中，所述助劑為催化劑和色漿。
[0016]作為本發明的進一步改進，所述無溶劑聚氨酯A組份為低聚物多元醇或多元胺，該無溶劑聚氨酯B組份為二異氰酸酯單體或二異氰酸酯與多元醇的低分子質量預聚體。
[0017]作為本發明的進一步改進，所述供料栗為計量栗。
[0018]本發明的有益效果是:該無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法采用TPU顆粒經螺旋桿擠出機擠出后在離型紙上淋膜形成TPU薄膜層，然后采用無溶劑雙組份聚氨酯形成發泡層，再同時復合于基布上，獲得無溶劑環保型聚氨酯復合材料，不僅制備過程完全無溶劑，非常環保，且產品的制造成本不高，所獲得的復合材料無毒無害，并對人體友好。同時TPU薄膜層的厚度可以根據需要調整，利于后續加工形成花紋圖案，制備工藝的可控性很強。
【具體實施方式】
[0019]以下結合實施例，對本發明的較佳實施例作詳細說明。但本發明的保護范圍不限于下述實施例，即但凡以本發明申請專利范圍及說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋范圍之內。
[0020]實施例1:
[0021]—種無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0022]步驟I，擠出淋膜TPU:將顆粒狀的TPU烘干后脫水，投入螺桿擠出機形成熔融狀的TPU料后擠出，并由T型淋膜頭將該熔融狀的TPU料淋膜在離型膜上，淋膜溫度在70?140°C，淋膜量為15g/m2，然后冷卻，獲得淋膜于離型載體上的TPU薄膜層，即第一半成品；
[0023]步驟2，涂布雙組分無溶劑聚氨酯發泡層:將質量份數分別為70份的無溶劑聚氨酯A組分、20份的無溶劑聚氨酯B組分以及適量助劑(催化劑和色漿)分別通過供料栗(計量栗)輸送至混合器，混合后的雙組分無溶劑聚氨酯進入涂布供料系統，然后由該涂布供料系統的涂布頭將其涂布于所述第一半成品的TPU薄膜層上，涂布溫度為120 °C，涂布量為80g/m2，涂布完成且在該雙組分無溶劑聚氨酯的反應程度進行至50%時將該雙組分無溶劑聚氨酯涂層外復合一基布，然后在160°C的高溫爐中繼續反應3分鐘，然后冷卻，將所述離型載體去除，獲得第二半成品；其中，所述無溶劑聚氨酯A組份為低聚物多元醇，無溶劑聚氨酯B組份為二異氰酸酯單體。
[0024]步驟3，后加工:將所述第二半成品的TPU薄膜層上進行壓花處理，獲得表面帶花紋的無溶劑環保型聚氨酯復合材料。
[0025]實施例2:
[0026]—種無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0027]步驟I，擠出淋膜TPU:將顆粒狀的TPU烘干后脫水，投入螺桿擠出機形成熔融狀的TPU料后擠出，并由T型淋膜頭將該熔融狀的TPU料淋膜在離型紙上，淋膜溫度在70?140°C，淋膜量為35g/m2，然后冷卻，獲得淋膜于離型載體上的TPU薄膜層，即第一半成品；
[0028]步驟2，涂布雙組分無溶劑聚氨酯發泡層:將質量份數分別為80份的無溶劑聚氨酯A組分、60份的無溶劑聚氨酯B組分及適量助劑(催化劑和色漿)分別通過供料栗(計量栗)輸送至混合器，混合后的雙組分無溶劑聚氨酯進入涂布供料系統，然后由該涂布供料系統的涂布頭將其涂布于所述第一半成品的TPU薄膜層上，涂布溫度為140 °C，涂布量為200g/m2，涂布完成且在該雙組分無溶劑聚氨酯的反應程度進行至30%時將該雙組分無溶劑聚氨酯涂層外復合一基布，然后在162°C的高溫爐中繼續反應4分鐘，然后冷卻，將所述離型載體去除，獲得第二半成品；其中，所述無溶劑聚氨酯A組份為低聚物多元醇，無溶劑聚氨酯B組份為二異氰酸酯與多元醇的低分子質量預聚體。
[0029]步驟3，后加工:將所述第二半成品的TPU薄膜層上進行表面處理(壓花或印刷)，獲得無溶劑環保型聚氨酯復合材料。
[0030]實施例3:
[0031]—種無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0032]步驟I，擠出淋膜TPU:將顆粒狀的TPU烘干后脫水，投入螺桿擠出機形成熔融狀的TPU料后擠出，并由T型淋膜頭將該熔融狀的TPU料淋膜在離型紙上，淋膜溫度在70?140°C，淋膜量為50g/m2，然后冷卻，獲得淋膜于離型載體上的TPU薄膜層，即第一半成品；
[0033]步驟2，涂布雙組分無溶劑聚氨酯發泡層:將質量份數分別為50份的無溶劑聚氨酯A組分、40份的無溶劑聚氨酯B組分以及適量的助劑(催化劑和色漿)分別通過供料栗(計量栗)輸送至混合器，混合后的雙組分無溶劑聚氨酯進入涂布供料系統，然后由該涂布供料系統的涂布頭將其涂布于所述第一半成品的THJ薄膜層上，涂布溫度為110°C，涂布量為300g/m2，涂布完成且在該雙組分無溶劑聚氨酯的反應程度進行至40%時將該雙組分無溶劑聚氨酯涂層外復合一基布，然后在165°C的高溫爐中繼續反應5分鐘，然后冷卻，將所述離型載體去除，獲得第二半成品；其中，所溶劑聚氨酯A組份為低聚物多元醇，無溶劑聚氨酯B組份為二異氰酸酯與多元醇的低分子質量預聚體。
[0034]步驟3，后加工:將所述第二半成品的TPU薄膜層上進行表面處理(壓花或印刷)，獲得無溶劑環保型聚氨酯復合材料。
【主權項】
1.一種無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，擠出淋膜TPU:將顆粒狀的TPU烘干后脫水，投入螺桿擠出機形成熔融狀的TPU料后擠出，并由T型淋膜頭將該熔融狀的TPU料淋膜在離型載體上，淋膜溫度在70?140°C，淋膜量為10?100g/m2，然后冷卻，獲得淋膜于離型載體上的TPU薄膜層，即第一半成品； 步驟2，涂布雙組分無溶劑聚氨酯發泡層:將質量份數分別為50?80份的無溶劑聚氨酯A組分、20?60份的無溶劑聚氨酯B組分以及適量的助劑分別通過供料栗輸送至混合器，混合后的雙組分無溶劑聚氨酯進入涂布供料系統，然后由該涂布供料系統的涂布頭將其涂布于所述第一半成品的TPU薄膜層上，涂布溫度為80?140 °C，涂布量為80?400g/m2，涂布完成且在該雙組分無溶劑聚氨酯的反應程度進行至30?50%時于該雙組分無溶劑聚氨酯涂層外復合一基布，然后在160?165°C的高溫爐中繼續反應3?5分鐘，然后冷卻，將所述離型載體去除，獲得第二半成品； 步驟3，后加工:于所述第二半成品的TPU薄膜層上進行表面處理，即獲得無溶劑環保型聚氨酯復合材料。2.根據權利要求1所述的無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于:所述離型載體為離型紙或離型膜，所述基布為非織造布或機織布。3.根據權利要求1所述的無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于:在所述步驟I中，所述淋膜溫度在90?130°C，淋膜量為15?55g/m2。4.根據權利要求1所述的無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于:在所述步驟2中，所述涂布溫度為80?140°C，涂布量為120?200g/m2。5.根據權利要求1所述的無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于:在所述步驟2中，所述助劑為催化劑和色漿。6.根據權利要求1所述的無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于:所述無溶劑聚氨酯A組份為低聚物多元醇或多元胺，該無溶劑聚氨酯B組份為二異氰酸酯單體或二異氰酸酯與多元醇的低分子質量預聚體。7.根據權利要求1所述的無溶劑環保型聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于:所述供料栗為計量栗。
【文檔編號】D06N3/00GK106049079SQ201610686215
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月19日
【發明人】夏漢忠
【申請人】昆山華富新材料股份有限公司