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    高物性合成革水性表面處理劑的研究與現狀

    常見的合成革表處劑為溶劑型丙烯酸樹脂和聚氨酯, 體系中的溶劑丁酮、甲苯、環己酮、乙酸丁酯等無法回收, 既造成資源浪費, 又造成嚴重的環境污染。為了消除溶劑造成的污染, 近年來, 國內外化工企業相繼推出了以醇、乙酸酯類為溶劑的低毒表處劑, 但仍存在著資源浪費、毒性和安全隱患。
     
    目前, 大多數革廠的干法及濕法生產過程中, 廢氣回收及利用已做得很好, 既有利于環境又產生經濟效益。然而后段三版的廢氣回收, 絕大部份廠家做得并不理想, 一方面三版產生的廢氣回收利用價值低, 另一方面, 收集也很困難。所以目前大多數三版產生的廢氣還處于一個放任自流的狀態。這些成千上萬噸的廢氣飄蕩在空氣中, 撒落在江河湖海中, 對環境的污染是不言而喻的。同時在所有的革廠中, 后段三版的操作人員所吸入的廢氣也是最多的。可以看出, 溶劑型的合成革處理劑給環境和生產工人造成了一定的傷害, 阻礙了合成革的可持續發展, 合成革處理劑的環保化也勢在必行。
     
    合成革后整理的水性進程化較慢主要來自于多方面原因,一是合成革后整理專業水性樹脂的缺乏。合成革表面處理劑作為合成革頂層, 要求表處劑具有較好的物理性能, 如耐水、耐溶劑、耐水解、耐磨等特性, 一般水性樹脂無法滿足合成革表處理的特殊功能需求, 而面向合成革表面處理用的高耐水、高耐磨、耐水解等特性的水性樹脂十分缺乏, 雖然現在研究水性表面處理劑的企業也出現了不少,但高物性的水性聚氨酯的缺乏, 成為限制水性聚氨酯在合成革表面處理劑中應用的主要原因之一, 因此高性能合成革表面處理用水性樹脂亟需開發。
     
    高物性水性聚氨酯研究現狀
     
    (1)耐水水性聚氨酯研究現狀
     
    合成革在加工過程中, 一般要進行水揉, 水洗等工藝; 在使用中, 合成革常常會跟水接觸, 這就要求合成革表面處理劑具有較好的耐水性能。由于水性聚氨酯在分子鏈段中引入了親水基團, 所以水性聚氨酯的耐水性能是不如常規的溶劑型聚氨酯, 因此為了提高水性聚氨酯的耐水性, 學者做了大量的工作。水性聚氨酯耐水性的提高主要是通過內交聯、外交聯以及共聚改性等方法實現。內交聯主要是采用三官能團的多元醇或異氰酸酯, 外交聯采用環氧化合物、多元胺、氨基樹脂等對水性聚氨酯進行交聯, 目前研究最活躍的是采用丙烯酸樹脂、環氧樹脂、有機氟樹脂和有機硅樹脂對水性聚氨酯的共聚改性,以提高其耐水性。Williams N 等先制備出親水性的聚氨酯預聚物, 再加入丙烯酸類單體和擴鏈劑、催化劑后再進行自由基聚合反應, 得到核殼無交聯型的丙烯酸-聚氨酯雜合水分散體。
     
    干燥后的涂膜耐磨損性、耐水性和抗污性均有提高。
     
    王武生等用環氧硅氧烷改性水性聚氨酯, 使水性聚氨酯中的羧基或羧基季銨鹽與交聯劑中的環氧基及硅氧烷基之間發生水解縮合反應, 制備出一種環氧硅烷改性的水性聚氨酯。其涂層的耐水、耐有機溶劑性能良好, 同時具有固化溫度低、無毒、使用安全等特點。
     
    劉鴻志等將TDI 加到聚醚二元醇和端羥基有機硅單體的混合物中進行反應, 生成的預聚體用1,4-丁二醇進行擴鏈反應, 再經DMPA 親水擴鏈、中和乳化得到有機硅改性聚氨酯乳液, 研究表明, 其耐水性、耐熱性和耐低溫性都有所提高。
     
    陳建兵等用含氟丙烯酸酯通過乳液聚合的方法對水性聚氨酯進行改性, 制備一種復合乳液。結果表明: 當氟在整個分子鏈段中的質量分數達到8%以上, 親水基團(-COOH)質量分數達到1暢8%左右, 采用可揮發性有機堿中和, 可以獲得具有較低膜吸水率與較低表面能的涂層。
     
    (2)耐水解水性聚氨酯研究現狀
     
    合成革制備為服裝、沙發、汽車內飾等產品時, 其需要在具有一定濕度的空氣中長期使用, 這就要求合成革具有較好的耐水解性能。現在應用于合成革表面處理劑的水性聚氨酯以聚酯型為主, 聚酯型聚氨酯具有較好的剝離強度、耐磨耐刮等物性, 但是其酯鍵容易水解, 降低了合成革的使用壽命, 因此耐水解水性聚氨酯是合成革用水性聚氨酯研究的重要發展方向之一。
     
    謝靜等比較了四種不同體積的側基結構的聚酯二元醇對聚氨酯耐水性的研究, 發現大體積的側基結構有助于提高聚氨酯膠膜的耐水解性。
     
    曲建波等研究不同的聚多元醇、聚酯和二苯基甲烷二異氰酸酯配伍合成聚氨酯樹脂, 采用叢林實驗并通過物理性能參數對比總結出了影響聚氨酯樹脂耐水解穩定性的因素。以聚四氫呋喃醚制備的聚氨酯樹脂具有較好的耐水解穩定性, 隨著二苯基甲烷二異氰酸酯用量的增加, 聚氨酯樹脂的耐水解穩定性明顯提高, 同時其硬度也隨之提高。
     
    周威等, 用有機蒙脫土納米復合改性水性聚氨酯, 可以明顯改善水性聚氨酯的耐水解性。
     
    (3)耐磨水性聚氨酯的研究現狀
     
    合成革制備成沙發、汽車坐墊等裝飾產品時, 需要有較高的耐磨要求, 因此, 提高水性聚氨酯漿料的耐耐磨性, 是水性聚氨酯合成革涂飾劑的重要發展方向。
     
    陳華等采用鋁摻雜四針狀氧化鋅晶須作為功能性填桿制備得到多功能水性聚氨酯漿料, 其當晶須含量為8%時, 涂層的磨耗量從22 mg 降低至12 mg。
     
    王亮等采用硅烷偶聯劑改性納米Al2 O3 , 將改性后的Al2 O3加入水性聚氨酯中, 分散后成膜固化, 測定涂膜的耐磨性。研究發現, 納米粒子的加入能很好的改善涂膜的耐磨性能。
     
    蔡福泉等采用有機硅改性水性聚氨酯制備出皮涂飾劑,其耐磨性與干濕摩擦牢度增加。
     
    樊武厚等以蠟乳液、硅酮乳液、聚四氟乙烯乳液、WPU/SiO2 納米雜化分散液(WPUS)為助劑, 考察了其種類和用量對水性聚氨酯涂膜耐磨性的影響。結果表明, 當助劑質量分數從2% 增大到10% 時, 涂膜的耐磨性逐漸增大。當蠟乳液、硅酮乳液、聚四氟乙烯乳液、WPUS 的質量分數分別為2%、2%、6%、10% 時, 涂膜具有最佳的耐磨性能。
     
    水性合成革表面處理助劑應用現狀
     
    水性樹脂配伍的關鍵助劑不全也是限制水性聚氨酯表面處理劑應用的主要原因之一, 如: 增稠劑、消泡劑、潤濕劑、流平助劑、防粘劑、交聯劑等。由于水性樹脂在合成革上的應用起步較晚, 市場上并無與合成革后整理用水性樹脂系統配套的助劑, 相關助劑主要來源于其它如涂料、印染、油墨等行業,這些助劑專業性不強, 功能性不同, 協同性差, 效果差異明顯。而合成革后整理包括三版表處、拋光、水洗揉紋等多道工序, 各個工序都需要添加助劑, 且各種助劑必須相互配合, 協同作用。因此需要專業的人員根據合成革使用要求篩選、開發與水性樹脂具有良好配伍性, 滿足合成革產品性能且適合合成革生產工藝的助劑。
     
    水性合成革表面處理主要品種
     
    合成革后整理風格多樣, 需要有霧面、亮面、絨感、臘感、粉感、澀感、變色、龜裂、瘋馬拋光、擦色、燙焦不同風格。而市場上目前水性后整理品種較少, 主要為增光和消光產品, 限制了水性表處劑在合成革后整理中的全面推廣應用, 因此, 需要開發滿足合成革各種風格的水性聚氨酯表面處理漿料。
     
    總結與展望
     
    傳統溶劑型合成革表面處理劑嚴重阻礙了合成革產業的可持續發展, 水性合成革表面處理劑可以從源頭解決溶劑型表面處理劑的污染問題, 但是目前水性表面處理劑物理性能需要提升, 其耐水性、耐溶劑性、耐磨、耐刮性能的提升將是水性合成革表面合成革處理劑的發展方向; 另外, 相關配伍助劑的篩選與研發, 增加水性合成革表面處理劑的品種的多樣性能促進水性表面處理劑在合成革上的推廣應用, 推進合成革的清潔化生產進程。
     
                    文章源自:無溶劑合成革       www.ycgxsa.tw
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