納米凹凸棒石填充合成全水性聚氨酯革貝斯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水性聚氨酯革制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米凹凸棒石黏土填充合成全水性聚氨酯革貝斯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚氨酯革具有光澤柔和、自然、手感柔軟、真皮感強(qiáng)的外觀，同時(shí)兼具保暖透氣和生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于服裝、制鞋、汽車、箱包、家具等行業(yè)。傳統(tǒng)的聚氨酯革生產(chǎn)中使用的聚氨酯樹脂及濕法制革生產(chǎn)過程中均需使用大量的有機(jī)溶劑，這些溶劑易燃易爆，毒副作用大，既污染環(huán)境，又威脅人的生命健康。近年來，隨著國家對(duì)環(huán)保和節(jié)能減排要求越來越高，溶劑型聚氨酯革生產(chǎn)不得不面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)。
[0003]水性聚氨酯具有環(huán)保、無毒、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，采用水性聚氨酯取代溶劑型聚氨酯已成為一種必然的趨勢(shì)。但是由于水性聚氨酯的分子鏈端上引入較多的親水性基團(tuán)，使得其力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、耐水耐溶劑等性能較差，限制其廣泛應(yīng)用。通過加入無機(jī)填料提升力學(xué)性能和阻燃性能是水性聚氨酯革研宄的一種重要方向。中國專利CN102634242提出一種埃洛石納米管改性及與水性聚氨酯復(fù)合制備復(fù)合材料的方法，使用硅烷偶聯(lián)劑改性提純埃洛石納米管，再與水性聚氨酯復(fù)合制備復(fù)合材料，顯著提升材料的拉伸強(qiáng)度和玻璃化轉(zhuǎn)化溫度，但制備中需先將埃洛石低濃度的分散在有機(jī)溶劑中改性，導(dǎo)致其生產(chǎn)效率低且能耗高，過程復(fù)雜，不利于環(huán)保。
[0004]一維高長(zhǎng)徑比的凹凸棒石是一種多孔富鋁鎂硅酸鹽(凹凸棒石單晶長(zhǎng)約l-5um，直徑約20-70nm)，以其為主要成分的凹土是一種稀有的天然微納米結(jié)構(gòu)的非金屬礦，素有“萬土之王”美譽(yù)，廣泛用于化工、輕工和農(nóng)林等領(lǐng)域。凹凸棒石獨(dú)特的一維納米棒晶結(jié)構(gòu)和良好的理化性能決定其在微米填充和納米增強(qiáng)兩個(gè)水平與高分子進(jìn)行功能復(fù)合，是優(yōu)良的高分子材料助劑。研宄表明，凹土表面豐富的硅羥基能與聚氨酯的硬段發(fā)生相互作用，增強(qiáng)了高分子間的鍵合力，能有效提升聚氨酯材料的力學(xué)性能和阻燃性能。中國專利CN102838870A提出了一種大豆油基聚氨酯/凹凸棒土納米復(fù)合材料及其制備方法，將納米凹土作為填料加入大豆油多元醇和異佛爾酮二異氰酸酯中原位合成制備了聚氨酯復(fù)合材料，材料的拉伸強(qiáng)度、楊氏模量和玻璃化溫度都有提升，但制備時(shí)凹土需要在丙酮溶劑中分散解離，同時(shí)凹土在體系中僅作為填料，納米補(bǔ)強(qiáng)性能未被完全發(fā)揮出來。目前文獻(xiàn)中還沒有直接使用凹土原礦填充合成水性聚氨酯革貝斯的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:提供一種納米凹凸棒石黏土填充合成全水性聚氨酯革貝斯的方法，采用廉價(jià)易得的填料凹土，充分發(fā)揮纖維狀凹土及其伴生礦物協(xié)同補(bǔ)強(qiáng)作用，有效增強(qiáng)合成革貝斯的力學(xué)性能，生產(chǎn)過程不使用任何有機(jī)溶劑，安全環(huán)保，工藝簡(jiǎn)單易行，有效實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該合成方法包括以下步驟:選用非機(jī)織布為基布，將其含浸于NaCl水溶液中；將含浸后的基布烘干燙平，表面軋光處理；以5-15克凹土為原料，經(jīng)粉碎、加水浸潤(rùn)、對(duì)輥擠壓、陳化后加入100克陰離子型水性聚氨酯高速預(yù)分散30min，再依次加入3-7克發(fā)泡劑、2-4克穩(wěn)泡劑、1-4克水性著色劑高速攪拌制成水性聚氨酯合成革漿料；將經(jīng)預(yù)處理的基布浸漬于水性聚氨酯合成革漿料中，表面刮平，烘干，制得水性聚氨酯合成革貝斯。
[0007]其中，所述含浸NaCl水溶液的濃度是含NaCl 5_15wt%，含浸后基布帶液率為15-35wt%，涂覆量為 400-800g/m3。
[0008]其中，所述凹土為蒙脫石凹土、白云石凹土、高粘凹土或提純凹土，蒙脫石凹土中:凹凸棒石含量35-55wt%，蒙脫石含量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:凹凸棒石含量為55-80wt% ;提純凹土中:凹凸棒石含量大于95wt%。
[0009]其中，所述高速預(yù)分散過程為:5-15克凹土粉碎至200目以上，加50_100wt%水浸潤(rùn)12-24h，對(duì)輥擠壓3-5次，陳化4-12h后，加入100克陰離子型水性聚氨酯高速預(yù)分散30min，其中凹土含量為水性聚氨酯質(zhì)量的5-15wt%。
[0010]其中，所述發(fā)泡劑是硬脂酸鹽類表面活性劑或烷基苯磺酸鹽表面活性劑，所述穩(wěn)泡劑是脂肪酸銨表面活性劑或琥珀酸鹽類表面活性劑，所述水性著色劑是天然或合成革用水性顏料膏。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1.采用全水性樹脂代替溶劑型樹脂，整個(gè)生產(chǎn)過程不使用任何有機(jī)溶劑，能有效解決目前溶劑型聚氨酯革生產(chǎn)中產(chǎn)生的DMF污染和DMF殘留問題。
[0012]2.凹土原料來源豐富，廉價(jià)易得，使用時(shí)安全無毒，綠色環(huán)保。
[0013]3.對(duì)凹土原礦預(yù)處理充分，在高速剪切作用下，有效促進(jìn)凹土晶束解離及納米化，充分發(fā)揮其納米補(bǔ)強(qiáng)作用，同時(shí)利用纖維狀的凹土與其伴生礦物的形狀協(xié)同補(bǔ)強(qiáng)作用，從而顯著提升所制革樣力學(xué)性能，所制聚氨酯革貝斯具有優(yōu)良的力學(xué)性能和阻燃性能。
[0014]4.對(duì)凹土預(yù)處理和晶束解離充分，凹土被有效解離，其能在漿料中均勻分散，保證制備的聚氨酯革貝斯的性能穩(wěn)定，同時(shí)解離后凹土具有很好的增稠作用，減少甚至不使用水性增稠劑，降低了生產(chǎn)成本。
[0015]5.與溶劑型聚氨酯革濕法貝斯相比，具有相似的微孔結(jié)構(gòu)和物理手感，更加良好的機(jī)械性能、透水透氣性和阻燃性能，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，安全環(huán)保，易于大規(guī)模生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，這些實(shí)施例不應(yīng)理解為是對(duì)技術(shù)解決方案的限制。
[0017]實(shí)施例1:選用非機(jī)織布為基布，將其含浸于15wt%NaCl水溶液中，含浸后基布帶液率為35wt%，涂覆量為800g/m3;將含浸后的基布烘干燙平，表面軋光處理；15克凹凸棒石含量45wt%、蒙脫石含量40wt%的蒙脫石凹土粉碎至200目以上，加100wt%水浸潤(rùn)24h，對(duì)輥擠壓5次，陳化12h后，加入100克陰離子型水性聚氨酯8000rpm高速預(yù)分散30min，再依次加入7克硬脂酸鈉、4克硬脂酸胺、4克水性顏料膏6000rpm高速攪拌20min制成水性聚氨酯合成革漿料；將經(jīng)預(yù)處理的基布浸漬于水性聚氨酯合成革漿料中，表面刮平，烘干，制得水性聚氨酯合成革貝斯。
[0018]實(shí)施例2:選用非機(jī)織布為基布，將其含浸于5wt%NaCl水溶液中，含浸后基布帶液率為15wt%，涂覆量為400g/m3;將含浸后的基布烘干燙平，表面軋光處理；12克凹凸棒石含量25wt%、白云石含量60wt%的白云石凹土粉碎至250目以上，加50wt%水浸潤(rùn)12h，對(duì)輥擠壓3次，陳化4h后，加入100克陰離子型水性聚氨酯1000rpm高速預(yù)分散30min，再依次加入3克十二烷基苯磺酸鈉、2克硬脂酸胺、I克水性顏料膏8000rpm高速攪拌20min制成水性聚氨酯合成革漿料；將經(jīng)預(yù)處理的基布浸漬于水性聚氨酯合成革漿料中，表面刮平，烘干，制得水性聚氨酯合成革貝斯。
[0019]實(shí)施例3:選用非機(jī)織布為基布，將其含浸于10wt%NaCl水溶液中，含浸后基布帶液率為25wt%，涂覆量為600g/m3;將含浸后的基布烘干燙平，表面軋光處理；8克凹凸棒石含量為70wt%的高粘凹土粉碎至300目以上，加75wt%水浸潤(rùn)18h，對(duì)輥擠壓4次，陳化8h后，加入100克陰離子型水性聚氨酯8000rpm高速預(yù)分散30min，再依次加入5克硬脂酸鈉、3克琥珀酸鈉、2.5克水性顏料膏6000rpm高速攪拌20min制成水性聚氨酯合成革漿料；將經(jīng)預(yù)處理的基布浸漬于水性聚氨酯合成革漿料中，表面刮平，烘干，制得水性聚氨酯合成革貝斯。
[0020]實(shí)施例4:選用非機(jī)織布為基布，將其含浸于8wt%NaCl水溶液中，含浸后基布帶液率為20wt%，涂覆量為500g/m3;將含浸后的基布烘干燙平，表面軋光處理；5克凹凸棒石含量95wt%的提純凹土粉碎至350目以上，加80wt%水浸潤(rùn)20h，對(duì)輥擠壓3次，陳化12h后，加入100克陰離子型水性聚氨酯1000rpm高速預(yù)分散30min，再依次加入6克十二烷基苯磺酸鈉、4克琥?自酸鈉、I克水性顏料膏8000rpm高速攪拌20min制成水性聚氨醋合成革楽料；將經(jīng)預(yù)處理的基布浸漬于水性聚氨酯合成革漿料中，表面刮平，烘干，制得水性聚氨酯合成革貝斯。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.納米凹凸棒石黏土填充合成全水性聚氨酯革貝斯的方法，其特征是該合成方法包括以下步驟:選用非機(jī)織布為基布，將其含浸于NaCl水溶液中；將含浸后的基布烘干燙平，表面軋光處理；以5-15克凹土為原料，經(jīng)粉碎、加水浸潤(rùn)、對(duì)輥擠壓、陳化后加入100克的陰離子型水性聚氨酯高速預(yù)分散30min，再依次加入3-7克發(fā)泡劑、2_4克穩(wěn)泡劑、1_4克水性著色劑高速攪拌制成水性聚氨酯合成革漿料；將經(jīng)預(yù)處理的基布浸漬于水性聚氨酯合成革漿料中，表面刮平，烘干，制得水性聚氨酯合成革貝斯。
2.按權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒石黏土填充合成全水性聚氨酯革貝斯的方法，其特征是:所述含浸NaCl水溶液的濃度是含NaCl 5_15wt%，含浸后基布帶液率為15_35wt%，涂覆量為 400-800g/m3。
3.按權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒石黏土填充合成全水性聚氨酯革貝斯的方法，其特征是:所述凹土為蒙脫石凹土、白云石凹土、高粘凹土或提純凹土，蒙脫石凹土中:凹凸棒石含量35_55wt%，蒙脫石含量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:凹凸棒石含量為55-80wt% ;提純凹土中:凹凸棒石含量大于95wt%0
4.按權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒石黏土填充合成全水性聚氨酯革貝斯的方法，其特征是:所述高速預(yù)分散過程為:5-15克凹土粉碎至200目以上，加50-100wt%水浸潤(rùn)12-24h，對(duì)輥擠壓3-5次，陳化4-12h后，加入100克陰離子型水性聚氨酯高速攪拌30min，其中凹土含量為水性聚氨酯質(zhì)量的5-15wt%。
5.按權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒石黏土填充合成全水性聚氨酯革貝斯的方法，其特征是:所述的發(fā)泡劑是硬脂酸鹽類表面活性劑或烷基苯磺酸鹽表面活性劑。
6.按權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒石黏土填充合成全水性聚氨酯革貝斯的方法，其特征是:所述穩(wěn)泡劑是脂肪酸銨表面活性劑或琥珀酸鹽類表面活性劑。
7.按權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒石黏土填充合成全水性聚氨酯革貝斯的方法，其特征是:所述水性著色劑是天然或合成革用水性顏料膏。
【專利摘要】本發(fā)明公開了納米凹凸棒石黏土填充合成全水性聚氨酯革貝斯的方法，其合成方法包括：選用非機(jī)織布為基布，將其浸于NaCl水溶液中；將浸后的基布烘干燙平，表面軋光處理；以凹土為原料，經(jīng)粉碎、加水浸潤(rùn)、對(duì)輥擠壓、陳化后加入陰離子型水性聚氨酯高速預(yù)分散，再依次加入發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、水性著色劑高速攪拌制成水性聚氨酯合成革漿料；將經(jīng)預(yù)處理的基布浸漬于水性聚氨酯合成革漿料中，表面刮平，烘干，制得水性聚氨酯合成革貝斯。本發(fā)明采用的填料凹土廉價(jià)易得，充分發(fā)揮纖維狀凹土及其伴生礦物協(xié)同補(bǔ)強(qiáng)作用，有效增強(qiáng)合成革貝斯的力學(xué)性能，生產(chǎn)過程不使用任何有機(jī)溶劑，安全環(huán)保，工藝簡(jiǎn)單易行，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
【IPC分類】C08K3-34, C08L75-04, D06N3-14
【公開號(hào)】CN104727156
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510165014
【發(fā)明人】倪伶俐, 陳權(quán), 王福才, 金葉玲, 陳靜, 丁師杰
【申請(qǐng)人】淮陰工學(xué)院
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日