无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，首先将颗粒状的TPU投入螺杆挤出机并由T型淋膜头将熔融状的TPU料淋膜在离型载体上，获得淋膜于离型载体上的TPU薄膜层，即第一半成品；其次涂布双组分无溶剂聚氨酯发泡层于TPU薄膜层上，在双组分无溶剂聚氨酯的反应程度进行至30～50％时于双组分无溶剂聚氨酯涂层外复合基布，然后在160～165℃的高温炉中继续反应3～5分钟，然后冷却将离型载体去除，获得第二半成品；最后于第二半成品的TPU薄膜层上进行表面处理，即获得无溶剂环保型聚氨酯复合材料。本发明不仅制备过程完全无溶剂，非常环保，所获得的复合材料无毒无害，并对人体友好。同时TPU薄膜层的厚度可以根据需要调整，利于后续加工形成花纹图案，制备工艺的可控性很强。
【专利说明】
无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]合成革是模拟天然皮革的组织机构和使用性能，并可作为天然皮革代用品的复合材料。通常以无纺布模拟网状层，以微孔聚氨酯涂层模拟粒面层，所得到的合成革正、反面都与皮革十分相似，并具有一定的透气性，比普通人造革更接近天热皮革，广泛用于制作鞋、靴、箱包和球类等。
[0003]2013年，我国合成革发展态势良好，合成革产量已经达到180.45万吨，合成革市场规模435亿元。2013年至今，我国的合成革消费量从16.12亿平方米增加到42.92亿平方米，平均复合增长率约为13.02%。随着人们生活水平的提高，终端用户对产品的要求越来越高，中高端产品将逐步代替低端产品，消费升级带动高端合成革市场需求增长。与此同时，环保政策日益收紧，落后的合成革产能将逐步被淘汰，中高端合成革替代低端产品已成为大势所趋。
[0004]传统的合成革主要是溶剂型合成革，其工艺流程如下:非织造布—涂布溶剂型聚氨酯湿法凝固涂层(底层)—水洗—干燥—溶剂型聚氨酯干法转移涂层(上层)，其不仅在生产环节中存在严重环境污染，而且所获得的合成革产品中也残留有污染物，主要表现如下:其一，采用溶剂型聚氨酯湿法凝固涂层作为底层，湿法凝固涂层是将溶剂型聚氨酯(PU)浆料，利用滚涂机涂布在非织造布的表面，然后进入DMF水溶液凝固浴，使PU凝固而形成具有微孔结构的薄膜。可见，该工艺过程中采用了 DMF(二甲基甲酰胺)做溶剂，加工过程会造成DMF的溶剂污染，而且在凝固过程中，水不能完全置换聚氨酯中的DMF，会引起产品的DMF残留问题，最终会造成产品质量安全问题。其二，采用溶剂型聚氨酯干法移膜涂层作为顶层，是将溶剂型聚氨酯浆料，利用刮涂机涂布在离型纸的表面，然后与带有湿法转移凝固涂层的非织造布贴合，干燥后剥离，将聚氨酯膜转移到湿法移膜层的表面，最终得到合成革。由于该顶层的制备中采用了溶剂型装饰系统，含有大量的有毒有机溶剂，如TOL(甲苯)、MEK(甲乙酮)和DMF(二甲基甲酰胺)等，而这些有机溶剂及其挥发，严重污染环境并对现场的操作人员的身体健康造成威胁。
[0005]为了改善传统溶剂型生产工艺中存在的环境污染问题，人们开始着力于环保型聚氨酯合成革的研发，目前研究最多的是水性聚氨酯合成革和无溶剂型聚氨酯合成革。水性聚氨酯合成革虽然能够解决溶剂型聚氨酯生产工艺中的挥发性溶剂污染问题，以及水性聚氨酯合成革的外观更加接近于天然皮革，涂层的卫生性能更好。但水性聚氨酯合成革的物理机械性能比溶剂型聚氨酯合成革的物理机械性能差距较大，难以满足实际产品的应用需求，同时，水性聚氨酯合成革的生产效率较低，导致工厂的经济效率较差，以及水性聚氨酯价格较高，产品成本也高，进一步降低企业利润空间。无溶剂合成革就生产技术来说，无疑成为未来合成革的主要发展方向之一，但目前的无溶剂合成革生产工艺虽然采用了无溶剂双组份聚氨酯形成发泡层，但其面层依然采用水性PU或油性PU，无法做到完全无溶剂，依然存在环境污染、价格较高等缺陷。
【发明内容】
[0006]为了克服上述缺陷，本发明提供了一种无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，环保无污染，制备过程也无毒无害。
[0007 ]本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0008]—种无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0009]步骤I，挤出淋膜TPU:将颗粒状的TPU烘干后脱水，投入螺杆挤出机形成熔融状的TPU料后挤出，并由T型淋膜头将该熔融状的TPU料淋膜在离型载体上，淋膜温度在70?140°C，淋膜量为10?100g/m2，然后冷却，获得淋膜于离型载体上的TPU薄膜层，即第一半成品；
[0010]步骤2，涂布双组分无溶剂聚氨酯发泡层:将质量份数分别为50?80份的无溶剂聚氨酯A组分、20?60份的无溶剂聚氨酯B组分以及适量的助剂分别通过供料栗输送至混合器，混合后的双组分无溶剂聚氨酯进入涂布供料系统，然后由该涂布供料系统的涂布头将其涂布于所述第一半成品的ITU薄膜层上，涂布温度为80?140 °C，涂布量为80?400g/m2，涂布完成且在该双组分无溶剂聚氨酯的反应程度进行至30?50%时于该双组分无溶剂聚氨酯涂层外复合一基布，然后在160?165°C的高温炉中继续反应3?5分钟，然后冷却，将所述离型载体去除，获得第二半成品；
[0011 ]步骤3，后加工:于所述第二半成品的TPU薄膜层上进行表面处理，即获得无溶剂环保型聚氨酯复合材料。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述离型载体为离型纸或离型膜，所述基布为非织造布或机织布。
[0013]作为本发明的进一步改进，在所述步骤I中，所述淋膜温度在90?130°C，淋膜量为15?55g/m2。
[0014]作为本发明的进一步改进，在所述步骤2中，所述涂布温度为80?140°C，涂布量为120?200g/m2。
[0015]作为本发明的进一步改进，在所述步骤2中，所述助剂为催化剂和色浆。
[0016]作为本发明的进一步改进，所述无溶剂聚氨酯A组份为低聚物多元醇或多元胺，该无溶剂聚氨酯B组份为二异氰酸酯单体或二异氰酸酯与多元醇的低分子质量预聚体。
[0017]作为本发明的进一步改进，所述供料栗为计量栗。
[0018]本发明的有益效果是:该无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法采用TPU颗粒经螺旋杆挤出机挤出后在离型纸上淋膜形成TPU薄膜层，然后采用无溶剂双组份聚氨酯形成发泡层，再同时复合于基布上，获得无溶剂环保型聚氨酯复合材料，不仅制备过程完全无溶剂，非常环保，且产品的制造成本不高，所获得的复合材料无毒无害，并对人体友好。同时TPU薄膜层的厚度可以根据需要调整，利于后续加工形成花纹图案，制备工艺的可控性很强。
【具体实施方式】
[0019]以下结合实施例，对本发明的较佳实施例作详细说明。但本发明的保护范围不限于下述实施例，即但凡以本发明申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖范围之内。
[0020]实施例1:
[0021]—种无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0022]步骤I，挤出淋膜TPU:将颗粒状的TPU烘干后脱水，投入螺杆挤出机形成熔融状的TPU料后挤出，并由T型淋膜头将该熔融状的TPU料淋膜在离型膜上，淋膜温度在70?140°C，淋膜量为15g/m2，然后冷却，获得淋膜于离型载体上的TPU薄膜层，即第一半成品；
[0023]步骤2，涂布双组分无溶剂聚氨酯发泡层:将质量份数分别为70份的无溶剂聚氨酯A组分、20份的无溶剂聚氨酯B组分以及适量助剂(催化剂和色浆)分别通过供料栗(计量栗)输送至混合器，混合后的双组分无溶剂聚氨酯进入涂布供料系统，然后由该涂布供料系统的涂布头将其涂布于所述第一半成品的TPU薄膜层上，涂布温度为120 °C，涂布量为80g/m2，涂布完成且在该双组分无溶剂聚氨酯的反应程度进行至50%时将该双组分无溶剂聚氨酯涂层外复合一基布，然后在160°C的高温炉中继续反应3分钟，然后冷却，将所述离型载体去除，获得第二半成品；其中，所述无溶剂聚氨酯A组份为低聚物多元醇，无溶剂聚氨酯B组份为二异氰酸酯单体。
[0024]步骤3，后加工:将所述第二半成品的TPU薄膜层上进行压花处理，获得表面带花纹的无溶剂环保型聚氨酯复合材料。
[0025]实施例2:
[0026]—种无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0027]步骤I，挤出淋膜TPU:将颗粒状的TPU烘干后脱水，投入螺杆挤出机形成熔融状的TPU料后挤出，并由T型淋膜头将该熔融状的TPU料淋膜在离型纸上，淋膜温度在70?140°C，淋膜量为35g/m2，然后冷却，获得淋膜于离型载体上的TPU薄膜层，即第一半成品；
[0028]步骤2，涂布双组分无溶剂聚氨酯发泡层:将质量份数分别为80份的无溶剂聚氨酯A组分、60份的无溶剂聚氨酯B组分及适量助剂(催化剂和色浆)分别通过供料栗(计量栗)输送至混合器，混合后的双组分无溶剂聚氨酯进入涂布供料系统，然后由该涂布供料系统的涂布头将其涂布于所述第一半成品的TPU薄膜层上，涂布温度为140 °C，涂布量为200g/m2，涂布完成且在该双组分无溶剂聚氨酯的反应程度进行至30%时将该双组分无溶剂聚氨酯涂层外复合一基布，然后在162°C的高温炉中继续反应4分钟，然后冷却，将所述离型载体去除，获得第二半成品；其中，所述无溶剂聚氨酯A组份为低聚物多元醇，无溶剂聚氨酯B组份为二异氰酸酯与多元醇的低分子质量预聚体。
[0029]步骤3，后加工:将所述第二半成品的TPU薄膜层上进行表面处理(压花或印刷)，获得无溶剂环保型聚氨酯复合材料。
[0030]实施例3:
[0031]—种无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0032]步骤I，挤出淋膜TPU:将颗粒状的TPU烘干后脱水，投入螺杆挤出机形成熔融状的TPU料后挤出，并由T型淋膜头将该熔融状的TPU料淋膜在离型纸上，淋膜温度在70?140°C，淋膜量为50g/m2，然后冷却，获得淋膜于离型载体上的TPU薄膜层，即第一半成品；
[0033]步骤2，涂布双组分无溶剂聚氨酯发泡层:将质量份数分别为50份的无溶剂聚氨酯A组分、40份的无溶剂聚氨酯B组分以及适量的助剂(催化剂和色浆)分别通过供料栗(计量栗)输送至混合器，混合后的双组分无溶剂聚氨酯进入涂布供料系统，然后由该涂布供料系统的涂布头将其涂布于所述第一半成品的THJ薄膜层上，涂布温度为110°C，涂布量为300g/m2，涂布完成且在该双组分无溶剂聚氨酯的反应程度进行至40%时将该双组分无溶剂聚氨酯涂层外复合一基布，然后在165°C的高温炉中继续反应5分钟，然后冷却，将所述离型载体去除，获得第二半成品；其中，所溶剂聚氨酯A组份为低聚物多元醇，无溶剂聚氨酯B组份为二异氰酸酯与多元醇的低分子质量预聚体。
[0034]步骤3，后加工:将所述第二半成品的TPU薄膜层上进行表面处理(压花或印刷)，获得无溶剂环保型聚氨酯复合材料。
【主权项】
1.一种无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I，挤出淋膜TPU:将颗粒状的TPU烘干后脱水，投入螺杆挤出机形成熔融状的TPU料后挤出，并由T型淋膜头将该熔融状的TPU料淋膜在离型载体上，淋膜温度在70?140°C，淋膜量为10?100g/m2，然后冷却，获得淋膜于离型载体上的TPU薄膜层，即第一半成品； 步骤2，涂布双组分无溶剂聚氨酯发泡层:将质量份数分别为50?80份的无溶剂聚氨酯A组分、20?60份的无溶剂聚氨酯B组分以及适量的助剂分别通过供料栗输送至混合器，混合后的双组分无溶剂聚氨酯进入涂布供料系统，然后由该涂布供料系统的涂布头将其涂布于所述第一半成品的TPU薄膜层上，涂布温度为80?140 °C，涂布量为80?400g/m2，涂布完成且在该双组分无溶剂聚氨酯的反应程度进行至30?50%时于该双组分无溶剂聚氨酯涂层外复合一基布，然后在160?165°C的高温炉中继续反应3?5分钟，然后冷却，将所述离型载体去除，获得第二半成品； 步骤3，后加工:于所述第二半成品的TPU薄膜层上进行表面处理，即获得无溶剂环保型聚氨酯复合材料。2.根据权利要求1所述的无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于:所述离型载体为离型纸或离型膜，所述基布为非织造布或机织布。3.根据权利要求1所述的无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于:在所述步骤I中，所述淋膜温度在90?130°C，淋膜量为15?55g/m2。4.根据权利要求1所述的无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于:在所述步骤2中，所述涂布温度为80?140°C，涂布量为120?200g/m2。5.根据权利要求1所述的无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于:在所述步骤2中，所述助剂为催化剂和色浆。6.根据权利要求1所述的无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于:所述无溶剂聚氨酯A组份为低聚物多元醇或多元胺，该无溶剂聚氨酯B组份为二异氰酸酯单体或二异氰酸酯与多元醇的低分子质量预聚体。7.根据权利要求1所述的无溶剂环保型聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于:所述供料栗为计量栗。
【文档编号】D06N3/00GK106049079SQ201610686215
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月19日
【发明人】夏汉忠
【申请人】昆山华富新材料股份有限公司