有机硅改性无溶剂聚氨酯树脂在合成革中的应用-王海峰

楠木

通过双组分浇注工艺制备出一系列的无溶剂聚氨酯合成革，探讨了异氰酸酯组分（B 组分）-NCO 质量分数、异氰酸酯指数（r 值）、软段类型及有机硅改性对合成革性能的影响。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）谱图表明，有机硅多元醇（OF-OH-702E）与异氰酸酯充分反应接入聚氨酯链段，动态热机械分析(DMA)表明，双组分聚氨酯通过 OF-OH-702E 改性后玻璃化转变温度（Tg）从 -26.4℃下降至-40.35℃。实验数据表明，B 组分中的软段聚碳酸酯二元醇（PCDL-2000）与 OF-OH-702E 质量比为 90/10，-NCO 质量分数为 16wt%时，与聚四氢呋喃二元醇 （PTMG-2000） 型 A 组分按照 r 值为 1.05 反应产物综合性能最佳，制备出的无溶剂合成革剥离强度达 110N/cm3， Taber H-22 1000g 耐磨 1620 转，-20℃ 8.7 万次耐折牢度，70℃ 95RH%恒温恒湿测试 10 周剥离强度保留率为 85.2%，满足运动鞋用合成革标准。
聚氨酯合成革具有优异的强度、耐磨、耐折牢、手感及类似天然皮革的外观等特征，广泛应用于沙发家具、服装、鞋材、汽车等领域[1-3]。传统型聚氨酯合成革是以甲苯、丁酮及 N，N- 二甲基甲酰胺（DMF）等为溶剂的聚氨酯树脂加工制得，但这些溶剂具有毒副作用，生态环保性差，且易引发火灾等事故[4-6]。无溶剂双组份聚氨酯合成革技术是利用低压浇注机与合成革生产工艺相结合开发出的全新制造合成革的方法[7]。先分别制备出粘度较低的 A、B 组分预聚体，再通过浇注机按照一定比例高速搅拌后涂覆在离型纸上反应成型[8]。此过程不含任何有机溶剂，且反应放热，能耗低，制造出的无溶剂聚氨酯合成革的力学性能可与溶剂型聚氨酯相媲美，但是不足之处在于低温性能偏差，需要进一步改进。有机硅树脂具有良好的拒水、耐高温、低表面能、低玻璃化转变温度等特性，已广泛应用于聚氨酯树脂的改性[9-12]。端羟基有机硅与异氰酸酯反应嵌入聚氨酯链段，制备的聚氨酯合成革具有低温柔顺性好、耐水解且手感柔滑等特点。但截至目前，鲜有应用于合成革方面的有机硅改性无溶剂双组分聚氨酯的报道。本文通过有机硅改性无溶剂双组分聚氨酯，制备出环保型无溶剂聚氨酯合成革，综合评估了 B 组分 -NCO含量、r 值、软段类型及有机硅改性等对合成革剥离强度、耐磨性能、耐寒性能、耐水解性能等方面的影响。