PVC人造革用有机硅改性水性聚氨酯涂饰剂的合成和性能研究
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摘 要：随着我国经济和社会的发展，PVC（聚氯乙烯）人造革在工业生产和日常生活中得到较为普遍的使用，目前PVC人造革印刷使用大量有机溶剂，对环境和人类健康带来一定影响。本文通过将自制的有机硅改性水性聚氨酯与普通水性聚氨酯做性能对比，结果表明经过有机硅改性后，可降低水性聚氨酯的表面张力使其与PVC人造革能够较好的结合，改善流平性、粘附力、耐酒精擦拭等性能。
关键词：有机硅改性;水性聚氨酯;涂饰剂;人造革;性能
PVC人造革是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入增塑剂和其它添加剂，以针织布、机织布及非织造布为底基的经压延或涂覆等工艺制成，并在人造革表面进行花纹、印刷和触感等性能后整理而形成的一种复合材料。水性聚氨酯以水代替溶剂做为分散介质的新型聚氨酯体系，具有易成膜、力学性能好、稳定性好、耐溶剂、环保无污染等优点。[1]
1 有机硅改性水性聚氨酯合成试验
將聚醚多元醇、二羟甲基丙酸（DMPA）、羟基硅氧烷在120℃的真空干燥箱中干燥2h后，放入干燥器内备用。将经脱水的聚醚多元醇、羟基硅氧烷、异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）及催化剂二月桂酸二丁基锡加入装有电动搅拌器的三口烧瓶，升温至80℃，保温反应2h后，加入DMPA反应2h。反应过程中可加入少量丙酮以调节体系的粘度。将上述的PU预聚体降至一定温度后，加入与DMPA等物质的量的三乙胺，中和PU 预聚体。
2 有机硅改性水性聚氨酯与普通水性聚氨酯用于PVC人造革表面涂饰的性能对比测试
2.1 稳定性
按GB/T6753.3-1986测定水性聚氨酯乳液的储存稳定性。采用离心机转速3000r/min保持15min的沉降后无沉淀，可确认该样品至少可满足6个月以上的储存稳定期。
2.2 施工性
使用12#涂饰棒将水性聚氨酯均匀涂布在PVC人造革表面，涂饰量湿膜25-30克/平方米、干膜7.5-9克/平方米，在110℃鼓风烘箱干燥1分钟取出。表面光泽均匀、涂层无收缩等异常问题，可确认施工性良好。
2.3 粘附性和耐低温性
将涂层固化后的人造革按测试方法QB/T 2714-2005，常温曲折3万次表面无明显变化，表明涂层与PVC人造革的粘附性达标;低温-10℃曲折3万次表面无明显变化，表明涂层耐低温性达标。
2.4 耐水解性
将涂层固化后的人造革参照标准：QB/T4671-2014《人造革合成革试验方法 耐水解的测定》，将样板放置到设定温度（70±1）℃，湿度95±3）%的试验箱中，放置21天。
2.5 抗UV性
将涂层固化后的人造革制成标准样板，用QUV照射100小时，光源选用UVA340，对比未照射样板，判定标准参照GB/T250-2008《纺织品 色牢度试验 评定变色用灰色样卡》，颜色变化应优于4级。
2.6 耐摩擦色牢度
按照水性聚氨酯：水性色浆=100∶1的比例，以300转/分钟搅拌5分钟配成有色涂饰剂。使用12#涂饰棒均匀涂布在PVC人造革表面，涂饰量湿膜25-30克/平方米、干膜7.5-9克/平方米，在110℃鼓风烘箱干燥1分钟取出、冷却，常温放置24小时。
3 测试结果和分析
3.1 稳定性和施工性
自制有机硅改性水性聚氨酯经15分钟离心沉降测试无沉淀，表明储存稳定性达标。其涂饰层表面光泽均匀、涂层无收缩等异常问题，表明其施工性达标。
普通水性聚氨酯经15分钟离心沉降测试无沉淀，表明储存稳定性达标。其涂饰层出现收缩、漏出大小不一圆洞，表明其施工性差，需要加入2-3%的流平剂涂饰层才能达到表面光泽均匀、无收缩标准。
3.2 粘附性和耐低温性
自制有机硅改性水性聚氨酯常温和低温曲折后表面无明显变化，表明涂层与PVC人造革的粘附性和低温性均达标。
普通水性聚氨酯常温曲折3万次表面出现裂纹、低温曲折1万次即出现涂层与聚氯乙烯革分离现象，表明粘附性和低温性均较差。
普通水性聚氨酯加入1-2%活性较强的异氰酸酯类常温固化剂，再测试常温曲折3万次表面无明显变化，表明粘附性达标;但低温曲折3万次表面出现裂纹，说明交联程度高、涂层脆、耐低温性一般。
3.3 抗UV性
普通芳香族水性聚氨酯涂层经过QUV测试后颜色变化大、在2.5级以下;普通脂肪族水性聚氨酯涂层经过QUV测试后颜色变化仅达到3.5级，也达不到4级以上标准。
3.4 耐酒精擦拭
自制有机硅改性水性聚氨酯干湿擦、耐酒精、耐汽油擦拭均达到4级以上，表明耐擦拭达标，可以满足日常使用含酒精类清洁剂外观清洁的要求。
普通水性聚氨酯干湿擦测试达标，酒精、汽油均将涂层擦掉。
普通水性聚氨酯加入1-2%异氰酸酯使涂层交联固化的样板，干湿擦、耐酒精、耐汽油擦拭达标。
4 结论
综上所述，有机硅改性水性聚氨酯涂饰剂与PVC人造革结合良好，可极大改善涂饰剂的流平性、粘附力，使水性聚氨酯在PVC人造革的推广使用有了良好的基础。采用有机硅改性的聚氨酯反应基团已经被封闭，其耐光照、耐酒精擦拭等性能均能达到日常使用的要求，目前有机硅改性水性聚氨酯涂饰剂已在PVC人造革行业逐步推广使用，对环保和健康事业有积极意义。
参考文献：
[1]Noble K L.Waterborne polyurethanes[J].Progress in OrganicCoatings，1997，32：131-136.
[2]陈家华.皮化材料专题讨论——国产聚氨酯涂饰剂现状及发展前景[J].中国皮革，2000，29（17）：3-5.
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