制备不同配方的聚氨酯树脂在皮革制品中的应用性能评价.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 12 日 作者简介：陈鸿飞(1965)，男，汉族，江苏南通人，本科，南通万顺化工科技有限公司总经理，主要工作为负责公司的全面管理。-13-制备不同配方的聚氨酯树脂在皮革制品中的应用性能评价 陈鸿飞 薛琳矞 南通万顺化工科技有限公司，江苏 南通 226407 摘要：摘要：本文旨在评价不同配方的聚氨酯树脂在皮革制品中的应用性能。通过对不同配方的聚氨酯树脂进行制备，并对其物理性能、机械性能和耐久性进行测试和评估。研究结果表明，聚氨酯树脂的配方对于皮革制品的性能具有重要影响，适当的配方可以提高皮革制品的强度、耐磨性和柔软性。环保和可持续发展也应成为聚氨酯树脂应用的重要考虑因素。通过本文的研究，可以为皮革制品的材料选择和工艺改进提供理论指导和实践参考。关键词：关键词：聚氨酯树脂；皮革制品；应用性能；配方；评价 中图分类号：中图分类号：TS565 0 引言 聚氨酯树脂，这是种合成材料，常用于皮革制品的制造。这略有不同的配方，却在皮革制品的物理、机械性能，乃至耐久度上，具有重大影响。本文探讨，制备不同配方的聚氨酯树脂，进而测量其特性，以期对其应用性能作出评估。由实验结果得出的解读，或能指引皮革制品材料的挑选及其工艺的进步。1 不同配方的聚氨酯树脂制备方法 1.1 聚氨酯树脂的概述和特性 1.1.1 聚氨酯树脂的结构和性质 聚氨酯树脂的结构复杂，其性能可以通过调整结构来实现。例如，改变聚氨酯链中的弹性段和硬质段的长度和比例，可以改变聚氨酯树脂的硬度、强度和弯曲模量等物理性能。此外，合成的原材料对 PU 树脂的性质也有一定的影响。常见的原材料有多元醇、异腈等。该多元醇可以是线性的或者是分支的，但是该异腈的结构是两个异氰基。本文介绍了一种新型的聚氨酯合成方法，即用多元醇和异腈共聚生成大分子链段。在聚氨酯树脂的合成过程中还可以添加交联剂，以增强聚氨酯树脂的耐磨性、耐化学腐蚀性和耐高温性。交联剂可以促使聚合物分子之间形成交联结构，提高材料的综合性能。由于 PU 树脂分子中同时存在酯键和醚键，因此它们的使用性质不同。由于酯键的存在，使其在高温、有机介质中表现出良好的耐高温、耐溶剂性。而醚键能赋予 PU 树脂更高的柔性与回弹力，因此适合在橡胶、油漆等行业使用。此外，聚氨酯树脂的结构中还可能存在其他官能团，如羟基、胺基等。这些官能团使得聚氨酯树脂具有一定的反应性，可以与其他物质发生化学反应，实现更多的应用功能。例如，添加含有双官能团的交联剂可以实现聚氨酯树脂的交联反应，提高其强度和耐久性。1.1.2 聚氨酯树脂在皮革制品中的应用 聚氨酯树脂在合成皮革制品中的应用主要分为两个方面：表面涂层和背衬层。聚氨酯树脂是涂在纺织品上的一层表面涂料，就像皮革一样的感觉。根据聚氨酯树脂的制作方法和施涂技术，不同的效果就能出来，亮的、暗的、与真皮质地相似的等等。聚氨酯树脂能抵抗磨损也能防化学腐蚀，这就让合成皮革的表皮更坚韧漂亮。聚氨酯树脂柔软度很高，是合成皮革折叠起来用着舒服的因素。底层是在织物的背部涂布氨基甲酸乙酯树脂，作为人造革的支持层。以 PU 为基材，可提高人造革的组织稳定性及耐久性。另外，该涂层还具有良好的耐湿性，延长了人造革在湿润条件下的使用年限。另外，底布的柔软度对人造革的抗折、抗拉等性能也有一定的帮助。中国科技期刊数据库 工业 A-14-除了在合成皮革制品中的应用，聚氨酯树脂还常被用作鞋底材料。聚氨酯树脂具有较高的抗压强度和耐磨性，使得鞋底具备了良好的缓冲性和耐久性。同时，聚氨酯树脂的柔韧性也有助于提高鞋底的舒适性和灵活性。另外，PU 树脂还广泛应用于箱包、鞋革、服装革和沙发革等产品的涂料。该涂料可提高以上产品的抗磨损、抗划伤性能，延长其使用年限。它还具备了一定的耐水性，可以防止制品受到湿气的侵蚀。1.2 不同配方的聚氨酯树脂制备方法 1.2.1 原料选择和配比设计 聚氨酯树脂的制备需要选择适当的原料，并根据所需的性能确定配比。常用的原料包括异氰酸酯、多元醇等，可以根据不同的应用要求选择不同的原料和配比。聚氨酯树脂的原料选择和配比设计是制备过程中至关重要的步骤。不同的原料和配比会对产品的性能、成本、生产过程等方面产生影响。产品性能受原料选择的影响较大。聚氨酯树脂的好坏取决于原料种类，分子量，取代基结构等。充当主角的异氰酸酯，反应活性高，耐化学性胜。多元醇则能调节树脂的硬软性能。或许该加入填料，增塑剂等，更能提升产品性能。配方的优化对提高生产效率、降低生产成本具有十分重要的意义。结果表明，在制备过程中，随着用量的增加，材料的密度、相对分子质量和交联度都发生了变化。在实际生产中，要综合考虑产品的性能，成本及生产过程，选择最佳的混合比例。在工程实践中，经常要通过大量的实验来决定最优配合比，以确保产品的品质与效率。原料选择和配比设计也会影响到生产过程的稳定性和成本效益。合理的原料选择和配比设计能够使聚氨酯树脂的反应速率、时间、温度等参数得到控制，从而提高生产效率和产品质量。此外，不同的原料和配比也会对生产成本产生影响，因此需要在性能和成本之间做出平衡。1.2.2 制备工艺和条件控制 聚氨酯树脂的制备工艺通常包括原料混合、反应、终止反应、调整固含等步骤。在制备过程中，需要控制反应温度、反应时间和混合速度等条件，以确保反应的完整性和产物的质量。总之，PU 是一类非常重要的聚合物，通过改变其配比可以得到各种性质的制品。选用适当的原材料及比例，严格掌握生产过程及操作条件，就能得到理想的 PU 树脂制品。这将有助于更好地适应各种行业的需要，尤其是在制革方面。1.2.3 制备工艺的控制和调整 对合成过程进行调控是合成 PU 树脂质量的关键环节。在合成中，对反应温度、时间及反应物摩尔比等条件进行了适当的调控，得到了较为理想的结果。在合成 PU 树脂过程中，选择合适的反应温度十分关键。过高或过低均会使聚烯烃中的副反应增多，对其使用性质造成不利的影响。为此，必须精确调控合成过程的温度，使之处于优化区间。在合成 PU 树脂过程中，反应时间也是一个重要的影响因素。反应时间太长或太短，均不利于 PU 的质量。所以，在制备过程中，必须经过大量的实验，找到最佳的工艺条件，才能保证产品性能的稳定性。在生产过程中，合理地选用摩尔比是很有意义的。如果摩尔配比不当，则易造成原料过量或过量，进而对反应产生不利的后果。适当的摩尔比率可以保证足够地利用反应物，而没有废物产生。综上所述，精细化控制反应温度、反应时间和反应摩尔比例等因素，是聚氨酯树脂生产过程中需要注意的重要环节，只有这样才能制备出具有稳定性质的优质聚氨酯树脂产品。2 不同配方聚氨酯树脂的应用性能评价 2.1 物理性能评价 2.1.1 密度、吸水性和渗透性的测试 在 PU 的物性指标中，密度是一项非常关键的指标，它可以用称重法或浮量法来测定。对于 PU 树脂来说，吸水率和透气性是衡量其性能的两个主要指标。吸附试验有助于测定 PU 的耐水能力，是制造皮革产品、涂料和胶粘剂时所必需的。渗透率试验是评价其保温、抗化学侵蚀能力的重要手段，同时也是对其在实际工程中的使用所必需的。2.1.2 彩色度和光泽度的评估 在使用过程中，对产品的颜色及光泽要求很高，所以对其颜色及光泽的评价十分关键。在此基础上，利用光谱机对样本进行颜色检测，评价该样本在可见中国科技期刊数据库 工业 A-15-光区的颜色改变情况；利用光度仪测定试样的光泽度，并对 PU 树脂的光洁度、反射率等指标进行了分析。2.2 机械性能评价 2.2.1 抗拉强度和断裂伸长率的测定 聚氨酯树脂的机械性能要考虑两项要素，是抗拉强度和断裂伸长率。我们用万能试验机这类设备来测。抗拉强度可以供我们参考对于聚氨酯树脂而言，它受力时的强度和坚定程度。断裂伸长率则关于它的伸展和耐久能力。对于制皮革、合成皮革和鞋底的行当，这两项指标的重要性不言而喻。2.2.2 耐磨性和耐撕裂性的评估 在聚氨酯树脂机械性能，耐磨性与耐撕裂性占有主要位置。耐磨性，通过摩擦系数测定仪评估其稳定性和耐用性，是材料在受摩擦与磨损时的保证。耐撕裂性，通过扯断强度测试机测定其抗拉和卡纸性能，是对鞋底、箱包、皮革制品等工艺的重要衡量。2.2.3 耐寒耐曲折的测试 对聚氨酯树脂制成的箱包、鞋、服装等皮革制品进行耐寒程度及最大折叠次数的测试，以此了解被测试对象在不同地区的适应情况。2.3 耐久性评价 2.3.1 抗氧化性能和耐候性的测试 采用热氧老化试验、氙气老化试验等方法，对其进行了老化试验。抗氧化是评价其耐高温、抗氧化、耐老化、耐老化的主要因素，也是评价其在汽车内饰、户外家具、建材等方面的关键技术。2.3.2 耐化学品和耐磨损性的分析 在对 PU 树脂进行耐腐蚀性能评定时，还应考虑到其抗化学腐蚀性能及抗磨耗性能。耐蚀是评价其在不同环境下的耐腐蚀性，耐磨是评价其耐磨及耐磨的重要指标，在涂料、胶粘剂、人造革等方面有着重要的应用。2.3.3 耐水解测试 通过碱性溶液浸泡的方法来测试聚氨酯树脂的耐水程度，从而大致判断该产品的保持期。3 聚氨酯树脂配方优化与应用展望 3.1 配方优化策略 3.1.1 添加剂和填充剂的选择与调整 聚氨酯树脂的性能可以通过添加剂和填充剂进行调整和优化。添加剂可以改善聚氨酯树脂的加工性能、稳定性和使用寿命，例如，增效剂可以提高材料的热稳定性和机械性能，抗氧化剂可以提高材料的耐久性和抗老化性能，填充剂可以调节聚氨酯树脂的硬度、强度和耐磨性。例如，纤维素纤维可以增加材料的强度和刚度，陶瓷颗粒可以提高材料的耐磨性。3.1.2 工艺改进和条件优化 聚氨酯树脂的制备工艺对最终产品的性能具有重要影响。工艺改进和条件优化可以帮助提高聚氨酯树脂的成型效率和质量稳定性，例如，调整反应温度和时间可以控制树脂的分子结构和交联程度，优化混炼工艺可以提高树脂的分散性和流动性，改进后处理工艺可以增强材料的表面光泽和附着力。3.2 应用展望与发展趋势 3.2.1 新型聚氨酯树脂的研发与应用 随着科学技术的不断进步，新型聚氨酯树脂的研发和应用正呈现出广阔的发展前景。例如，水性聚氨酯树脂具有环保、低溶剂和易操作等优点，逐渐取代传统有机溶剂型聚氨酯树脂在涂料、胶黏剂和弹性体等领域的应用。同时，通过改变聚氨酯树脂的化学结构和分子设计，开发出具有特殊功能和性能的聚氨酯树脂，如形状记忆聚氨酯、自愈合聚氨酯和导电聚氨酯等，将在智能材料、医疗器械和电子器件等领域展示出巨大的潜力。3.2.2 环保与可持续发展的考虑 环境保护与可持续发展已经是 PU 树脂制造与使用的主要考量。由于聚氨酯树脂制备工艺存在着大量的有机溶剂挥发、污水等有害物质，故发展绿色合成技术、水性聚氨酯树脂及可循环利用材料是降低环保问题的有效途径。另外，对废旧 PU 产品进行再循环再利用，提倡可生物降解性聚氨酯的应用，也将成为一种可持续发展的一条重要道路。通过对不同配方的聚氨酯树脂在皮革制品中应用性能的评价，本文得出以下结论：对皮革制品来说，聚氨酯树脂的配方决定了它们的好坏。有了好的配方，皮革就能力强、耐磨且柔嫩。未来的研究中，我们要更深入的研究这个配方，还要寻找新的聚氨酯树脂，比如可以添些涂鸦树脂、不用溶剂的树脂。而且，我们也得考虑到环保和可长久持续发展的问题。这篇文章的研究，相信能给挑选皮革制品的材料和改善工艺中国科技期刊数据库 工业 A-16-提供一些理论和实践的帮助。参考文献 1牛杰峰,梁晓光,韦永继.皮革涂层用聚氨酯树脂的合成J.化学推进剂与高分子材料,2014,12(03):33-35.2牛杰峰,唐亚夫,梁晓光等.皮革涂层用聚氨酯树脂的合成C/中国聚氨酯工业协会.中国聚氨酯工业协会第十六次年会论文集.中国聚氨酯工业协会第十六次年会论文集,2012:458-462.3尹力力,杨文堂,樊丽辉等.有机硅改性聚氨酯树脂皮革涂饰剂 SPU-01J.皮革与化工,2010,27(04):29-32.4 息 锁 柱,钟 超 生,邓 慕 建 等.聚 酯 二 元 醇 对 湿 法 皮 革 用 聚 氨 酯 树 脂 的 影 响 J.涂 料 技 术 与 文摘,2017,38(08):50-53.5陈召艳.水性聚氨酯在超纤合成革干法生产中的应用研究J.齐鲁工业大学,2015(1):5-9.