一種發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革及其制備方法，屬于人造革材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前市場(chǎng)上常用的人造革材料是PU合成革和PVC合成革。但是上述合成革材料在 生產(chǎn)以及使用過(guò)程中會(huì)有氯化物，硫化物，異氰酸酯等有害物質(zhì)排放，危害使用者的健康， 同時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。
[0003] 熱塑性聚氨酯彈性體材料(ITU)具有較寬泛的硬度范圍，優(yōu)異的耐磨性、機(jī)械強(qiáng) 度、耐水、耐油、耐化學(xué)腐蝕、耐霉菌，對(duì)環(huán)境友好，可回收利用等優(yōu)點(diǎn)?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，采用 TPU生產(chǎn)人造革具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004] 專利101021046Α公開(kāi)了一種熱塑性聚氨酯人造革的配方及其制法，該方法采用了 熱塑性聚氨酯彈性體樹(shù)脂作為主料，取代傳統(tǒng)的人造革主料PU或PVC合成皮，使得制作的人 造革具有環(huán)保無(wú)毒，可降解的特性。但是該方法在生產(chǎn)過(guò)程中使用化學(xué)發(fā)泡劑，生產(chǎn)過(guò)程中 不環(huán)保，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量難以控制穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革及其制備方法， 本方法借助超臨界二氧化碳發(fā)泡與擠出流延相結(jié)合的生產(chǎn)工藝，所制備的發(fā)泡熱塑性聚氨 酯人造革產(chǎn)品具有閉孔率高（閉孔率2 90%)，良好的耐磨性，彈性，手感，生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保，產(chǎn) 品質(zhì)量穩(wěn)定，適合工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革的制備 方法，包括：
[0007] 1)將100重量份的熱塑性聚氨酯顆粒Α投入擠出機(jī)中，采用壓延工藝制備面層；
[0008] 2)將纖維布浸漬在固含量為10-40%的水性PU樹(shù)脂中10-30分鐘，取出后在80-100 °c下烘干1-5小時(shí)后，制得底層，
[0009] 其中，上述步驟1)和步驟2)工序不分先后順序；
[0010] 3)將100重量份熱塑性聚氨酯顆粒B，0-5重量份潤(rùn)滑劑，0-10重量份色母?；旌暇?勻后投入第一擠出機(jī)中，控制第一擠出機(jī)的螺桿溫度，得到TPU聚合物熔體，并在第一擠出 機(jī)的末端注入超臨界流體，TPU聚合物熔體和超臨界流體混合1-60秒后，經(jīng)熔體栗加入到第 二擠出機(jī)中，控制第二擠出機(jī)的螺桿溫度，使超臨界流體與TPU聚合物熔體混合均勻，形成 均相體系，均相體系通過(guò)第二擠出機(jī)模頭流延制備發(fā)泡層；
[0011] 4)將面層、發(fā)泡層和底層輸送至貼合機(jī)，在130-20(TC下依次按面層、發(fā)泡層和底 層的順序從上而下進(jìn)行復(fù)合，經(jīng)壓花后得到發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革。
[0012] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0013]進(jìn)一步，在1)中，所述擠出機(jī)的螺桿溫度為120-180°C，優(yōu)選125-175°C，特別優(yōu)選 130-170 °C
[0014] 進(jìn)一步，所述熱塑性聚氨酯顆粒A和熱塑性聚氨酯顆粒B的邵氏硬度分別為50A-85D，優(yōu)選邵氏硬度為55A-85D，特別優(yōu)選邵氏硬度為60A-95A，基于ASTM-D2240測(cè)得;熔體流 動(dòng)速率分別不高于l〇〇g/l〇min，優(yōu)選熔體流動(dòng)速率不高于90g/10min，特別優(yōu)選熔體流動(dòng)速 率不高于80g/10min，其根據(jù)ASTM-1238在200°C施加5kg的重量測(cè)得，其中，熱塑性聚氨酯顆 粒A和熱塑性聚氨酯顆粒B的邵氏硬度，熔體流動(dòng)速率相同或不同。
[0015] 進(jìn)一步，在3)中，所述潤(rùn)滑劑為PE蠟、芥酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、蒙旦蠟中 的一種或幾種的混合物，優(yōu)選為PE蠟。
[0016] 進(jìn)一步，在3)中，所述第一擠出機(jī)的螺桿溫度為150-200 °C。
[0017]進(jìn)一步，在3)中，所述超臨界流體為超臨界二氧化碳，其加入量為熱塑性聚氨酯顆 粒B重量的1-30%，優(yōu)選5-25%，特別優(yōu)選10-20%。
[0018] 進(jìn)一步，在3)中，所述第二擠出機(jī)的螺桿溫度為150-180°C，第二擠出機(jī)的模頭溫 度為130-150°C，模頭壓力為l-10Mpa，模頭處的壓力降速率為l-3MPa/s。
[0019] 本發(fā)明還提供一種上述的制備方法制備的發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革。
[0020] 本發(fā)明使用超臨界二氧化碳作為發(fā)泡劑，由于超臨界二氧化碳具有非常大的擴(kuò)散 系數(shù)和良好的流動(dòng)性，使得超臨界二氧化碳可以很容易的與TPU聚合物熔體形成均相體系， 且超臨界二氧化碳在THJ聚合物熔體中分布均勻，使得最終發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革發(fā)泡 層的泡孔尺寸均勻，閉孔率高，具有良好的彈性。避免了常用的化學(xué)發(fā)泡劑(如AC發(fā)泡劑）由 于活性過(guò)高，發(fā)氣量大導(dǎo)致泡孔尺寸不均勻，氣泡合并、破裂等問(wèn)題。
[0021] 本發(fā)明采用超臨界二氧化碳發(fā)泡與擠出流延相結(jié)合的工藝，通過(guò)控制第二擠出機(jī) 螺桿溫度使THJ聚合物熔體強(qiáng)度增加，避免了由于TPU聚合物熔體強(qiáng)度過(guò)低導(dǎo)致超臨界二氧 化碳"逃逸"形成的破孔等問(wèn)題，所制備的發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革的密度為0.1-0.5g/ cm3,同時(shí)密度可控。另外，超臨界二氧化碳與TPU聚合物熔體在流經(jīng)模頭時(shí)，通過(guò)控制模頭 處的壓力降速率與溫度，使體系迅速達(dá)到熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，促進(jìn)氣泡成核，從而有利于形 成均勻的泡孔結(jié)構(gòu)，同時(shí)泡孔具有高的閉孔率。另外需要指出的是，超臨界二氧化碳與TPU 聚合物熔體在流經(jīng)模頭時(shí)，由于模頭處溫度降低，使得發(fā)泡層表面具有"自結(jié)皮"的結(jié)構(gòu)，采 用本技術(shù)方案所制備的產(chǎn)品具有更加優(yōu)異的耐磨性能。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0023] 1.使用超臨界二氧化碳作為發(fā)泡劑來(lái)代替常用的化學(xué)發(fā)泡劑，利用超臨界二氧化 碳的特性，使得最終發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革發(fā)泡層的泡孔尺寸均勻，并且生產(chǎn)過(guò)程中環(huán) 保。
[0024] 2.采用超臨界二氧化碳發(fā)泡與擠出流延相結(jié)合的工藝，通過(guò)控制模頭處的壓力降 速率與溫度，所制備的產(chǎn)品具有高的閉孔率，更加優(yōu)異的耐磨性能，回彈性與手感，產(chǎn)品的 密度為〇 · 1-0 · 5g/cm3，同時(shí)密度可控。
[0025] 3.與傳統(tǒng)人造革制備工藝相比，本技術(shù)方案生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，適合工 業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為實(shí)施例1制備的發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革的外觀圖；
[0027] 圖2為實(shí)施例1制備的發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革橫截面的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限 定本發(fā)明的范圍。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] (1)將100重量份熱塑性聚氨酯顆粒A在100°C干燥4小時(shí)后投入擠出機(jī)中，擠出機(jī) 螺桿溫度在120_150°C，采用壓延工藝制備面層；
[0031] 其中，熱塑性聚氨酯顆粒A邵氏硬度為50A，熔體流動(dòng)速率為20g/10min，其根據(jù) ASTM-1238在200°C施加5kg的重量測(cè)得；
[0032] (2)將纖維布經(jīng)固含量為10 %的水性PU樹(shù)脂浸漬10分鐘后，在100°C溫度下烘干1 小時(shí)后，制得底層，
[0033] 其中，上述步驟(1)和步驟(2)工序不分先后順序；
[0034] (3)采用高混機(jī)將100重量份熱塑性聚氨酯顆粒B，1重量份PE蠟，1重量份色母?；?合均勻后加入到第一擠出機(jī)中，控制第一擠出機(jī)螺桿溫度為150-165-180-175°C，得到TPU 聚合物熔體，并在第一擠出機(jī)的末端注入1重量份的超臨界二氧化碳;在第一擠出機(jī)中混合 60秒后將TPU聚合物熔體和超臨界二氧化碳經(jīng)熔體栗加入到第二擠出機(jī)中，控制第二擠出 機(jī)的螺桿溫度為170-165-160-155°C，使超臨界流體與TPU聚合物熔體混合均勻，形成均相 體系；將第二擠出機(jī)模頭溫度設(shè)定為150°C，模頭處的壓力為IMpa，模頭處壓力降速率為 IMPa/s，將超臨界二氧化碳與TPU聚合物熔體均相體系通過(guò)第二擠出機(jī)模頭流延制備發(fā)泡 層，其中，熱塑性聚氨酯顆粒B邵氏硬度為50A，熔體流動(dòng)速率為20g/10min，其根據(jù)ASTM-1238在200°C施加5kg的重量測(cè)得；
[0035] (4)將上述制備的面層、發(fā)泡層和底層輸送至貼合機(jī)，在130°C下復(fù)合10分鐘，將復(fù) 合好的制品經(jīng)壓花后，得到發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革。
[0036] 本實(shí)施例所制備的發(fā)泡熱塑性聚氨酯人造革以及截面泡孔情況如圖1與圖2所示。 從圖1可以看出所制備的發(fā)泡熱性聚氨酯人造革表面光滑，無(wú)明顯的缺陷。從圖2可以看出， 截面泡孔尺寸為40-45um，尺寸均勻，閉孔率為93 %。后續(xù)實(shí)施例中所制備的發(fā)泡熱塑性聚 氨酯人造革外觀與截面泡孔情況與實(shí)施例1類似，不再一一提供。本實(shí)施例所制備的發(fā)泡熱 塑性聚氨酯人造革的性能情況參見(jiàn)表1所示。
[0037] 實(shí)施例2
[0038] (1)將