一种面层低表面张力聚氨酯树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种面层低表面张力聚氨酯树脂及其制备方法和应用，本发明专利技术首先通过二异氰酸酯与多元醇化合物、多元醇扩链剂反应制备低分子量预聚体，然后向低分子量预聚体中加入有机硅改性剂进行嵌段反应，生成改性预聚体；最后经过扩链反应得到最终产物。本发明专利技术通过使用有机硅改性剂并调整其加入顺序，先生成低分子量预聚体后再加入有机硅改性剂进行反应，此时有机硅改性剂与分子量较大、链较长的聚氨酯预聚体反应，并非直接与小分子二苯基甲烷二异酸酯反应，降低了有机硅在大分子链段中的聚集密度，提高了有机硅在体系中的相容性，从而降低聚氨酯的表面张力，降低聚氨酯对离型纸的附着力，解决普通聚氨酯材料在离型纸上难剥离的问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种面层低表面张力聚氨酯树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于合成革加工领域，具体涉及一种面层低表面张力聚氨酯树脂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着人们生活水平日益提高，人们对合成革制品的要求越来越高，不仅需要其具有良好的耐磨和耐水解性，同时还对其外观、手感、触感提出了更高的要求。近年来，绒面肤感类型的运动鞋革备受下游市场客户欢迎。这一趋势必然对面层用聚氨酯材料提出了新的要求，不仅要满足高耐寒，耐水解的要求，同时要适应绒面肤感离型纸的工艺要求。绒面肤感离型纸，由于其表面纹理不规则等特殊的结构导致表面积较大，但普通面层用聚氨酯由于表面张力较大，具有局部收缩的趋势，在离型纸表面纹路里流平铺展不充分，易导致收缩孔洞的瑕疵，产品等级品率不高；另外，聚氨酯材料表面张力大，导致和离型纸之间的表面作用力强，脱模力大，降低离型纸的使用寿命，提高了合成革的加工成本，最终导致运动鞋革成本上升。为解决以上问题，目前采用较多的是后添加有机硅流平剂和脱模剂，但后添加用量的准确性问题，以及助剂和聚氨酯浆料的相容性不佳问题，易析出导致革面泛白问题，在纸面残留问题等等都需要解决。

技术实现思路

[0003]为解决以上后添加出现的一系列问题，本专利技术的目的是研究一款运动鞋革用面层低表明张力聚氨酯树脂，选用合适官能度的有机硅油和聚醚聚酯多元醇共聚反应，从源头上降低聚氨酯的表面张力，解决普通聚氨酯材料在绒面肤感离型纸上使用时出现的一系列问题，提高绒面肤感类型运动鞋革的品质，优化成本。同行业研究最多的是采用两官羟基硅油(具有两个羟基的硅油)和聚酯聚醚共聚反应，本研究花了大量时间研究反应型硅油，包括两官羟基硅油和两官胺基硅油，发现存在以下问题：一是两官羟基硅油较聚酯聚醚聚碳酸酯多元醇，反应活性有待提高，存在小分子游离，必然存在析出的隐患；二是两官胺基硅油，其优势在于较聚酯聚醚聚碳酸酯多元醇反应性强，无游离硅油单体存在；其不足在于目前市场上供选择的胺基硅油品种有限，胺基硅油的大规模量产还有待提高技术水平，稳定供应有风险。另外，胺基硅油与异氰酸酯反应速度过快，较易出现暴聚，泛白，不溶等异常，因此胺基硅油的添加量难以按需求提高，只能在一定量范围内使用，对合成工艺也提出了挑战，无法按普通合成工艺合成。本研究采用有机硅改性剂与聚酯聚醚多元醇共聚反应，反应活性较高，且易控制，添加量可调范围大，合成的聚氨酯材料表面张力低，适宜于绒面肤感离型纸的使用，提高了绒面肤感类运动鞋革的整体水平和市场竞争力。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0005]一种面层低表面张力聚氨酯树脂按质量份计，包含以下原料：二异氰酸酯40
‑
60份、多元醇化合物60
‑
80份、有机硅改性剂60
‑
80份、二元醇扩链剂8
‑
10份、催化剂0.02
‑
0.1份、溶剂500
‑
700份；其制备方法包括以下步骤：
[0006](1)将干燥的多元醇化合物、二异氰酸酯总质量80
‑
90％的二异氰酸酯、多元醇扩链剂、溶剂总质量10
‑
15％的溶剂放于反应容器中，混合均匀后进行预聚反应，生成低分子量预聚体；
[0007](2)采用溶剂总量的15～20％的溶剂稀释低分子量预聚体，搅拌均匀后，加入有机硅改性剂进行嵌段反应，生成改性预聚体；
[0008](3)向改性预聚体中加入二异氰酸酯总质量9
‑
12％的二异氰酸酯，在60
‑
80℃反应10
‑
30分钟，再加入催化剂反应20
‑
40分钟；
[0009](4)向步骤(3)的反应产物中加入剩余的二异氰酸酯和剩余的溶剂，在60
‑
80℃温度中进行扩链反应，当体系固含量达到24
‑
27％，粘度达到20
‑
50Pa.s/25℃时，停止扩链反应，降温至常温，即得到最终产物。
[0010]作为优选的技术方案，步骤(1)中，所述多元醇化合物为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的至少一种；所述多元醇化合物的平均分子量为1000
‑
3000，官能度为2；所述预聚反应的温度为60
‑
80℃，时间为50
‑
70分钟；所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯；所述多元醇扩链剂为乙二醇、1,4
‑
丁二醇中的至少一种；所述溶剂为二甲基甲酰胺、丁酮、碳酸二甲酯中的至少一种。
[0011]作为优选的技术方案，步骤(2)中，所述嵌段反应的温度为60
‑
80℃，时间为50
‑
70分钟；所述有机硅改性剂为含有两官和多官羟基硅油的混合物；平均分子量为400
‑
6000。
[0012]作为优选的技术方案，步骤(3)中，所述催化剂为有机铋催化剂。
[0013]作为优选的技术方案，步骤(4)中，所述剩余的二异氰酸酯和剩余的溶剂分多批交替加入至反应容器中，每批投料时间间隔为40
‑
60分钟。
[0014]作为优选的技术方案，所述的多元醇化合物、二异氰酸酯、扩链剂、有机硅改性剂、溶剂的含水率均小于500ppm。
[0015]本专利技术的另一个目的是提供通过上述方法制得的面层低表面张力聚氨酯树脂，该树脂在绒面肤感类运动鞋革中具有很好的应用前景。
[0016]与现有技术相比，本专利技术有益效果体现在：
[0017](1)本专利技术通过二异氰酸酯与多元醇化合物，小分子扩链剂反应制备低分子量预聚体，然后向低分子量预聚体中加入有机硅改性剂，制备得到性能优异的产品。一方面，较两官羟基硅油相比，本申请使用的有机硅改性剂中因含有多官能度的羟基硅油，所以其反应活性更高，能显著提高有机硅的接枝率，使有机硅与聚氨酯链段相容性更高，使用量可以大大提高，在较高添加量下易控制分子链的增长；另一方面，调整有机硅改性剂的加入顺序，先将多元醇化合物、小分子扩链剂、异氰酸酯进行反应生成聚氨酯预聚体，再加入有机硅改性剂反应，此时有机硅与分子量较大、链较长的聚氨酯预聚体反应，并非直接与小分子二苯基甲烷二异酸酯反应，降低了有机硅在大分子链段中的聚集密度，提高了有机硅在体系中的相容性。
[0018](2)本专利技术树脂主要用于绒面肤感类型的运动鞋革产品，有机硅改性剂用量高，由于极性低，分子间作用力小，从源头上降低了聚氨酯的表面张力，降低了聚氨酯皮膜和离型纸之间的剥离力，解决了普通聚氨酯膜在绒面肤感离型纸上难剥离的问题。
具体实施方式
[0019]下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。
[0020]下述实施例中所用的产品/设备的型号以及生产厂家如下：
[0021]聚酯多元醇型号为SP
‑
206，生产厂家为合肥安利聚氨酯新材料有限公司，
[0022]聚醚多元醇型号为PTMG
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面层低表面张力聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将干燥的多元醇化合物、二异氰酸酯总质量80
‑
90％的二异氰酸酯、二元醇扩链剂、溶剂总质量10
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15％的溶剂放于反应容器中，混合均匀后进行预聚反应，生成低分子量预聚体；(2)采用溶剂总量的15～20％的溶剂稀释低分子量预聚体，搅拌均匀后，加入有机硅改性剂进行嵌段反应，生成改性预聚体；所述有机硅改性剂为含有两官和多官羟基硅油的混合物；(3)向改性预聚体中加入二异氰酸酯总质量9
‑
12％的二异氰酸酯，在60
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80℃反应10
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30分钟，再加入催化剂反应20
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40分钟；(4)向步骤(3)的反应产物中加入剩余的二异氰酸酯和剩余的溶剂，在60
‑
80℃温度中进行扩链反应，当体系固含量达到24
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27％，粘度达到20
‑
50Pa.s/25℃时，停止扩链反应，降温至常温，即得到最终产物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述多元醇化合物为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的至少一种；所述多元醇化合物的官能度为2；所述预聚反应的温度为60
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80℃，时间为50
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70分钟。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：田海英，李震，武春余，邵鸣宇，王振强，汪青山，沈晓军，
申请(专利权)人：合肥安利聚氨酯新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：