不同填料體系對(duì)無溶劑聚氨酯合成革性能的影響

邢高瞻，沈宏武，張 彪

（安徽安利材料科技股份有限公司，安徽合肥230093）

在合成革領(lǐng)域，適當(dāng)添加低價(jià)填料，不但可以降低成本，還能調(diào)整發(fā)泡層的微孔結(jié)構(gòu)。填料以細(xì)小顆粒的形態(tài)分散在發(fā)泡層體系中，為聚氨酯分子的凝聚提供了成核點(diǎn)，可以提高樹脂的凝固速度{1]，賦予合成革特殊的功能性。

無溶劑聚氨酯因其綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，目前逐漸替代溶劑型聚氨酯[2]。我國近年在無溶劑聚氨酯樹脂的研究與應(yīng)用投入很大，并且也獲得一定的突破，但是無溶劑聚氨酯在合成革上的應(yīng)用研究還比較滯后，無溶劑聚氨酯適用填料的報(bào)道更是少之又少。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，由于填料通常是影響泡孔結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素之一，而泡孔結(jié)構(gòu)直接影響了產(chǎn)品的各項(xiàng)應(yīng)用性能。因此系統(tǒng)深入地研究填料對(duì)無溶劑聚氨酯合成革性能的影響，對(duì)于無溶劑聚氨酯合成革的生產(chǎn)以及填料的開發(fā)都有非常重要的意義[3]。本文主要考查了幾類常用填料體系對(duì)無溶劑聚氨酯合成革性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

聚醚多元醇，AL-2015A，合肥安利聚氨酯新材料有限公司；芳香族異氰酸酯，AL-4512B，合肥安利聚氨酯新材料有限公司；催化劑NX-1556；輕質(zhì)碳酸鈣，工業(yè)品，杭州永潤環(huán)保材料有限公司；硅藻土，工業(yè)級(jí)，安陽市助劑廠；改性木質(zhì)素，工業(yè)品，安陽市助劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

機(jī)械攪拌器；輥涂小試機(jī)；烘箱；立式顯微鏡；柔軟度測(cè)試儀；耐黃變測(cè)試箱；拉力機(jī)等。

1.3 無溶劑聚氨酯合成革的制備

將基布放于120℃烘箱預(yù)烘10 min，再冷卻至常溫。

按照給定配方在聚醚多元醇中添加0.05% 催化劑得到無溶劑A 料，將所得A 料平均分成5 份（每份100 g），每份A 料分別添加不同填料體系，添加量如表1。

表1 不同配方編號(hào)

分別將配制好的1～7 號(hào)A 料在機(jī)械攪拌器下高速攪拌，充分?jǐn)噭颉＠幂佂啃≡嚈C(jī)在預(yù)先設(shè)置的離型紙上涂覆白色干法面層，將1 號(hào)A 料與B 料AL-4512B 按照給定比例混合攪拌，并涂覆在上述涂有干法面層的離型紙上，烘至半干后于層壓輥處與基布貼合，最后置于130℃烘箱熟化10 min，得到#1 合成革樣品。再將2～7號(hào)A 料按上述方式重復(fù)操作（干法面層同上），最后得到#2～7 合成革樣品。

1.4 分析與測(cè)試

1.4.1 A 料穩(wěn)定性測(cè)試

分別將配制好的1～7 號(hào)A 料與不同填料體系混合攪拌后，室溫下貯存，觀察分層及沉淀所需時(shí)間。

1.4.2 厚度、柔軟度和黃變比較

將#1～7 合成革樣品分別裁成10 cm×10 cm 樣品，利用測(cè)厚儀、柔軟度測(cè)試儀分別測(cè)定5 處厚度，記錄平均值。黃變測(cè)試根據(jù)QB/T 4672-2014《人造革合成革實(shí)驗(yàn)方法耐黃變的測(cè)定》所規(guī)定的B 法（紫外燈管法，30 W*3 h），根據(jù)電腦比色儀判定紫外燈照射前后的色差ΔE 值，ΔE 值越小，耐黃變性能越好。

1.4.3 物理機(jī)械性能對(duì)比

按文獻(xiàn)[4]所示方法對(duì)#1～7 合成革樣品的拉斷強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)樣品經(jīng)緯向共取6 個(gè)試樣測(cè)試，取其結(jié)果平均值。

2 結(jié)果與分析

將制得的A 料按照1.4.1 所述方法進(jìn)行對(duì)應(yīng)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)對(duì)比了不同填料體系在多元醇AL-2015A 的穩(wěn)定性。由表2 可知，粒徑較大的輕質(zhì)碳酸鈣穩(wěn)定性最差，硅藻土次之，改性木質(zhì)素最穩(wěn)定。

表2 不同填料體系A(chǔ) 料穩(wěn)定性對(duì)比

將制得的合成革樣品按照1.4.2 所述方法對(duì)應(yīng)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)對(duì)比了不同填料體系對(duì)聚氨酯合成革成品在厚度變化、柔軟度和耐黃變等表觀性能測(cè)試結(jié)果，見表3。加入填料使合成革成品的表觀性能均有不同程度改變，其中加入改性木質(zhì)素使成品手感更柔軟，厚度更厚，這是因?yàn)榧尤敫男阅举|(zhì)素可以使無溶劑涂層毛細(xì)孔數(shù)量增加，厚度和比表面積變大。加入輕質(zhì)碳酸鈣后，成品厚度減小，手感變硬，可能因?yàn)檩p質(zhì)碳酸鈣是離子型化合物，在A 料中易形成自凝聚，成為核心點(diǎn)，改變無溶劑聚氨酯的正常凝固發(fā)泡[5]，使連續(xù)、貫穿性大孔減少。不同填料體系均不同程度地降低合成革成品的耐黃變性能。

表3 不同填料體系對(duì)成品表觀物性的影響

制得的合成革樣品按照1.4.3 所述方法進(jìn)行對(duì)應(yīng)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)對(duì)比了不同填料體系對(duì)聚氨酯合成革成品進(jìn)行物理機(jī)械性能對(duì)比。

由圖1、圖2 可知，加入填料使合成革成品的物理機(jī)械性能均有不同程度改變，除輕質(zhì)碳酸鈣外，添加其他填料，涂層強(qiáng)度指標(biāo)降低，這是由于填料影響了聚氨酯的凝固狀態(tài)，使涂層中泡孔增多或變大，整個(gè)革樣雖然手感柔軟，但是對(duì)應(yīng)的撕裂、拉斷、剝離等機(jī)械強(qiáng)度降低。相反，添加輕質(zhì)碳酸鈣的革樣雖然手感變硬，但對(duì)應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度指標(biāo)不減反增，由此可見，添加輕質(zhì)碳酸鈣對(duì)聚氨酯合成革有補(bǔ)強(qiáng)效果。

圖1 不同填料體系對(duì)成品撕裂和拉斷強(qiáng)度的影響

圖2 不同填料體系對(duì)成品斷裂伸長(zhǎng)率和剝離強(qiáng)度的影響

3 結(jié)論

（1）不同填料體系對(duì)無溶劑聚氨酯合成革厚度和柔軟度影響不同，改性木質(zhì)素可以提高合成革的厚度和柔軟度，輕質(zhì)碳酸鈣則恰好相反。不同填料體系均會(huì)降低合成革的耐黃變效果。

（2）添加輕質(zhì)碳酸鈣對(duì)合成革的物理機(jī)械性能具有補(bǔ)強(qiáng)作用。