一种超纤革含浸用阻燃水性聚氨酯及阻燃超纤革制备方法与流程

本发明涉及精细高分子材料。设计一种超纤含浸用阻燃水性聚氨酯树脂及其制备方法，该制备方法主要应用于超细纤维合成革含浸工艺，特别适用于后期碱减量开纤工艺。

背景技术：

1、超纤革是以超细纤维无纺布为基材，通过浸渍聚氨酯树脂，再通过减量工艺等后整理工艺制备成高档合成革，其内部微观结构及性能与天然皮革相似。然而超纤革的组成材料如聚酯(pet)或聚酰胺(pa6)及聚氨酯(pu)均属于易燃高分子材料，从而导致超纤合成革极易燃烧，且燃烧过程中伴有严重熔滴，极易造成二次伤害，存在极大的潜在威胁。因此，实现超纤合成革的阻燃抗熔滴意义重大，不仅有利于降低火灾风险，还可拓宽其应用范围。目前超纤合成革的阻燃主要通过基布阻燃以及在pu浸渍液中添加阻燃剂来实现，但受制于超纤革制备常用的n,n-二甲基甲酰胺(dmf)溶剂体系和开纤条件，对阻燃剂的要求较高、难度较大。

2、与此同时，超纤革含浸所用聚氨酯多为溶剂型聚氨酯(湿法工艺)，将超纤革用无纺布浸渍于聚氨酯/二甲基甲酰胺溶液中，该工艺产生大量含二甲基甲酰胺废水，不仅造成环境污染，同时危害相关从业人员的身体健康。因此溶剂型聚氨酯将被限制于超纤革含浸工艺的应用。

3、中国专利号cn203514091u公开了一种阻燃超纤合成革的制备方法，将阻燃聚氨酯层和有机硅层作为阻燃层，将阻燃聚氨酯层置于有机硅层上面，提高超纤合成革的阻燃性能。但超纤革由基布和涂层构成，仅涂层具备阻燃性能，而基布不具备阻燃性能，整体阻燃性达不到市场要求。

4、中国专利号cn209395371u公开了一种汽车内饰用超纤阻燃纤维面革的制备方法，将三聚氰胺氰尿酸盐作为阻燃剂置于阻燃涂层内，上方覆盖一层铁丝网层，制得了一种高阻燃性能的超纤阻燃纤维面革。但是三聚氰胺小分子阻燃剂在合成革中容易向表面迁移，使用一段时间后容易出现喷霜，阻燃性能下降的问题。

5、中国专利号cn112593413a公开了一种基于阻燃水基聚氨酯的阻燃超纤革基布的制备方法，合成了一种含三嗪基反应型阻燃扩链剂，利用化学反应将该扩链剂引入水基聚氨酯侧链，制备了一种阻燃水基聚氨酯，将所制备的阻燃水基聚氨酯与聚磷酸铵复合形成膨胀型阻燃含浸浆料浸渍海岛型超细纤维(简称超纤)无纺布，将浸渍有上述浆料的超纤无纺布置于凝固液中凝固，接着通过减量工艺去除海组分，水洗，干燥及后整理得到具有3d阻燃功能的超纤合成革基布。然而添加的膨胀型阻燃含浸浆料容易在碱减量开纤工艺中流失，造成阻燃效果下降。

6、综上所述，现有技术中存在如下问题：不仅阻燃效果不佳，而且无法兼顾手感以及产品的综合物理性能。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种超纤含浸用阻燃水性聚氨酯树脂及其制备方法，该聚氨酯树脂制得的超纤合成革不仅具备良好的阻燃性能，还能兼顾较佳的手感以及物料性能。

2、为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种超纤革含浸用阻燃水性聚氨酯的制备方法，包括下述制备步骤：

4、s1将110份二硫二乙醇、100份六亚甲基二异氰酸酯，制备含硫多元醇；

5、s2将13.4份二羟甲基丙酸与4份氢氧化钠中和，再脱水，制得亲水扩链剂二羟甲基丙酸钠；

6、s3

7、s31

8、制备过程中二元醇在110～120℃下抽真空脱水2～4h，真空度为-0.08～-0.10mpa，使其含水率小于0.02％；

9、s32

10、将10份二硫二乙醇、50～100份含硫多元醇、0.1～0.4份催化剂、40～52份二异氰酸酯于80～90℃反应3～4h；

11、再加入6～10份二羟甲基丙酸钠于80～90℃反应2～3h，再降温至5～10℃，加入去离子水250～400份，高速搅拌3～5min，缓慢滴加1～3份奈立膦酸钠，反应3～5min，再缓慢滴加2～3份胺类扩链剂，高速搅拌30min，制备固含量30％～40％的水性聚氨酯。

12、作为本方案的进一步改进，所述催化剂为辛酸亚锡、二丁基二月桂酸锡中的任意一种或者多种。

13、作为本方案的进一步改进，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯ipdi、甲苯二异氰酸酯tdi中的任意一种或多种。

14、作为本方案的进一步改进，扩链剂为乙二胺、二乙烯三胺、三亚乙基四胺中的任意一种或多种。

15、作为本方案的进一步改进，s3中制备二元醇的过程中采用双轴高速分散机使其搅拌均匀。

16、作为本方案的进一步改进，s32中的搅拌速度为5000r/min。

17、作为本方案的进一步改进，s1中制得硫多元醇成数均分子量为3200～3400。

18、通过控制二硫二乙醇及六亚甲基二异氰酸酯的摩尔用量比，最终以二硫二乙醇封端，得到数均分子量约为3400的含硫多元醇。

19、一种阻燃超纤革的制备方法，海岛纤维无纺布：涤纶与碱溶性聚酯共混制得的不定岛型超细纤维无纺布；

20、其中，海相:岛相＝3:7；克重为380g/m2；厚度1.7mm。

21、本发明包括下述制备步骤：

22、(1)含浸工艺

23、含浸工艺采用槽体浸渍式，调节水性聚氨酯的浓度为10％，压辊压力2mpa，浸渍温度55℃，浸渍10min；

24、(2)凝固工艺

25、将超纤革于5％的氯化铝溶液中凝固，再将其高温固化；

26、(3)开纤工艺

27、用1％naoh溶液于95℃开纤60min。使碱溶性聚酯完全溶解；

28、(3)水洗工艺

29、用60℃水进行水洗30min，水洗三次，使降解的小分子完全去除；

30、后整理工艺

31、后整理包括干燥、片皮、磨面、染色、干法贴面、改色、压花、表处和揉纹。

32、与现有技术相比，本发明具备下述有益效果：

33、1)本发明的超纤革含浸用阻燃水性聚氨酯，主要由于合成了二羟甲基丙酸钠，由于羧基已经成盐，不存在活性氢，因此合成过程可以高温合成(＞80℃),因此聚氨酯预聚物粘度较低，不要使用丙酮等溶剂降低粘度。所述的整个过程所用到的溶剂只有去离子水，做到了完全无溶剂且环保无污染。

34、2)本发明合成了一种含硫的多元醇软段，使硫元素在水性聚氨酯中均匀分布，大幅增强了阻燃效果。

35、3)本发明采用奈立膦酸钠部分封端，适当引入磷元素，通过硫磷复合，大幅增加了阻燃效果。

36、4)本发明采用5％的氯化铝溶液固化，使铝元素与水性聚氨酯中羧基结合，大幅提高阻燃效果。

37、5)本发明超纤革含浸用阻燃水性聚氨酯的制备方法工艺简单，条件易于控制，容易实现规模化生产。

技术特征：

1.一种超纤革含浸用阻燃水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括下述制备步骤：

2.根据权利要求1所述的超纤革含浸用阻燃水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述催化剂为辛酸亚锡、二丁基二月桂酸锡中的任意一种或者多种。

3.根据权利要求1所述的所述德超纤革含浸用阻燃水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯ipdi、甲苯二异氰酸酯tdi中的任意一种或多种。

4.根据权利要求1所述的超纤革含浸用阻燃水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，扩链剂为乙二胺、二乙烯三胺、三亚乙基四胺中的任意一种或多种。

5.根据权利要求1所述的超纤革含浸用阻燃水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，s3中制备二元醇的过程中采用双轴高速分散机使其搅拌均匀。

6.根据权利要求1所述的超纤革含浸用阻燃水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，s32中的搅拌速度为5000r/min。

7.根据权利要求1所述的超纤革含浸用阻燃水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，s1中制得硫多元醇成数均分子量为3200～3400。

8.一种阻燃超纤革的制备方法，其特征在于，海岛纤维无纺布：涤纶与碱溶性聚酯共混制得的不定岛型超细纤维无纺布；

9.根据权利要求5所述的阻燃超纤革的制备方法，其特征在于，包括下述制备步骤：

技术总结
本发明公开了一种超纤革含浸用阻燃水性聚氨酯的制备方法，包括下述制备步骤：S1将110份二硫二乙醇、100份六亚甲基二异氰酸酯，制备含硫多元醇；S2将13.4份二羟甲基丙酸与4份氢氧化钠中和，再脱水，制得亲水扩链剂二羟甲基丙酸钠；S3制备固含量30％～40％的水性聚氨酯。聚氨酯树脂制得的超纤合成革不仅具备良好的阻燃性能，还能兼顾较佳的手感以及物料性能。

技术研发人员：庄君新,易杰,刘贤军,吴儒伟,宋兵,邹成
受保护的技术使用者：明新旭腾新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/29