水性聚氨酯在皮革涂饰中的应用_水性聚氨酯皮革涂饰剂

2020-02-28 其他范文下载本文

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水性聚氨酯在皮革涂饰中的应用*

李书卿，罗建勋，韩茂清,申屠勇敢,单志华12131**

（1皮革化学与工程教育部重点实验室(四川大学)，成都 610065；

2中科院成都有机化学研究所，成都 610041；3金华保捷尔科技有限公司，金华 321110）

摘要采用了对比的方法将几种水性聚氨酯涂饰剂在绵羊皮服装革、水牛皮沙发革和黄牛

皮鞋面革中进行了应用，并对其在涂饰过程中涂层的性能进行了检测。根据检测结果更好得了解了这些水性聚氨酯涂饰剂的优缺点，这有利于其在涂饰中得到更好的应用，在市场中得到更好的推广。

关键词水性聚氨酯；皮革涂饰；应用性能

Application of Queous Polyurethane in

Leather Finishing

Li Shuqing1, Shan Zhi-hua1*, Han Maoqing1

(1 Key Lab.of Leather Chemistry and Engineering, Ministry of Education(Sichuan university)

Chengdu 610065；2 Chengdu Organic Chemicals CO．，LTD ,Chengdu 610041；Jinhua Poje Technology CO．，LTD，Jinhua 321110)

AbstactA series of queous polyurethane finishing agents were applied in the finishing of sheep

garment leather、cattle upper leather and water buffalo sofa leather, and the properties

of finishing coats were measured.The results show the advantages and the

disadvantages of these queous polyurethanes, and this makes them be used better in

leather finishing proce and get better promotation in leather market.Keywordsqueous polyurethane；leather finishing； properties

前言

涂饰在皮革生产中是一个非常重要的工段，能显著提高成革的质量和档次，增加革的品种和商业价值，是制革生产中的最后一道“生命线”。而聚氨酯（PU）皮革涂饰剂因具有光亮、丰满、耐磨耗，成膜性能好、富有弹性、耐低温、耐曲挠、手感好等优点，已成为一个重要的皮革涂饰剂体系。尤其是水性PU涂饰剂因其以水为介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，在很大的程度上取代了溶剂型PU涂饰剂,成为一种极具潜力的“绿色材料”，尤其与清洁工艺配套进行皮革产品生产。

从目前的市场情况来看，国外水性PU涂饰剂由于具有品种配套齐全、产品综合性能好、对应用基础研究重视等特点，在市场中占有很大的分额。而国内水性PU涂饰剂因研究起步较晚，规模比较小，发展也比较缓慢，同国外同类产品相比还具有一定的差距，故缺乏竞争力，在市场只占有很小的分额。所以国产水性PU皮革涂饰剂要想参与市场竞争，需要开发和研制高技术、多功能、高性价比的产品。

本文将金华保捷尔（美国Poje公司）科技有限公司最新研制的系列水性PU涂饰剂在服装革、沙发革和鞋面革涂饰中进行了应用，同时与德国LANXESS公司和西班牙Pielcolor 公司的同类型水性PU涂饰剂在应用中进行了对比。分析测定了涂饰中涂层和成革的粘结牢度、成革的耐擦性和耐溶剂性等应用性能，并将三家公司产品的应用性能的测定结果进行了比 *浙江省重大科技项目（2004C1106111062）

第一作者简介：李书卿，女，1979年生，00年本科毕业从事企业制革工艺生产实践，05硕士研究生，进行制革工艺项目研究；**为通讯联系人

较，同时也与成品革物化指标进行了对比，以更好地了解各水性PU涂饰剂应用于涂饰中的优缺点，有益于此系列水性PU涂饰剂性能的改进和在市场中的推广和应用。

1.试验主要材料和仪器 1.1 试验主要材料

系列水性PU涂饰剂Magifeel 501、Magifeel 505-20、Magifeel 516-30、Magifeel 603和Magifeel 515，金华Poje科技有限公司；手感剂、颜料膏、优登柔软助剂S-C、伊素坦光亮剂LA83N-C、拜新酪素KS-C、优登蜡E-C、优登蜡Cl-C、优登消光剂SN-C、拜登底涂50UD、拜登树脂60UD、拜登树脂10UD、拜登聚氨酯树脂DLV，德国LANXESS公司；Primal ST-

28、Primal Bottom 25A，美国ROHM＆HAAS公司；Penetant S 渗透剂，大日本油墨公司；URETHANES 1413-UR、URETHANES 1439-UR、URETHANES 1441-UR、ACRYLIC 2915-RE，上海Pielcolor福益化工有限公司；鱼油，美国ATLAS公司；甲苯（分析纯），成都科龙化工试剂；烷基磺酰胺，工业品；磺化油，浙江赞成科技有限公司；水牛皮坯、绵羊皮坯和黄牛皮坯；四川大学生物质与皮革工程系制备。

1.2 试验主要仪器

iwata W-77-2S型自动喷枪，日本岩田涂装机工业（株）；GJ-5E2 180型通过式滚筒熨平机，连云港皮革机械有限公司；皮革颜色摩擦牢度测试仪，浙江余姚轻工机械厂；BS110S电子天平，北京赛多利斯天平有限公司。试验部分

试验部分包括Poje公司系列水性PU涂饰剂的单组分的应用和Poje公司、LANXESS公司和Pielcolor公司的水性PU涂饰剂在服装革、鞋面革和沙发革涂饰中的应用以及涂饰中涂层和成品革的性能测定三方面的内容。

2.1 涂饰工艺配方

在以下涂饰配方中每种PU涂饰剂和丙烯酸树脂的用量均换算为30%的固含量来计算。

2.1.1 单组分涂层配方

颜料膏100份水100份水性PU涂饰剂200份

揩涂1次，充分干燥后再揩涂1次，干燥。2.1.2 服装革涂饰配方

在服装革涂饰中用的是绵羊革坯，根据服装革的成品理化指标和所用绵羊革坯的状态制定了涂饰工艺配方。

表1 服装革涂饰工艺配方

材料水 S-C 底层树脂 KS-C E-C Cl-C 中层树脂

底层 400 100 300100

中层 300 10050100 300

顶层 4507070

操作

底层：1次，干燥。

中层：1次,干燥熨平(60kg、70℃、2s)喷2次，干燥摔软（60℃，顶层树脂 SN-C AKU LA83N-C 手感剂

120400 10

至预期效果）

顶层：1次

服装革涂饰工艺配方中Poje公司的底层树脂的组成为200份的Magifeel 515和100份的ST-28，中层树脂的组成为150份的Magifeel 516-30和150份的Magifeel 501，顶层树脂为120份的Magifeel 501；LANXESS公司的底层树脂组成为100份的ST-28和200份的10UD，中层树脂组成为150份的10UD和150份的DLV，顶层树脂为120份的50UD；Pielcolor公司的底层树脂组成为100份的2915-RE和200份的1413-UR，中层树脂组成为150份的1413-UR和150份的1439-UR，顶层树脂为120份的1439-UR。

2.1.3 鞋面革涂饰配方

在鞋面革涂饰中应用的皮坯为牛皮，根据鞋面革的成品理化指标和所用牛皮的状态制定了涂饰配方。

表2 鞋面革涂饰工艺配方

材料水颜料膏 E-C KS-C Cl-C 底层树脂中层树脂顶层树脂 0570A-FX LA83N-C 手感剂

鞋面革涂饰工艺配方中Poje科技有限公司的底层树脂的组成为100份的Magifeel515、100

底层 400 100 100 100300

中层 400 100100 5035020

顶层 400120400 20

操作底层：2次，熨平（120kg、80℃、3s）

中层：3次压花（120kg、90℃、4s）摔软（60℃，至预期效果）

顶层：1次

份的Magifeel 603和100份的Magifeel 501，中层树脂的组成为200份的Magifeel 603、100份的Magifeel 516-30和50份的Magifeel 501，顶层树脂为120份的Magifeel 603；LANXESS公司的底层树脂组成为100份的50UD、100份的60UD和100份的10UD，中层树脂组成为200份的60UD、100份的50UD和50份的10UD，顶层树脂为120份的60UD；Pielcolor公司的底层树脂组成为200份的1441-UR和100份的1413-UR，中层树脂组成为50份的1413-UR、100份的1441-UR和200份的1439-UR，顶层树脂为120份的1439-UR。2.1.4 汽车沙发革涂饰配方

在汽车沙发革涂饰中应用的黄牛革坯，根据沙发革的成品理化指标和黄牛革坯的状态制定了涂饰配方。

表3 沙发革涂饰工艺配方

材料水颜料膏底层 250 100

中层 400 100

顶层 450

操作底层：1次

熨平（120kg、80℃、3s）

SN-C S-C 底层树脂中层树脂顶层树脂 AKU 手感剂

500

50350

100350 10 50

中层：2次顶层：2次

压花（120ba、90℃、4s）摔软（60℃，至预期效果）

沙发革涂饰工艺配方中金华Poje科技有限公司的底层树脂的组成为150份的Magifeel515、200份的Magifeel 603和150份的Primal Bottom 25A，中层树脂的组成为150份的Magifeel 603、100份的Magifeel 501和100份的Primal Bottom 25A，顶层树脂为200份的Magifeel 603和150份的Magifeel 516-30；LANXESS公司的底层树脂组成为200份的50UD、150份DLV和150份的Primal Bottom 25A，中层树脂组成为150份的50UD、100份的Primal Bottom 25A和100份的DLV，顶层树脂为200份的60UD和150份的50UD；Pielcolor公司的底层树脂组成为200份的1439-UR、150份的1413-UR和150份的2915-RE，中层树脂组成为150份的1439-UR、100份的1441-UR和100份的2915-RE，顶层树脂为200份的1441-UR和150份的1439-UR。

2.2 性能的测定

性能的测定包括涂饰过程中各涂层的粘接牢度，各成品革的耐擦性和耐溶剂性三方面的内容，鞋面革还对成革的耐曲折牢度进行了检测。2.2.1 粘接牢度的测定

本文测检测涂层粘接牢度的方法是用同样的力量将长2㎝、宽1㎝的胶带粘接在各涂层上，然后用力快速揭下，根据胶带粘走涂层量的多少来判断涂层的粘接牢度。2.2.2 耐擦性的测定

涂层的耐擦性能的测试方法为：在温度20℃，湿度80%的条件下，用皮革表面颜色摩擦牢度测试仪按国家标准测试方法要求对各成革涂层的耐干湿擦进行测试，然后用灰色样卡按规定判定其等级。2.2.3 耐溶剂性的检测

将各种溶剂滴于成革涂层的表面，置于温度20℃，湿度80%的条件下，1h观察甲苯作用后涂层的变化情况，24h后观察其它溶剂作用后涂层的变化。2.2.4 耐曲折牢度的测定

将试样夹在折裂仪中进行测试，经过20000次曲折后，用六倍放大镜观察受折涂层有无变色、起毛、裂纹、起壳、掉浆、破裂等变化情况。试验结果与分析

3.1 单组分涂层的感观

表4 单组分涂层的外观和触感

外观触感

Magifeel 501 较亮、纹路较清晰涩、潮润、有橡胶感

Magifeel 505-20 透亮、纹路清晰干爽、光滑

Magifeel 516-20 亮、纹路清晰略涩、潮润

Magifeel 515 暗、纹路稍模糊稍涩、稍潮润

Magifeel 603 亮、纹路清晰干爽、光滑

从表4中可以得出各PU涂饰剂单组分涂层的外观和触感，根据这些性质可以将PU更好

地应用于涂饰中的，而且根据成品革的对感观要求能够更好的选择其他助剂，制定出好的工

艺配方。

3.2 涂层的粘结牢度

表5 涂层粘结牢度

革类服装鞋面沙发

底层

Poje 强强较强

LANXESS Pielcolor 较强较强较强

强较强较强

Poje 强强强

中层

LANXESS Pielcolor 差强强

差较强强

Poje 强强强

顶层

LANXESS Pielcolor 强强强

强较强强

从表5中可以看出，Poje公司的水性PU涂饰剂在三种类型皮革的涂饰中各涂层都有好的粘结牢度，能够和LANXESS公司和Piecolor公司的同类型产品在涂饰中赋予各涂层的粘接牢度相比，说明Poje公司的几种水性PU应用于涂饰中时能赋予涂层好的粘结牢度，使革制品在使用过程中在外界环境的作用下不易脱落。从表5中还可以得知Poje公司的汽车沙发革的底层的粘结牢度不如服装革和鞋面革底层的粘结牢度强，对比三种涂饰工艺的底层配方得知，沙发革底涂中PU涂饰剂Magifeel 603的用量比较大，出现上层粘性太强，渗透性较弱，说明这种PU涂饰剂在用于底涂中时用量不易太大。

3.3 成革的耐擦性

表6 成革的耐擦性

耐干擦耐湿擦

服装革

Poje 5.0 3.5

LANXESS Pielcolor 5.0 4.0

4.5 3.0

Poje 4.5 4.5

鞋面革

LANXESS Pielcolor 4.5 4.5

4.5 3.5

Poje 4.54.0

沙发革

LANXESS Pielcolor 4.5 4.0

4.5 4.0

从表6中可以得知Poje公司的三种类型成品革的耐干湿的性能能够同LANXESS公司和Piecolor公司的成品革的耐干湿擦性能相比，而且能满足轻工业部制定的各类型成品革的耐擦性的行业标准，说明Poje公司的水性PU能赋予成革好的耐擦性，使革制品在使用过程中与外物发生摩擦时颜料等有色物质不会从革面脱落，从而使革制品有一定的使用寿命。

3.4 成革的耐溶剂性

表7 成革的耐溶剂性

水鱼油烷基磺酰胺磺化油甲苯

服装革

Poje －－－－ +++

LANXESS Pielcolor － + + － + +

－ + + －－

Poje －－－－－

鞋面革

LANXESS Pielcolor － + + －－

－ + + + + －

Poje － + + + －

沙发革

LANXESS Pielcolor － + + + －

－ + + + －

注：“－”为无明显变化，“+”为有浸润现象，“+ +”为略有溶涨现象，“+++”有明显溶涨现象。

从表7可以得知Poje公司的成革的耐溶剂性除了服装革涂层在有机溶剂甲苯的作用下有较为明显的溶涨现象外，其他各成革涂层在各溶剂的作用下没有明显的变化，能赋予成革好的耐溶剂性能，均可以与LANXESS公司和Pielcolor公司的成革的耐溶剂性相比。从Poje公司的服装革顶层的涂饰配方中可以得出水性PU涂饰剂Magifeel 501的耐有机溶剂甲苯的性能差，不适于用于顶层的涂饰中。

3.5 鞋面革的耐曲折牢度

经过20000次曲折后，Poje公司和LANXESS公司的受折涂层没有变色、起毛、裂纹、起壳、掉浆、破裂等变化情况，而Pielcolor的受折涂层较其它两个折叠纹明显，说明Poje公司的水性PU涂饰剂能赋予鞋面革涂层有优异的耐曲折牢度，能够满足轻工部制定的对鞋面革耐曲折牢度的要求。结论

由以上实验结果分析可以得出一下结论：（1）Poje系列水性PU涂饰剂应用于涂饰中赋予涂层和成革的性能能够和LANXESS

公司和Pielcolor公司同类型产品赋予涂层和成革的性能相比，能够达到轻工部制定的行业标准。

（2）Magifeel 515为高固含量的软性PU，应用于涂饰的底涂中显示优异的性能，而

且其消光性特别好，故适用于消光革涂饰的底涂中。

（3）软性PU Magifeel 501适合于服装革和手套革的涂饰中，但因其耐有机溶剂的性

能不够好，故不适于用于顶层的涂饰中。

（4）Magifeel 603为中硬PU，成膜特别薄，光泽度高，可用于苯胺革和高光泽的涂

饰中，但应用于底涂中时的用量不宜太大，否则会影响到涂层和革坏表面的粘结牢度。

（5）中软PU Magifeel 516-20和Magifeel 505-20可应用于各类型革的涂饰或涂层中，能够赋予涂层和成革优异的物化性能。

参考文献