序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的水性聚氨酯合成革涂飾劑的制備方法樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

引言

合成革涂飾處理不僅可有效提高合成革成品質(zhì)量，還可多元化合成革品類，從而提高合成革制品附加值，因此選擇合適的涂飾劑十分關鍵。在高分子科學與皮革工業(yè)穩(wěn)定發(fā)展及環(huán)保法律法規(guī)日趨完善下，合成革涂飾材料已經(jīng)從溶劑型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗芤盒停郏保玻?。２０世紀６０年代初期，聚氨酯樹脂首次被應用于皮革涂飾中，其以光亮豐滿、耐磨損、易成膜、耐低溫、耐曲撓等優(yōu)點，轉(zhuǎn)變了丙烯酸涂飾劑獨霸市場的局面，衍生了新型涂飾特色風格。在聚氨酯樹脂類合成革涂飾劑中，溶劑型聚氨酯樹脂生產(chǎn)工藝簡潔且成膜性能較好，但是需以有機溶劑為載體，成本高且毒性大，環(huán)境污染非常嚴重。隨著環(huán)保政策的不斷強化與人們環(huán)保意識的持續(xù)增強，研發(fā)了水性聚氨酯樹脂，以水代替溶劑作為分散介質(zhì)，以減少環(huán)境污染，實現(xiàn)綠色環(huán)保。在皮革工業(yè)與聚氨酯工業(yè)持續(xù)發(fā)展趨勢下，對聚氨酯合成革涂飾劑性能要求也隨之提高，聚氨酯涂飾劑類型也趨向于多元化，性能也日趨優(yōu)化。雖然由于不同合成革制品配方與改性方法存在一定差異，合成革涂飾劑發(fā)展方向也大不相同，且呈現(xiàn)出制品多樣化趨勢，但是研究目的相對統(tǒng)一，即最大限度上滿足多種類型中高檔合成革制品對涂飾劑的要求?？偠灾壳熬郯滨ヮ惡铣筛锿匡梽┑难芯總?cè)重點在于基于改性提升制品使用性能，并滿足生態(tài)環(huán)境保護需求與涂飾劑乳液穩(wěn)定性、高固含量等相關要求［３－４］。聚氨酯類合成革涂飾劑未來的發(fā)展方向?qū)w現(xiàn)在針對不同改性材料的復合改性，研發(fā)新型改性材料，提升涂飾劑穩(wěn)定性，從而普遍應用于球類制品、箱包等多領域，獲取良好經(jīng)濟效益方面。

１籃球用環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑制備

１.１原料

籃球用環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑［５］制備用原料主要有：尿素，山東德坤生物科技有限公司；丙酮，南通潤豐石油化工有限公司；聚四氫呋喃醚，濟寧三石生物科技有限公司；己二酸、醋酸銨，江蘇普樂司生物科技有限公司；１，３－丙二醇、二羥甲基丙酸，三井化學有限公司；１，４－丁二醇，山東鑫城化工有限公司；二月桂酸二丁基錫，山東輝安化工有限公司；異佛爾酮二異氰酸酯，濟寧三石生物科技有限公司；三乙胺、丙烯酸羥乙酯，山東耀佳化工有限公司；乙酸乙酯，濟南匯世化工有限公司。上述原料均為分析純。羅丹明Ｂ（人工合成的紅色堿性熒光染料），濟南匯錦川化工有限公司。

１.２儀器

籃球用環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑制備用儀器主要有：ＺＨ，２４標準口三頸燒瓶，南京濱正紅儀器有限公司；ＲＣ－２０００Ⅲ型控溫儀，濟南泰醫(yī)生物技術有限公司；ＳＨＺ－ＤⅢ型真空泵，鄭州凱米克儀器設備有限公司；ＣＱＭ７５０高速攪拌器，青島科尼樂機械設備有限公司；油浴加熱裝置，蘇州邁浦特機械有限公司；涂膜器，山東盛德利機械設備有限公司；Ｈ１１３９３臺式測厚儀，邢臺德延科技有限公司；ＤＶ－２－ＰＹ０型Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ黏度儀，德國布魯克公司。

１.３制備

適量尿素放置于坩堝內(nèi)，放上蓋子之后將坩堝轉(zhuǎn)移至高溫爐內(nèi)加熱，加熱速率控制在９℃／ｍｉｎ，于６０ｍｉｎ之內(nèi)持續(xù)加熱溫度上升至５５０℃，以此溫度持續(xù)加熱１８０ｍｉｎ后靜置冷卻，然后移開坩堝蓋子，再以５５０℃溫度狀態(tài)下繼續(xù)加熱１８０ｍｉｎ，這時坩堝中的尿素已經(jīng)轉(zhuǎn)變成石墨相氮化碳。取出來之后將其倒入丙酮溶劑內(nèi)，以超聲波技術加以剝離，１２０ｍｉｎ停止，制備生成石墨相氮化碳丙酮分散液，留置待用。于三頸燒瓶上設置攪拌器、冷凝管、溫度計、控溫儀，再在燒瓶中逐步添加聚四氫呋喃醚、己二酸、醋酸胺、１，３－丙二醇，于三頸燒瓶中充入氮氣作為保護氣體，隨后加熱直至溫度上升到９５℃。通過３００ｍｉｎ持續(xù)反應之后，于室溫狀態(tài)下靜置冷卻，以生成聚酯－聚醚改性多元醇。再加入石墨相氮化碳丙酮分散液，并添加二羥甲基丙酸、１，４－丁二醇、二月桂酸二丁基錫，進行加熱，溫度上升至８５℃時添加異佛爾酮二異氰酸酯，通過２４０ｍｉｎ持續(xù)反應之后于室溫狀態(tài)下靜置冷卻，在溫度下降至６０℃時添加適量丙酮溶劑加以稀釋，然后加入丙烯酸羥乙酯繼續(xù)進行反應１２０ｍｉｎ，便可制備生成石墨相氮化碳預聚體，最后于溶液內(nèi)添加三乙胺以中和反應獲得鹽類物質(zhì)。將預聚物放置于常溫狀態(tài)下，添加蒸餾水之后高速攪拌快速乳化，再以旋蒸方式去除丙酮，最終生成的物質(zhì)便是水性聚氨酯涂飾劑。把待涂飾的合成革貝斯放置于水平操作臺面上，提取適量水性聚氨酯涂飾劑均勻涂抹于貝斯上，確保涂刷時無氣泡和裂縫，涂刷完成之后放置于烘干箱內(nèi)，在７０℃溫度環(huán)境下烘干２ｍｉｎ之后取出，于室溫環(huán)境下靜置冷卻，再進行性能測試［６－８］。

１.４性能測試

黏度測試：按照ＧＢ∕Ｔ３９４５２—２０２０規(guī)定的皮革涂層粘著牢度測試方法進行黏度測試；乳液粒徑測試：以Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００型激光粒度分析儀進行乳液粒徑及其分布測試，測量溫度為２５℃，測試３次取均值；涂膜耐水性：按照ＧＢ／Ｔ１７３３—１９９３規(guī)定的漆膜耐水性測定法進行涂膜耐水性測試；光催化活性測試：以羅丹明Ｂ光催化法進行涂飾劑光催化活性測試；ＶＯＣ含量測試：以卡爾－費休法進行ＶＯＣ含量測試。

２籃球用環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑性能測試結(jié)果

２.１黏度測試結(jié)果

水性聚氨酯涂飾劑黏度與多元醇的固含量息息相關，所以合成革貝斯涂飾劑通常都具備適宜的固含量與黏度，并且在制備時可切實應用于判斷體系反應的進程［９－１０］。所以，在水性聚氨酯涂飾劑制備時，通過監(jiān)測分析固含量與黏度，可評估得知石墨相氮化碳預聚體內(nèi)聚合高分子物質(zhì)的實際聚合狀況。據(jù)此，水性聚氨酯涂飾劑黏度測試結(jié)果如表１所示。表１水性聚氨酯涂飾劑黏度固含量／％１５１８２３２５３１３９５７多元醇黏度／ｍＰａ·ｓ１７５０２０００２４３０２７００３１００３８００５５５０預聚體黏度／ｍＰａ·ｓ２０００２４００３１００３４４０４０００４６５０６２００由表１可知，預聚合反應１２０ｍｉｎ時黏度指標增長處于相對穩(wěn)定的態(tài)勢；在適度調(diào)整原料與溶解配比之后制備生成的透明無色改性多元醇的固含量＜４０％時，通過黏度指標測試發(fā)現(xiàn)相對偏低且保持穩(wěn)定；基于此制備的石墨相氮化碳預聚體（石墨相氮化碳占比１％）表現(xiàn)為淺黃色透明液體狀，通過測試明確預聚體粒徑處于５０～８０ｎｍ范圍，ｐＨ值相對穩(wěn)定，黏度指標偏低且長時間處于穩(wěn)定狀態(tài)，易加工。

２.２聚氨酯乳液性能測試結(jié)果

為確保環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑效果，需添加既定親水擴鏈劑。在不同添加量的親水擴鏈劑二羥甲基丙酸中添加相同量的擴鏈劑１，４－丁二醇、催化劑二月桂酸二丁基錫，以制備生成水性聚氨酯合成革涂飾劑，以此進行黏度測試［１１－１２］，結(jié)果如表２所示。由表２可知，親水擴鏈劑二羥甲基丙酸添加量越高，制備生成的環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑黏度越大，但是乳液粒徑越小，綜合考慮涂飾劑在使用時對于黏度性能的相關要求，需科學合理控制親水擴鏈劑二羥甲基丙酸添加量。根據(jù)市場產(chǎn)品特性與具體要求，可選擇親水擴鏈劑二羥甲基丙酸添加量分別為４％、４.５％，有助于生產(chǎn)上輥涂等相關操作。

２.３涂膜耐水性測試結(jié)果

根據(jù)涂膜耐水性測試標準，提取一塊已經(jīng)涂飾完成的合成革，再裁剪為尺寸相同的正方形，以電子天平稱重，質(zhì)量以ｎ１表示，并將正方形合成革小塊分別放置于裝有純凈水的器具內(nèi)，經(jīng)過１ｄ浸泡之后及時取出，以濾紙擦拭合成革表面，將表面水分去除干凈再稱重，質(zhì)量以ｎ２表示，據(jù)此基于下述公式進行合成革吸水率計算。由表３可知，在親水擴鏈劑二羥甲基丙酸添加量為３％時，已涂飾完成合成革的吸水率最小。

２.４涂膜光解小分子有機物測試結(jié)果

環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑的光催化活性評估依據(jù)是將已涂飾完成的合成革放置在陽光下直曬，以測試合成革分解小分子有機物速率變化，據(jù)此以羅丹明Ｂ光催化法測試涂飾劑光催化活性［１４］。根據(jù)技術標準配制１０ｇ／Ｌ羅丹明Ｂ溶液，并添加涂飾劑以快速均勻攪拌，再提取少量以涂飾合成革，在中午１２時放置于陽光下直曬８ｈ再取回。結(jié)果發(fā)現(xiàn)含帶石墨相氮化碳納米片的水性聚氨酯合成革涂飾劑的光催化活性更加顯著，可有效光解小分子有機物。在此基礎上基于紫外－可見分光光度法進行光譜測試，結(jié)果表明環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑經(jīng)過２ｈ光照之后對于羅丹明Ｂ的降解率可以達到９２.５％。

２.５ＶＯＣ含量測試結(jié)果

以卡爾－費休法對環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑內(nèi)ＶＯＣ含量進行測試［１５］。具體即以干凈的微量注射器量取既定體積純凈水，再利用卡爾費休水分測試儀器測試５次，以其均值為測試值（σｗ），并以干凈的微量注射器量取既定量涂飾劑，以測試其含水量，測試５次取其均值（?ｖ），就水性聚氨酯合成革涂飾劑理論固含量（?），可知本文環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑ＶＯＣ含量＞１５％，按照水性聚氨酯涂飾劑固含量計算方法計算涂飾劑ＶＯＣ含量，計算公式具體即：ＶＯＣ含量＝（１００－?－?ｖ）×σｗ×１０以相同方式對工業(yè)用霧型涂飾劑與油亮型涂飾劑內(nèi)ＶＯＣ含量進行計算，以此與環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑對比分析。測試結(jié)果如表４所示。由表４可知，相比工業(yè)用霧型涂飾劑與油亮型涂飾劑，環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑內(nèi)的ＶＯＣ含量相對更低，更具生態(tài)環(huán)保價值。

３結(jié)語

在環(huán)保理念逐漸深化的趨勢下，生態(tài)型、環(huán)保型、經(jīng)濟型水性聚氨酯合成革涂飾劑的研發(fā)制備越來越重要。據(jù)此本文針對籃球制作需求制備了環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑，并對其相關性能進行了測試分析，從而得出結(jié)論：預聚合反應１２０ｍｉｎ時黏度指標的增長處于相對穩(wěn)定的態(tài)勢；在適度調(diào)整原料與溶解配比之后，在多元醇固含量＜４０％時，制備的石墨相氮化碳預聚體表現(xiàn)為淺黃色透明液體狀，粒徑處于５０～８０ｎｍ，ｐＨ值相對穩(wěn)定，黏度指標偏低且長時間處于穩(wěn)定態(tài)勢，易加工；親水擴鏈劑二羥甲基丙酸添加量越高，制備生成的環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑黏度越大，但是乳液粒徑越小，綜合考慮親水擴鏈劑二羥甲基丙酸添加量為４％、４.５％時最佳；在親水擴鏈劑二羥甲基丙酸添加量為３％時，已涂飾完成合成革吸水率最?。缓瑤嗟技{米片的水性聚氨酯合成革涂飾劑的光催化活性更加顯著，可有效光解小分子有機物，且涂飾劑經(jīng)過２ｈ光照之后對于羅丹明Ｂ的降解率可以達到９２.５％；相比工業(yè)用霧型涂飾劑與油亮型涂飾劑，環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑內(nèi)的ＶＯＣ含量相對更低，更具生態(tài)環(huán)保價值。總之，本文制備的環(huán)保型水性聚氨酯合成革涂飾劑內(nèi)的ＶＯＣ含量相較工業(yè)用涂飾劑更低，更加適合合成革清潔生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)保發(fā)展理念，且更符合籃球制作要求與性能標準。

參考文獻：

［１］李鋼東.高性能水性聚氨酯皮革涂飾劑制備改進工藝研究［Ｊ］．石油化工技術與經(jīng)濟，２０２２，３８（１）：２５－２７．

［２］洪愛軍.ＰＶＣ人造革用有機硅改性水性聚氨酯涂飾劑的合成和性能研究［Ｊ］．科技風，２０１９（２４）：１６４．

［３］黃濤.合成革水性聚氨酯涂飾劑的合成與應用［Ｄ］．上海：東華大學，２０１５．

［４］李鵬妮.全水性聚氨酯合成革制備工藝研究［Ｄ］．西安：陜西科技大學，２０１２．

［５］陳新，楊明華，沈秋仙.水性聚氨酯合成革表面處理劑研究進展［Ｊ］．廣州化工，２０１５（１６）：１１－１２，５６．

［６］徐一剡，章建劍，王旭.水性生態(tài)合成革涂飾劑的制備及應用研究［Ｊ］．皮革制作與環(huán)?？萍?，２０２２，３（２）：７－９．

［７］胡金剛，吳雪寧，吳婕，等.水性生態(tài)合成革涂飾劑的制備及應用［Ｊ］．廣州化工，２０２１，４９（２０）：３６－４０．

［８］陳新，楊明華，沈秋仙.水性聚氨酯合成革表面處理劑研究進展［Ｊ］．廣州化工，２０１５（１６）：１１－１２，５６．

［９］劉玉婷，田智杰，邵超群，等.水性紫外光固化合成革用聚氨酯丙烯酸酯樹脂的合成及性能研究［Ｊ］．涂料工業(yè)，２０１２，４２（７）：３５－３８．

［１０］孫哲，何亞州，范浩軍，等.石墨烯／聚氨酯復合涂飾劑的制備及性能研究［Ｊ］．皮革科學與工程，２０１６，２６（５）：１０－１５．

［１１］李寧.聚氨酯型高分子皮革涂飾劑的研究［Ｊ］．中國皮革，２０２２，５１（２）：６４－６８．

［１２］南雄西頓化工有限公司.一種高物性水性合成革涂飾劑及其制備方法：ＣＮ２０２１１１４８１００６.１［Ｐ］．２０２２－０３－０４．

［１３］柴春鵬，徐單單，馬一飛，等.一種光敏變色水性聚氨酯涂飾劑的制備與性能研究［Ｊ］．功能材料，２０１７，４８（５）：５２１６－５２２０．

［１４］葉來斌，潘剛，陳新.有機硅改性水性聚氨酯在合成革中的應用研究［Ｊ］．廣州化工，２０１４，４２（９）：１０３－１０５．

［１５］江西銘川科技實業(yè)有限公司.一種光亮型聚氨酯合成革用水性表面涂飾劑：ＣＮ２０１８１０１９１３１０.４［Ｐ］．２０１８－０９－０４.

作者：于俊振單位：西安思源學院