CN104018351B - 一种生态环保织物及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生态环保织物，其包括基底织物和涂覆在所述基底织物上的聚氨酯涂层，所述聚氨酯涂层通过浸渍含有聚氨酯预聚物的水分散液并固化得到；其中，所述含有聚氨酯预聚物的水分散液是由预聚体组分、低聚物组分、聚烯丙胺树脂、乳化剂、渗透剂和柔软剂形成的水分散液。本发明所述的生态环保织物不仅具有改进的力学性能，而且具有优异的抗老化性和抗水解性；其在制造、存放以及穿着期间均无甲醛释放，对环境友好，而且手感舒适、透湿透气性好。
Description
技术领域
本发明涉及纺织面料的技术领域，更具体地说，本发明涉及生态环保织物及其制造方法。
背景技术
纺织品涂层整理剂又称涂层胶，是一种均匀涂布于织物表面的高分子类化合物。经过涂层处理的织物能够在织物表面形成一层或多层薄膜，能够赋予织物高回弹和丰满的手感等效果，而且还能够赋予具有防水透气、耐水压，通气透湿，阻燃、防污和/或抗静电等特殊功能。
纺织品涂层胶主要是溶剂型，通常包括溶剂型聚氯乙烯、丙烯酸酯以及聚氨酯类，但是溶剂型的涂层胶通常含有N-羟甲基酰胺类化合物，它们在浸渍，以及涂层后的织物在存放或穿着过程中，还会分解或释放出甲醛，无论是对人体健康还是环境都存在着健康风险。随着对环保要求的指标要求越来越高，现有技术中也陆续开发了多种水性涂层胶，例如水性丙烯酸酯或水性聚氨酯涂层胶。虽然水性聚氨酯具有手感柔软，穿着舒适的优点，但其耐候性、耐水解性以及功能性仍有待改进。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种生产过程无“三废”，环境友好，而无甲醛释放的生态环保织物及其制造方法。
为了实现上述发明目的，本发明的第一方面涉及以下技术方案：
一种生态环保织物，其包括基底织物和涂覆在所述基底织物上的聚氨酯涂层，其特征在于：所述聚氨酯涂层通过浸渍含有聚氨酯预聚物的水分散液并固化得到，并且所述聚氨酯涂层的涂覆量为20～100g/m2。
其中，所述基底织物为纺织纤维或无纺纤维，并且所述纤维选自天然纤维、合成纤维或混纺纤维中的一种。
其中，所述含有聚氨酯预聚物的水分散液是由预聚体组分、低聚物组分、聚烯丙胺树脂、乳化剂、渗透剂、柔软剂和水形成的水分散液。所述预聚体组分由含有22.0～27.5重量份的二异氰酸酯、12.5～15.0重量份的聚酯多元醇、1.5～2.5重量份的甲基丙烯酸-2-羟丙酯、3.5～5.0重量份的扩链剂和0.1～0.2重量份的催化剂制备得到。其中，所述低聚物组分由6～8重量份的二羟基聚醚，1.2～1.5重量份的端羟基聚丁二烯和2.0～3.0重量份的扩链剂组成。
其中，所述二异氰酸酯选自脂肪族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯或者它们的混合物。作为脂肪族二异氰酸酯的例子包括异佛尔酮二异氰酸酯、4，4，-二环己基甲烷二异氰酸酯或1，6-六亚甲基二异氰酸酯。作为芳香族异氰酸酯的例子包括4，4，-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯。作为优选地，所述二异氰酸酯为MDI、TDI或二者的混合物；更优选地，所述二异氰酸酯为液化MDI。其中，所述扩链剂是指含有两个官能团的化合物，通常是小分子二元醇、二元胺、乙醇胺等。所述扩链剂为1，4-丁二醇、乙二醇、1，3-丙二醇、一缩二乙二醇、乙二胺、己二胺、二乙醇胺、三乙醇胺以及丙三醇中的至少一种。作为优选地，所述扩链剂为1，4-丁二醇。
其中，所述聚酯多元醇为芳香族多元醇，并且所述芳香族多元醇的官能度为1.8～2.2。
其中，所述二羟基聚醚是以丙二醇为起始剂的二羟基聚醚，并且其羟基为105～115mgKOH/g。
本发明的第二方面还涉及上述生态环保织物的制造方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：所述方法包括以下步骤：(a)利用聚氨酯预聚物的水分散液浸渍基底织物；(b)在50～70℃条件下进行烘干处理，时间为8～10分钟；(c)在90～100℃固化处理3～5分钟。
与现有技术相比，本发明所述的生态环保织物及其制造方法具有以下突出的有益效果：
本发明所述的生态环保织物不仅具有改进的力学性能，而且具有优异的抗老化性和抗水解性；其在制造、存放以及穿着期间均无甲醛释放，对环境友好，而且手感舒适、透湿透气性好。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明所述的生态环保织物及其制造方法做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解；需要指出的是实施例中有关材料以及性能等的描述都是示例性的，而并不是指对发明保护范围的限制。
本发明所述的生态环保织物，其包括基底织物和涂覆在所述基底织物上的聚氨酯涂层，所述聚氨酯涂层通过浸渍含有聚氨酯预聚物的水分散液并固化得到，并且所述聚氨酯涂层的涂覆量为20～100g/m2。所述含有聚氨酯预聚物的水分散液是由14～16wt％的预聚体组分、5.0～7.0wt％的低聚物组分、6～8wt％的聚烯丙胺树脂、0.5～1.2wt％的乳化剂、1.0～3.0wt％的渗透剂、1.0～3.0wt％的柔软剂以及余量的水形成的水分散液。其中，所述预聚体组分由含有22.0～27.5重量份的二异氰酸酯、12.5～15.0重量份的聚酯多元醇、1.5～2.5重量份的甲基丙烯酸-2-羟丙酯、3.5～5.0重量份的扩链剂和0.1～0.2重量份的催化剂制备得到；所述低聚物组分由6～8重量份的二羟基聚醚，1.2～1.5重量份的端羟基聚丁二烯和2.0～3.0重量份的扩链剂组成。所述方法的生态环保织物可以通过包括以下步骤的方法制备得到：(a)利用聚氨酯预聚物的水分散液浸渍基底织物；(b)在50～70℃条件下进行烘干处理，时间为8～10分钟；(c)在90～100℃固化处理3～5分钟。具体来说，所述的聚氨酯预聚物的水分散液通过包括以下步骤的方法制备得到：(1)将22.0～27.5重量份的二异氰酸酯、12.5～15.0重量份的聚酯多元醇、1.5～2.5重量份的甲基丙烯酸-2-羟丙酯、3.5～5.0重量份的扩链剂和0.1～0.2重量份的催化剂置于反应釜中，然后在50～70℃条件下反应2～3小时，然后降温至40～50℃，控制-NCO的含量为预聚体组分总重量的10～12％得到预聚体组分，出料后密封保存；(2)将6～8重量份的二羟基聚醚，1.2～1.5重量份的端羟基聚丁二烯和2.0～3.0重量份的扩链剂置于反应釜中，在40℃下充分混合1小时后得到低聚物组分，出料后密封保存；(3)在反应釜中加入10wt％的去离子水，然后加入0.5～1.2wt％的乳化剂混合均匀，然后在高速搅拌的条件下(1500～2500rpm)加入14～16wt％的预聚体组分、5.0～7.0wt％的低聚物组分和6～8wt％的聚烯丙胺树脂，然后缓慢滴加剩余的去离子水；最后加入1.0～3.0wt％的渗透剂、1.0～3.0wt％的柔软剂即可得到含有聚氨酯预聚物的水分散液。在以下实施例和比较例中：所述的聚烯丙胺树脂为PAA-01，分子量为1000(日本纺绩株式会社NittoBosekiCo.Ltd.)。所述乳化剂为十二烷基磺酸钠；所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚JFC-1；所述柔软剂为硬脂酸聚氧乙烯酯SG-6。所述的二异氰酸酯为碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的MDI，烟台万华聚氨酯股份有限公司(WannateMDI-100HL)。所述的聚酯多元醇为Stepan公司的Stepanol系列芳香族聚酯多元醇(牌号为StepanolPD-90LV)。所述的二羟基聚醚为以丙二醇为起始剂的二羟基聚醚，羟基为105～115mgKOH/g，牌号为Voranol220-110N。所述端羟基氢化聚丁二烯的氢化度大于98％，羟基官能度为1.9，羟值为31mgKOH/g，分子量为3100(美国Sartomer公司，KrasolHLBH-P3000)。
实施例1
本实施例的聚氨酯预聚物的水分散液通过包括以下步骤的方法制备得到：(1)将22.0重量份的二异氰酸酯、12.5重量份的聚酯多元醇、2.0重量份的甲基丙烯酸-2-羟丙酯、3.5重量份的1，4-丁二醇和0.12重量份的二月桂酸二丁基锡置于反应釜中，然后在60℃条件下反应2～3小时，然后降温至40℃，控制-NCO的含量为预聚体组分总重量的10％得到预聚体组分，出料后密封保存；(2)将6重量份的二羟基聚醚，1.2重量份的端羟基聚丁二烯和2.0重量份的1，4-丁二醇置于反应釜中，在40℃下充分混合1小时后得到低聚物组分，出料后密封保存；(3)在反应釜中加入10wt％的去离子水，然后加入0.8wt％的乳化剂混合均匀，然后在2000rpm的转速条件下加入15wt％的预聚体组分、6.0wt％的低聚物组分和6wt％的聚烯丙胺树脂，然后缓慢滴加剩余的去离子水；最后加入2.0wt％的渗透剂、2.0wt％的柔软剂即可得到含有聚氨酯预聚物的水分散液。
实施例2
本实施例的聚氨酯预聚物的水分散液通过包括以下步骤的方法制备得到：(1)将25.0重量份的二异氰酸酯、13.5重量份的聚酯多元醇、2.0重量份的甲基丙烯酸-2-羟丙酯、4.0重量份的1，4-丁二醇和0.12重量份的二月桂酸二丁基锡置于反应釜中，然后在60℃条件下反应2～3小时，然后降温至40℃，控制-NCO的含量为预聚体组分总重量的10％得到预聚体组分，出料后密封保存；(2)将8重量份的二羟基聚醚，1.5重量份的端羟基聚丁二烯和3.0重量份的1，4-丁二醇置于反应釜中，在40℃下充分混合1小时后得到低聚物组分，出料后密封保存；(3)在反应釜中加入10wt％的去离子水，然后加入0.8wt％的乳化剂混合均匀，然后在2000rpm的转速条件下加入15wt％的预聚体组分、6.0wt％的低聚物组分和8wt％的聚烯丙胺树脂，然后缓慢滴加剩余的去离子水；最后加入2.0wt％的渗透剂、2.0wt％的柔软剂即可得到含有聚氨酯预聚物的水分散液。
实施例3
本实施例的聚氨酯预聚物的水分散液通过包括以下步骤的方法制备得到：(1)将27.5重量份的二异氰酸酯、15.0重量份的聚酯多元醇、2.5重量份的甲基丙烯酸-2-羟丙酯、5.0重量份的1，4-丁二醇和0.10重量份的二月桂酸二丁基锡置于反应釜中，然后在60℃条件下反应2～3小时，然后降温至40℃，控制-NCO的含量为预聚体组分总重量的12％得到预聚体组分，出料后密封保存；(2)将6.0重量份的二羟基聚醚，1.2重量份的端羟基聚丁二烯和2.0重量份的1，4-丁二醇置于反应釜中，在40℃下充分混合1小时后得到低聚物组分，出料后密封保存；(3)在反应釜中加入10wt％的去离子水，然后加入0.8wt％的乳化剂混合均匀，然后在2000rpm的转速条件下加入15.0wt％的预聚体组分、5.0wt％的低聚物组分和6wt％的聚烯丙胺树脂，然后缓慢滴加剩余的去离子水；最后加入2.0wt％的渗透剂、2.0wt％的柔软剂即可得到含有聚氨酯预聚物的水分散液。
对比例1
本对比例的聚氨酯预聚物的水分散液通过包括以下步骤的方法制备得到：(1)将25.0重量份的二异氰酸酯、13.5重量份的聚酯多元醇、2.0重量份的甲基丙烯酸-2-羟丙酯、4.0重量份的1，4-丁二醇和0.12重量份的二月桂酸二丁基锡置于反应釜中，然后在60℃条件下反应2～3小时，然后降温至40℃，控制-NCO的含量为预聚体组分总重量的10％得到预聚体组分，出料后密封保存；(2)将8重量份的二羟基聚醚和3.0重量份的1，4-丁二醇置于反应釜中，在40℃下充分混合1小时后得到低聚物组分，出料后密封保存；(3)在反应釜中加入10wt％的去离子水，然后加入0.8wt％的乳化剂混合均匀，然后在2000rpm的转速条件下加入15wt％的预聚体组分、6.0wt％的低聚物组分和8wt％的聚烯丙胺树脂，然后缓慢滴加剩余的去离子水；最后加入2.0wt％的渗透剂、2.0wt％的柔软剂即可得到含有聚氨酯预聚物的水分散液。
对比例2
本对比例的聚氨酯预聚物的水分散液通过包括以下步骤的方法制备得到：(1)将25.0重量份的二异氰酸酯、13.5重量份的聚酯多元醇、2.0重量份的甲基丙烯酸-2-羟丙酯、4.0重量份的1，4-丁二醇和0.12重量份的二月桂酸二丁基锡置于反应釜中，然后在60℃条件下反应2～3小时，然后降温至40℃，控制-NCO的含量为预聚体组分总重量的10％得到预聚体组分，出料后密封保存；(2)将8重量份的二羟基聚醚，1.5重量份的端羟基聚丁二烯和3.0重量份的1，4-丁二醇置于反应釜中，在40℃下充分混合1小时后得到低聚物组分，出料后密封保存；(3)在反应釜中加入10wt％的去离子水，然后加入0.8wt％的乳化剂混合均匀，然后在2000rpm的转速条件下加入15wt％的预聚体组分、6.0wt％的低聚物组分，然后缓慢滴加剩余的去离子水；最后加入2.0wt％的渗透剂、2.0wt％的柔软剂即可得到含有聚氨酯预聚物的水分散液。
作为示例性地，将实施例1～3以及对比例1～2制备得到的含有聚氨酯预聚物的水分散液浸渍在基底织物(纯棉布，110×76)上，然后在60℃条件下进行烘干处理，时间为10分钟；最后在100℃固化处理3分钟即可得到含有聚氨酯涂层的织物，为了比较方便所述涂层的涂覆量均为约50g/m3(可以通过调节含有聚氨酯预聚物的水分散液的浸渍时间等参数来调节涂覆量)。将得到的含有聚氨酯涂层的织物进行性能测试，其中透湿量按照GB/T12704-1991规定的方法执行；拉伸强度和扯断伸长率(经向)按照HG/T2580-1994中规定的方法执行；表面抗湿性按照GB/T4745规定的方法执行。
测试结果如表1所示：
表1
将得到的含有聚氨酯涂层的织物在温度为80℃以及90％RH的密闭条件下保持30天，然后再进行上述测试，测试结果如表2所示。
表2
由表1的结果可知，通过本发明的方法得到的织物不仅具有防水透湿性能，而且还具有良好的透湿性，保证了穿着的舒适性；而对比例得到的织物抗湿性较差。由表2的结果可知，本发明所得到的织物具有优异的耐久性，而对比例的织物经过温度为80℃以及90％RH的密闭条件下保持30天的加速老化处理后，其强度仅保持在初始的40～50％左右，而其断裂伸长率更是加剧下降。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种生态环保织物的制造方法，所述生态环保织物包括基底织物和涂覆在所述基底织物上的聚氨酯涂层，并且所述聚氨酯涂层的涂覆量为20～100g/m2，其特征在于：所述制造方法包括以下步骤：(a)利用聚氨酯预聚物的水分散液浸渍基底织物；(b)在50～70℃条件下进行烘干处理，时间为8～10分钟；(c)在90～100℃固化处理3～5分钟；其中，所述聚氨酯预聚物的水分散液通过包括以下步骤的方法制备得到：(1)将22.0～27.5重量份的二异氰酸酯、12.5～15.0重量份的聚酯多元醇、1.5～2.5重量份的甲基丙烯酸-2-羟丙酯、3.5～5.0重量份的扩链剂和0.1～0.2重量份的催化剂置于反应釜中，然后在50～70℃条件下反应2～3小时，然后降温至40～50℃，控制-NCO的含量为预聚体组分总重量的10～12％得到预聚体组分，出料后密封保存；(2)将6～8重量份的二羟基聚醚，1.2～1.5重量份的端羟基聚丁二烯和2.0～3.0重量份的扩链剂置于反应釜中，在40℃下充分混合1小时后得到低聚物组分，出料后密封保存；(3)在反应釜中加入10wt％的去离子水，然后加入0.5～1.2wt％的乳化剂混合均匀，然后在搅拌速度为1500～2500rpm的条件下加入14～16wt％的预聚体组分、5.0～7.0wt％的低聚物组分和6～8wt％的聚烯丙胺树脂，然后缓慢滴加剩余的去离子水；最后加入1.0～3.0wt％的渗透剂、1.0～3.0wt％的柔软剂即可得到含有聚氨酯预聚物的水分散液。
2.根据权利要求1所述的生态环保织物，其特征在于：所述二异氰酸酯为碳化二亚胺改性的MDI；所述的聚酯多元醇为芳香族聚酯多元醇，并且所述芳香族多元醇的官能度为1.8～2.2；所述的扩链剂为1，4-丁二醇。
3.根据权利要求1所述的生态环保织物，其特征在于：所述二羟基聚醚是以丙二醇为起始剂的二羟基聚醚，并且其羟基为105～115mgKOH/g。
4.根据权利要求1所述的生态环保织物，其特征在于：所述的聚烯丙胺树脂的数均分子量为800～1500。
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