浇注型聚氨酯合成革的制备与性能研究

摘要

聚氨酯(PU)合成革是由PU涂层和基布构成的复合材料，可以作为天然皮革的代用品。由于PU合成革生产过程中使用了大量的有机溶剂，因此不仅污染环境，而且成品会有溶剂残留。近年来，PU合成革清洁化生产技术的研究已经成为主流，基于反应成型的无溶剂浇注型聚氨酯(CPU)合成革成为该领域的研究热点。论文基于环保要求和工业化生产的需要，对CPU合成革的制备工艺与性能进行了系统的研究，并在上海揽胜绿色材料科技有限公司实现了工业化试生产。主要研究内容和结果如下:
　　论文以液化MDI和聚酯多元醇C1120为主要原料，以DH-067为催化剂，制备了CPU发泡涂层，研究了反应指数（R值）对CPU发泡涂层结构和性能的影响。研究结果表明，R值对CPU发泡涂层的力学性能影响较大;当R值为1.1时，CPU发泡涂层的综合性能较好;SEM分析表明，当R值升高时，可以提高CPU发泡涂层的开孔率，使得卫生性能提高;FTIR分析表明，CPU发泡涂层的制备遵从聚氨酯的基本反应规律。
　　论文以液化MDI和聚酯多元醇C1120为主要原料，以DH-067为催化剂，以LM2003为匀泡剂，制备了CPU发泡涂层，研究了匀泡剂用量对CPU发泡涂层结构和性能的影响。研究结果表明，匀泡剂对CPU发泡涂层的泡孔结构有很好的调节作用，可使泡孔均匀细密，大小均一，并能有效的提高CPU发泡涂层的力学性能、手感特性和卫生性能;当匀泡剂LM2003用量在1％时，CPU发泡涂层的综合性能较好。
　　论文以液化MDI和聚酯多元醇C1120为主要原料，以DH-067为催化剂，以LM2003为匀泡剂，制备了CPU发泡涂层，研究了填料对CPU发泡涂层结构和性能的影响。研究结果表明，适当的填料用量，可以提高CPU发泡涂层的力学性能;填料在物料中的分散性越好，CPU发泡涂层的力学性能越好，泡孔分布更加均匀，泡孔大小差异越小;最佳的填料为轻质碳酸钙，当轻质碳酸钙用量在30％时，CPU发泡涂层的综合性能较佳。
　　论文以液化MDI和聚酯多元醇C1120为主要原料，以DH-067为催化剂，以LM2003为匀泡剂，以轻质碳酸钙为填料，以有机氟树脂乳液TG1001为耐水解改性剂，制备了CPU发泡涂层，详细研究了CPU发泡涂层的耐水解性能。研究结果表明，有机氟树脂乳液TG1001能够很好的提高CPU发泡涂层的耐水解性能，调节原料体系的表面张力，使CPU发泡涂层的泡孔直径变小，从而改善CPU发泡涂层的手感特性和力学性能;当有机氟树脂乳液TG1001添加量为0.1％时，CPU发泡涂层的耐水解性能最佳。
　　论文以液化MDI和不同类型的聚合物多元醇为主要原料，以DH-067为催化剂，以LM2003为匀泡剂，以轻质碳酸钙为填料，制备了CPU发泡涂层，详细研究了聚合物多元醇对CPU发泡涂层结构和性能的影响。研究结果表明，研究结果表明，聚碳酸酯型CPU发泡涂层的力学性能最优，聚醚型CPU发泡涂层的力学性能最差; SEM电镜照片表明，聚酯型CPU发泡涂层具有贯通的微孔结构，具有良好的卫生性能。
　　论文基于上述研究结果，设计了二涂三烘的生产线。整条生产线主要包括浇注上料系统，辊式涂布系统和半干贴合系统。通过在上海揽胜绿色材料科技有限公司的大量试生产实验，优化了CPU合成革的生产工艺，实现了工业化试生产，成品达到了企业A级产品的质量标准。
　　综上所述，论文的研究成果为CPU合成革的生产提供了新的工艺方法和理论依据，为PU合成革的清洁生产提供了新的解决方案。

目录

摘要

1 绪论

1．1 中国聚氨酯合成革工业的发展状况

1．1．1 PU合成革工业发展中存在的污染问题

1．1．2 PU合成革清洁化生产的主要研究方向

1．2 CPU合成革研究的技术进展

1．2．1 国内外浇注型聚氨醑的研究进展

1．2．2 CPU的制备方法

1．2．3 CPU合成革的研究现状

1．3 CPU合成革工艺的基本原理与技术优势

1．3．1 CPU合成革工艺的基本原理

1．3．2 CPU合成革工艺的技术优势

1．3．3 CPU合成革的生产原料选择

1．4 课题研究的目的、内容和意义

2 R值对CPU发泡涂层结构与性能的影响

2．1 实验部分

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器

2．1．3 CPU发泡涂层的制备过程

2．1．4 R值对CPU发泡涂层力学性能的研究

2．1．5 R值对CPU发泡涂层透湿性能的影响研究

2．1．6 R值对CPU发泡涂层柔软度的影响研究

2．1．7 R值对CPU发泡涂层微观结构的影响研究

2．1．8 CPU发泡涂层的成型机理研究

2．2 测试及分析

2．2．1 力学性能测试

2．2．2 透湿性能测试

2．2．3 柔软度测试

2．2．4 SEM分析

2．2．5 FTlR分析

2．2．6 TGA分析

2．3 结果与讨论

2．3．1 R值对CPU发泡涂层力学性能的影响分析

2．3．2 R值对CPU发泡涂层透湿性能的影响分析

2．3．3 R值对CPU发泡涂层柔软度的影响分析

2．3．4 R值对CPU发泡涂层微观结构的影响分析

2．3．5 FTIR分析

2．3．6 TGA分析

2．4 本章小结

3 匀泡剂对CPU发泡涂层结构与性能的影响

3．1 实验部分

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验仪器

3．1．3 LM2003用量对CPU发泡涂层性能的影响研究

3．1．4 匀泡剂用量对CPU发泡涂层力学性能的影响研究

3．1．5 匀泡剂用量对CPU发泡涂层的卫生性能的影响研究

3．1．6 匀泡剂用董对CPU发泡涂层成膜厚度和柔软度的影响研究

3．1．7 匀泡剂用量对CPU发泡涂层微观结构的影响研究

3．2 测试及分析

3．2．1 力学性能测试

3．2．2 卫生性能测试

3．2．3 成膜厚度及柔软度分析

3．2．4 SEM微观结构分析

3．3 结果与讨论

3．3．1 匀泡剂用量对CPU发泡涂层力学性能的影响分析

3．3．2 匀泡剂用量对CPU发泡涂层柔软度及卫生性能的影响分析

3．3．3 匀泡剂对CPU发泡涂层微观结构的影响分析

3．4 本章小结

4 填料对CPU发泡涂层结构与性能的影响

4．1 实验部分

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验仪器

4．1．3 填料的种类对CPU发泡涂层力学性能的影响研究

4．1．4 填料的种类对CPU发泡涂层力学性能的影响研究

4．1．5 填料的种类对CPU发泡涂层卫生性能及柔软度的影响研究

4．1．6 填料的种类对CPU发泡涂层微观结构的影响研究

4．1．7 轻质碳酸钙对CPU发泡涂层力学性能的影响研究

4．1．8 轻质碳酸钙对CPU发泡涂层卫生性能及柔软度的影响研究

4．1．9 轻质碳酸钙对CPU发泡涂层微观结构的影响研究

4．2 测试及分析

4．2．1 力学性能测试

4．2．2 卫生性能测试

4．2．3 成膜厚度及柔软度分析

4．2．4 SEM微观结构分析

4．3 结果与讨论

4．3．1 填料的种类对CPU发泡涂层力学性能的影响分析

4．3．2 填料的种类对CPU发泡涂层柔软度及卫生性能的影响分析

4．3．3 填料的种类对CPU发泡涂层微观结构的影响分析

4．3．4 不同用量的轻质碳酸钙对CPU发泡涂层柔软度及卫生性能的影响分析

4．3．5 不同用量的轻质碳酸钙对CPU发泡涂层力学性能的影响分析

4．3．6 不同用量的轻质碳酸钙对CPU发泡涂层微观结构的影响分析

4．4 本章小结

5 有机氟树脂乳液对CPU发泡涂层结构与性能的影响

5．1 实验部分

5．1．1 实验材料

5．1．2 实验仪器

5．1．3 有机氟树脂乳液改性CPU发泡涂层的制备过程

5．1．4 有机氟树脂乳液对CPU发泡涂层接触角的影响研究

5．1．5 有机氟树脂乳液对CPU发泡涂层微观结构的影响研究

5．1．6 有机氟树脂乳液对CPU发泡涂层卫生性能及柔软度的影响研究

5．1．7 有机氟树腊乳液对CPU发泡涂层力学性能的影响研究

5．1．8 有机氟树脂乳液对CPU发泡涂层耐水解性能的影响研究

5．1．9 有机氟树脂乳液对CPU发泡涂层成型机理的探讨研究

5．2 测试及分析

5．2．1 接触角的测定

5．2．2 微观结构分析

5．2．3 成膜厚度和柔软度分析

5．2．4 卫生性能分析

5．2．5 力学性能和耐水解性能分析

5．2．6 红外分析(FT-IR)

5．2．7 热重分析(TGA)

5．3 结果与讨论

5．3．1 有机氟树脂的用量对CPU发泡涂层接触角的影响分析

5．3．2 有机氟树脂对CPU发泡涂层微观结构的影响分析

5．3．3 有机氟树脂用量对CPU发泡涂层柔软度及卫生性能的影响分析

5．3．4 有机氟树脂用量对CPU发泡涂层力学性能和耐水解性能的影响分析

5．3．5 FT-IR分析

5．3．6 TGA分析

5．4 本章小结

6 不同类型聚合多元醇对CPU发泡涂层结构与性能的影响

6．1 实验部分

6．1．1 实验材料

6．1．2 实验仪器

6．1．3 不同类型CPU发泡涂层的制各过程

6．1．4 不同类型聚合多元醇对CPU发泡涂层微观结构的影响研究

6．1．5 不同类型聚合多元醇对CPU发泡涂层的卫生性能及柔软度的影响研究

6．1．6 不同类型聚合多元醇对CPU发泡涂层力学性能的影响研究

6．1．7 不同类型聚合多元醇对CPU发泡涂层耐水解性能的影响研究

6．1．8 不同类型聚合多元醇对CPU发泡涂层成型机理的研究

6．2 测试及分析

6．2．1 SEM微观结构分析

6．2．2 成膜厚度和柔软度分析

6．2．3 卫生性能分析

6．2．4 力学性能分析

6．2．5 耐水解性能检测

6．2．6 热重分析(TGA)

6．3 结果与讨论

6．3．1 不同类型聚合多元醇对CPU发泡涂层微观结构的影响分析

6．3．2 不同类型聚合多元醇对CPU发泡涂层柔软度及卫生性能的影响分析

6．3．3 不同类型聚合多元醇对CPU发泡涂层力学性能的影响分析

6．3．4 TGA分析

6．4 本章小结

7 浇注型聚氨酯合成革生产线及产品的工艺设计

7．1 浇注型PU合成革生产线的设计说明

7．1．1 浇注机设计方案

7．1．2 无溶剂面层工艺流程设计方案

7．1．3 浇注型PU发泡层工艺流程设计方案

7．1．4 贴合熟化工艺流程设计方案

7．1．5 冷却收卷工段的流程设计方案

7．2 产线实验部分

7．2．1 产线所用实验材料

7．2．2 实验仪器

7．2．3 CPU合成革的产线测试工艺单

7．2．4 CPU合成革的生产工艺流程

7．3 上海揽胜浇注型PU合成革生产线产品的测定

7．3．1 沙发用CPU合成革力学性能检测标准及检测数据

7．4 本章小结

8 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及申请专利

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