一种CO2基水性聚氨酯合成革发泡涂层及其制备方

本发明属于合成革制造领域，具体涉及一种co2基水性聚氨酯合成革发泡涂层及其制备方法。背景技术：1、合成革是将合成树脂，通常是聚氨酯，通过涂覆、贴合等方式与基材相结合所获得的一种外观、性能与天然皮革更加接近的塑料制品。通常来讲，合成革按是否发泡可分为普通合成革和发泡合成革。普通合成革涂层一般由表处层(表面效应层)、面层和粘接层组成；发泡合成革涂层一般由表处层、面层、发泡层以及粘接层几个部分组成。其中，发泡层的主要功能是赋予合成革适当的厚度和丰满性、同时可降低合成革成本，要求所用聚氨酯树脂具有良好的泡感、回弹性、韧性、力学性能、耐候性、耐老化性和良好的剥离强度等。2、专利cn117534956a公开了一种易自发泡高固含水性聚氨酯乳液及其制备方法，该乳液包括非离子水性聚氨酯10～30重量份，阴离子水性聚氨酯70～90重量份；制备方法为，s1，先制备带有烷氧基的非离子水性聚氨酯；s2，通过将阴离子聚氨酯预聚物分散在含有上述非离子水性聚氨酯的去离子水中，并经过有机胺扩链形成阴离子水性聚氨酯；s3，通过非离子水性聚氨酯和阴离子水性聚氨酯的合成，最后得到二者的化学共混物。本发明的水性聚氨酯乳液应用于发泡涂层，不需外加发泡剂和稳泡剂，可以通过物理搅拌自行发泡，发泡倍率易于调节，所得涂层泡孔均匀。3、专利cn101408001a公开了一种合成革用水性发泡树脂，以所述的发泡树脂的总重量剂，其包括水性聚氨酯树脂40～50％，水35～45％，有机硅流平剂0.5～1％，聚苯乙烯发泡剂13～20％，聚醚消泡剂0.5～1％，水性聚氨酯增稠剂0.02～0.5％。本发明为水性发泡树脂，以水为溶剂，替代n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、丁酮(mek)等大量有毒溶剂，使产品具备不燃、无毒、无污染的特性，本发明适用于水性聚氨酯合成革的后段处理。技术实现思路1、现有合成革用发泡聚氨酯涂层树脂反应原料用多元醇主要依赖于石油资源，不可持续。2、在性能方面，一方面，传统基于己二酸与二元醇缩聚得到的聚酯多元醇制备的聚氨酯耐水解性能不足；另一方面，发泡涂层比表面积大，与空气接触面大，要想赋予其优异的阻燃性，通常需要添加大量阻燃剂，而过量阻燃剂容易带来阻燃剂迁移析出、发泡涂层柔软性下降等问题，涂层发泡性能与阻燃性难以调控。3、为了解决上述存在的技术问题，本技术提供如下技术方案：4、本发明通过选用二氧化碳基聚碳酸亚丙酯多元醇作为反应原料制备水性聚氨酯发泡树脂，赋予合成革发泡涂层生态、可持续性，降低石油资源消耗。5、本发明借助聚碳酸亚丙酯多元醇的结构特性，赋予发泡涂层优异的耐水解性和阻燃性。6、本发明提供一种co2基水性聚氨酯合成革发泡涂层的制备方法，包括如下步骤：7、s1：按重量份计，将50-90份co2基多元醇，3-5份小分子扩链剂，0-0.1份有机铋催化剂，29-40份二异氰酸酯混合后75-85℃反应2h，得到混合产物；8、s2：向所述混合产物后加入混合溶液，55℃反应2-3h后降温至40℃以下，得到预聚体；所述混合溶液由2-3.2份亲水扩链剂二羟甲基丙酸、1-2.4份中和剂三乙胺和10份丙酮组成；9、s3：将所述预聚体和3-5份表面活性剂溶于69-152份水中，乳化分散后加入1.2-3份扩链剂，室温(25±5℃)反应1-2h，得到co2基水性聚氨酯乳液；10、s4：按重量份计，将100份所述co2基水性聚氨酯乳液和2-3份聚氨酯缔合型增稠剂、1-2份有机硅类润湿流平剂，1.5-3份硅树脂聚醚乳液类稳泡剂和2-3份发泡剂混合，得到发泡浆料；所述发泡浆料的发泡倍率为1-1.5倍、粘度为8000-10000mpa·s；11、s5：将所述发泡浆料涂覆于合成革基材的表面后90-120℃干燥，得到所述co2基水性聚氨酯合成革发泡涂层；涂覆的厚度为0.5-1mm。12、优选的，所述步骤s1中，反应后冷却至50℃；所述步骤s2中，反应后降温至40℃以下。13、优选的，所述co2基多元醇为数均分子量2000-3000g/mol的聚碳酸亚丙酯多元醇；所述聚碳酸亚丙酯多元醇中，多元醇羟基位于大分子链两端，聚碳酸亚丙酯多元醇中二氧化碳含量为20-30wt％。14、优选的，所述小分子扩链剂为1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇和乙二醇中的一种或多种。15、优选的，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。16、优选的，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠中的一种或组合。17、优选的，所述扩链剂为1,6-己二胺和1,4-环己二胺中的至少一种。18、优选的，所述步骤s3中，室温反应后减压蒸馏除去丙酮。19、优选的，所述步骤s3中，co2基水性聚氨酯乳液的固含量为45-55％。20、优选的，所述步骤s4中，所述发泡剂为聚氨酯微球发泡粉，发泡的温度为90-120℃。21、具体的，所述co2基水性聚氨酯合成革发泡涂层的制备方法，包括如下步骤：22、(1)co2基水性聚氨酯的制备：23、按重量份计，将真空脱水后的co2基多元醇50～90份、小分子扩链剂3.0～5.0份加入反应釜中，随后加入有机铋催化剂0～0.1份，二异氰酸酯29～40份，升温至75～85℃，反应2h后降温至50℃，加入由2.0～3.2份亲水扩链剂二羟甲基丙酸、1.0～2.4份中和剂三乙胺与10份丙酮组成的混合溶液，于55℃继续反应2～3h，反应结束后，将预聚体冷却至40℃以下，随后在1000r/min高速搅拌下，采用由3～5份表面活性剂和69～152份去离子水组成的混合溶液对预聚体进行乳化分散，乳化完成后加入1.2～3.0份后扩链剂，室温反应1～2h，减压蒸馏除去丙酮，即得到固含量45％～55％的co2基水性聚氨酯乳液；24、(2)发泡浆料及发泡涂层的制备：25、将(1)制备的co2基水性聚氨酯100份，加入2.0～3.0份聚氨酯缔合型增稠剂、1～2份有机硅类润湿流平剂、1.5～3份硅树脂聚醚乳液类稳泡剂、2.0～3.0份发泡剂，通过高速机械搅拌制成发泡倍率为1.0～1.5倍、粘度为8000～10000mpa·s的发泡浆料，然后将发泡浆料直接涂敷于合成革基材表面，控制厚度为0.5～1.0mm，进入90～120℃烘箱干燥，即可得到co2基水性聚氨酯合成革发泡涂层。26、本发明还提供一种上述制备方法制备得到的co2基水性聚氨酯合成革发泡涂层。27、本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：28、(1)本发明采用以二氧化碳为原料制备的聚碳酸亚丙酯多元醇为软段来制备水性聚氨酯发泡树脂，充分再利用了二氧化碳资源，可降低碳排放，从源头推动合成革绿色、可持续发展。29、(2)本发明采用机械发泡与发泡剂发泡并用的方式制备发泡涂层，一方面降低了发泡剂用量，降低了成本，另一方面，能够根据实际需求，对泡孔形态、尺寸进行灵活调控。30、(3)聚碳酸亚丙酯中含有聚碳酸酯结构，阻隔性、耐水解性好，由其制备的聚氨酯发泡涂层可具备优异的耐水解性；同时二氧化碳基聚碳酸亚丙酯在遇火发生燃烧时能够及时分解产生二氧化碳，进而抑制火焰蔓延，实现阻燃、自熄功能，可降低发泡涂层阻燃剂的用量，从而避免因添加阻燃剂导致的发泡涂层柔软性、按压回弹性下降、小分子迁移析出等问题。