一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超

本发明属于高性能化合成革领域，具体涉及了一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法。背景技术：1、天然皮革因其独特的风格、优异的耐磨性和舒适性深受消费者喜爱，已广泛应用于服饰、箱包、家居等领域。然而，随着天然皮革应用的不断拓展，其供应量远远无法满足市场的需求。20世纪三四十年代，为满足消费者对天然皮革的需求，仿皮面料(人造革、合成革)开始逐渐市场化，仿皮面料的开发极大地填补了天然皮革的市场不足，极具市场潜力。2、传统的超纤革主要采用海岛纤维针刺无纺布为基布，溶剂型聚氨酯为涂覆浆料，后将聚氨酯的dmf(二甲基甲酰胺)与水置换，通过碱减量或甲苯减量等工艺获得良好的皮革效果和手感，其原料的选择及复杂的工艺流程使其价格远远高于普通合成革，并且涂覆浆料中使用大量的dmf，水洗置换溶剂、减量之后的碱或甲苯却无法完全回收，溶剂残留危害消费者健康，而且回收溶剂需要投入成本以及产生大量能耗。3、据统计，2012年至2021年，全国共发生居住场所火灾132.4万起，造成11634人遇难、6738人受伤，直接财产损失77.7亿元。造成事故的原因除了相关人员的违规操作外，还在于住宅中存在的纺织品阻燃性能较差，成为了火势加大的促进剂，尤其在燃烧过程中会释放大量的一氧化碳缩短逃生时间。火灾统计表明，火灾中的大部分死亡者是由于烟气的作用，有毒和高温烟气的吸入是造成火灾中人员伤亡的主要原因。目前除家具家纺行业外，汽车、高铁、航空用革等对超纤合成革的阻燃性也提出了较高要求。4、阻燃剂是一类能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰蔓延的添加剂。目前，最常用和最重要的阻燃剂是磷、溴、氯、锑和铝的化合物。溴系阻燃剂由于阻燃性能好，用量少，对产品性能影响小，与三氧化二锑协同使用是目前我国阻燃剂使用中的主力，但含溴、氯等卤系阻燃剂在高温、明火情况下会放出卤化氢等具有腐蚀性的有毒气体并伴有浓烟，存在安全隐患。阻燃剂发展趋势在于提高阻燃性能的同时，更加注重环保与生态安全。在这种背景下，一些传统的卤系阻燃剂已受到日益严格的环保和阻燃法规的压力，迫使用户寻找卤系阻燃剂的代用品。5、因此，要实现行业的绿色可持续发展，开发一种兼具功能性的皮革及生产流程绿色环保成为了目前发展的重点。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，获得了一种简便快捷、节能降碳且绿色环保具有阻燃功能的生态仿超纤革。2、为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：3、一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，包括如下步骤：4、(1)耐磨、耐水解、耐黄变且具有阻燃性能的水性聚氨酯乳液的制备：将已真空脱水的聚醚二元醇50-100份、二异氰酸酯20-50份、催化剂二月桂酸二丁基锡0.01份加入反应容器中，持续搅拌和氮气保护下，升温至80-100℃反应1-2h，加入10-20份亲水扩链剂反应1-2h，通过二正丁胺法跟踪-nco含量，达到理论值后降温至50-75℃，得到预聚体；将10-20份阻燃扩链剂frc-6、10-20份小分子扩链剂及20-30份丙酮加入上述预聚体中，保温反应2-3h后得到含有阻燃成分的预聚体，将其降温至20-40℃，加入10-20份三乙胺中和0.5-1h，在高剪切力的作用下，将预聚体分散于去离子水中，最后减压蒸馏除去丙酮后得到阻燃水性聚氨酯乳液；5、(2)添加型改性无机阻燃剂的制备：将定量无机阻燃剂加入乙醇中超声20-60min后，加入1～20％硅烷偶联剂kh-560含量的乙醇溶液，搅拌一定时间后升温至80-120℃反应1-5h，将产物进行洗涤、过滤、烘干，获得改性后的无机阻燃剂；然后将已改性的无机阻燃剂与乙醇混合超声30min，随后加入含dopo的乙醇溶液，加热至50-80℃反应10-15h，然后将产物洗涤、过滤、烘干，即得到dopo改性无机阻燃剂；6、(3)基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备：以双面绒毛的针织布为基布，在常温常压下，将制备的阻燃水基聚氨酯、dopo改性无机阻燃剂与增稠剂混合形成阻燃含浸浆料并充分浸润基布，将基布用轧辊轧去多余液体，基布双面形成有聚氨酯皮膜，经烘箱干燥，表面磨毛处理后，即可获得所述的具有阻燃性能的生态仿超纤合成革。7、优选后，所述步骤(1)，聚醚二元醇的数均分子量为1500-2500，其选用聚四氢呋喃醚二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇和聚醚聚酯共聚二元醇其中的一种或多种组合。8、优选后，所述步骤(1)，二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯，选用异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己烷二异氰酸酯的任意一种或多种组合。9、优选后，所述步骤(1)，亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或两种组合；所述的小分子扩链剂为乙二醇、丁二醇、甲基丙二醇中的一种或两种组合。10、优选后，所述步骤(2)，无机阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、纳米层状硅酸盐等其中的一种或多种组合。11、优选后，所述步骤(3)，该基布组织结构为双层纬编组织或空气层组织，克重为200-500g/m2。12、优选后，所述步骤(3)，阻燃水性聚氨酯固含量为30～50％，ph值为6-9，开稀倍数为0-3倍。13、优选后，所述步骤(3)，添加型改性无机阻燃剂含量为1-10％。14、优选后，所述步骤(3)，增稠剂含量为0.5-3％，该增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂。15、优选后，所述步骤(3)，预先高速机械搅拌30min，再将基布一浸一轧，带液率40％-80％，在80-150℃干燥后即可获得具有阻燃功能的生态仿超纤合成革。16、由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：17、(1)本发明使用双面绒毛针织布经浸轧、干燥与磨毛处理后即可获得仿超纤合成革。与传统超纤革制备工艺相比，本发明无需后开纤工艺，避免了减量之后的碱或甲苯无法完全回收以及后续充分水洗造成资源浪费等问题，整个生产工艺绿色环保、节能降碳，并能获得与超纤革相同手感和效果的仿超纤合成革。18、(2)使用自制的阻燃水性聚氨酯与无机添加型改性阻燃剂混合为含浸浆料，阻燃水基聚氨酯引入含n、p小分子阻燃剂为扩链剂，无机添加型改性阻燃剂中通过硅烷偶联剂的添加引入si基化合物，在高分子燃烧过程中形成含sio2的覆盖层，si、p、n和无机物的协同效应可显著提升仿超纤合成革的阻燃性，且为无卤高效阻燃体系，从源头上杜绝污染，且无有机溶剂残留，制造工艺简单并赋予仿超纤合成革功能性，在当下人们对环境日益重视的背景下，其应用领域及应用前景巨大。技术特征：1.一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，其特征在于包括如下步骤：2.根据权利要求1所述的一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)，聚醚二元醇的数均分子量为1500-2500，其选用聚四氢呋喃醚二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇和聚醚聚酯共聚二元醇其中的一种或多种组合。3.根据权利要求1所述的一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)，二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯，选用异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己烷二异氰酸酯的任意一种或多种组合。4.根据权利要求1所述的一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)，亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或两种组合；所述的小分子扩链剂为乙二醇、丁二醇、甲基丙二醇中的一种或两种组合。5.根据权利要求1所述的一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)，无机阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、纳米层状硅酸盐等其中的一种或多种组合。6.根据权利要求1所述的一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)，该基布为双面绒毛的针织布，其组织结构为双层纬编组织或空气层组织，克重为200-500g/m2。7.根据权利要求1所述的一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)，阻燃水性聚氨酯固含量为30～50％，ph值为6-9，开稀倍数为0-3倍。8.根据权利要求1所述的一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)，改性无机阻燃剂含量为1-10％。9.根据权利要求1所述的一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)，增稠剂含量为0.5-3％，该增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂。10.根据权利要求1所述的一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)，预先高速机械搅拌30min，再将基布一浸一轧，带液率40％-80％，在80-150℃干燥后即可获得具有阻燃功能的生态仿超纤合成革。技术总结本发明公开了一种基于水性聚氨酯且具有阻燃功能的生态仿超纤合成革的制备方法，包括以下步骤，步骤一：制备一种耐磨、耐水解、耐黄变且具有磷氮协效阻燃功能的水性聚氨酯乳液；步骤二：制备得到含有磷、硅元素的添加型无机阻燃剂；步骤三：常温常压下，将制备的阻燃水基聚氨酯与无机阻燃剂混合形成阻燃含浸浆料并充分浸轧基布，经烘箱干燥，表面磨毛处理后，即可获得所述的具有阻燃性能的生态仿超纤革。本发明使用自制的耐磨、耐水解、耐黄变且具有阻燃功能的水性聚氨酯含浸工艺，整个体系高效低毒且无卤素，从源头上杜绝污染，并能获得与超纤革相同手感和效果且具有阻燃功能的仿超纤合成革。技术研发人员：王瑞英,章淑娟,李栋,郑今欢,王成龙,穆银魁,肖四英受保护的技术使用者：现代纺织技术创新中心（鉴湖实验室）技术研发日：技术公布日：2024/8/20