不同填料体系对无溶剂聚氨酯合成革性能的影响

邢高瞻，沈宏武，张 彪

（安徽安利材料科技股份有限公司，安徽合肥230093）

在合成革领域，适当添加低价填料，不但可以降低成本，还能调整发泡层的微孔结构。填料以细小颗粒的形态分散在发泡层体系中，为聚氨酯分子的凝聚提供了成核点，可以提高树脂的凝固速度{1]，赋予合成革特殊的功能性。

无溶剂聚氨酯因其绿色环保的优势，目前逐渐替代溶剂型聚氨酯[2]。我国近年在无溶剂聚氨酯树脂的研究与应用投入很大，并且也获得一定的突破，但是无溶剂聚氨酯在合成革上的应用研究还比较滞后，无溶剂聚氨酯适用填料的报道更是少之又少。然而在实际生产中，由于填料通常是影响泡孔结构的关键因素之一，而泡孔结构直接影响了产品的各项应用性能。因此系统深入地研究填料对无溶剂聚氨酯合成革性能的影响，对于无溶剂聚氨酯合成革的生产以及填料的开发都有非常重要的意义[3]。本文主要考查了几类常用填料体系对无溶剂聚氨酯合成革性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料

聚醚多元醇，AL-2015A，合肥安利聚氨酯新材料有限公司；芳香族异氰酸酯，AL-4512B，合肥安利聚氨酯新材料有限公司；催化剂NX-1556；轻质碳酸钙，工业品，杭州永润环保材料有限公司；硅藻土，工业级，安阳市助剂厂；改性木质素，工业品，安阳市助剂厂。

1.2 仪器与设备

机械搅拌器；辊涂小试机；烘箱；立式显微镜；柔软度测试仪；耐黄变测试箱；拉力机等。

1.3 无溶剂聚氨酯合成革的制备

将基布放于120℃烘箱预烘10 min，再冷却至常温。

按照给定配方在聚醚多元醇中添加0.05% 催化剂得到无溶剂A 料，将所得A 料平均分成5 份（每份100 g），每份A 料分别添加不同填料体系，添加量如表1。

表1 不同配方编号

分别将配制好的1～7 号A 料在机械搅拌器下高速搅拌，充分搅匀。利用辊涂小试机在预先设置的离型纸上涂覆白色干法面层，将1 号A 料与B 料AL-4512B 按照给定比例混合搅拌，并涂覆在上述涂有干法面层的离型纸上，烘至半干后于层压辊处与基布贴合，最后置于130℃烘箱熟化10 min，得到#1 合成革样品。再将2～7号A 料按上述方式重复操作（干法面层同上），最后得到#2～7 合成革样品。

1.4 分析与测试

1.4.1 A 料稳定性测试

分别将配制好的1～7 号A 料与不同填料体系混合搅拌后，室温下贮存，观察分层及沉淀所需时间。

1.4.2 厚度、柔软度和黄变比较

将#1～7 合成革样品分别裁成10 cm×10 cm 样品，利用测厚仪、柔软度测试仪分别测定5 处厚度，记录平均值。黄变测试根据QB/T 4672-2014《人造革合成革实验方法耐黄变的测定》所规定的B 法（紫外灯管法，30 W*3 h），根据电脑比色仪判定紫外灯照射前后的色差ΔE 值，ΔE 值越小，耐黄变性能越好。

1.4.3 物理机械性能对比

按文献[4]所示方法对#1～7 合成革样品的拉断强度、断裂伸长率和撕裂强度、剥离强度进行测试，每个样品经纬向共取6 个试样测试，取其结果平均值。

2 结果与分析

将制得的A 料按照1.4.1 所述方法进行对应测试，实验对比了不同填料体系在多元醇AL-2015A 的稳定性。由表2 可知，粒径较大的轻质碳酸钙稳定性最差，硅藻土次之，改性木质素最稳定。

表2 不同填料体系A 料稳定性对比

将制得的合成革样品按照1.4.2 所述方法对应测试，实验对比了不同填料体系对聚氨酯合成革成品在厚度变化、柔软度和耐黄变等表观性能测试结果，见表3。加入填料使合成革成品的表观性能均有不同程度改变，其中加入改性木质素使成品手感更柔软，厚度更厚，这是因为加入改性木质素可以使无溶剂涂层毛细孔数量增加，厚度和比表面积变大。加入轻质碳酸钙后，成品厚度减小，手感变硬，可能因为轻质碳酸钙是离子型化合物，在A 料中易形成自凝聚，成为核心点，改变无溶剂聚氨酯的正常凝固发泡[5]，使连续、贯穿性大孔减少。不同填料体系均不同程度地降低合成革成品的耐黄变性能。

表3 不同填料体系对成品表观物性的影响

制得的合成革样品按照1.4.3 所述方法进行对应测试，实验对比了不同填料体系对聚氨酯合成革成品进行物理机械性能对比。

由图1、图2 可知，加入填料使合成革成品的物理机械性能均有不同程度改变，除轻质碳酸钙外，添加其他填料，涂层强度指标降低，这是由于填料影响了聚氨酯的凝固状态，使涂层中泡孔增多或变大，整个革样虽然手感柔软，但是对应的撕裂、拉断、剥离等机械强度降低。相反，添加轻质碳酸钙的革样虽然手感变硬，但对应的机械强度指标不减反增，由此可见，添加轻质碳酸钙对聚氨酯合成革有补强效果。

图1 不同填料体系对成品撕裂和拉断强度的影响

图2 不同填料体系对成品断裂伸长率和剥离强度的影响

3 结论

（1）不同填料体系对无溶剂聚氨酯合成革厚度和柔软度影响不同，改性木质素可以提高合成革的厚度和柔软度，轻质碳酸钙则恰好相反。不同填料体系均会降低合成革的耐黄变效果。

（2）添加轻质碳酸钙对合成革的物理机械性能具有补强作用。