水性合成革表面处理剂的研究与现状

明天会更好

常见的合成革表处剂为溶剂型丙烯酸树脂和聚氨酯， 体系中的溶剂丁酮、甲苯、环己酮、乙酸丁酯等无法回收， 既造成资源浪费， 又造成严重的环境污染。为了消除溶剂造成的污染， 近年来， 国内外化工企业相继推出了以醇、乙酸酯类为溶剂的低毒表处剂， 但仍存在着资源浪费、毒性和安全隐患。

目前， 大多数革厂的干法及湿法生产过程中， 废气回收及利用已做得很好， 既有利于环境又产生经济效益。然而后段三版的废气回收， 绝大部份厂家做得并不理想， 一方面三版产生的废气回收利用价值低， 另一方面， 收集也很困难。所以目前大多数三版产生的废气还处于一个放任自流的状态。这些成千上万吨的废气飘荡在空气中， 撒落在江河湖海中， 对环境的污染是不言而喻的。同时在所有的革厂中， 后段三版的操作人员所吸入的废气也是最多的。可以看出， 溶剂型的合成革处理剂给环境和生产工人造成了一定的伤害， 阻碍了合成革的可持续发展， 合成革处理剂的环保化也势在必行。

合成革后整理的水性进程化较慢主要来自于多方面原因，一是合成革后整理专业水性树脂的缺乏。合成革表面处理剂作为合成革顶层， 要求表处剂具有较好的物理性能， 如耐水、耐溶剂、耐水解、耐磨等特性， 一般水性树脂无法满足合成革表处理的特殊功能需求， 而面向合成革表面处理用的高耐水、高耐磨、耐水解等特性的水性树脂十分缺乏， 虽然现在研究水性表面处理剂的企业也出现了不少，但高物性的水性聚氨酯的缺乏， 成为限制水性聚氨酯在合成革表面处理剂中应用的主要原因之一， 因此高性能合成革表面处理用水性树脂亟需开发。
　高物性水性聚氨酯研究现状

(1) 耐水水性聚氨酯研究现状合成革在加工过程中， 一般要进行水揉， 水洗等工艺；在使用中， 合成革常常会跟水接触， 这就要求合成革表面处理剂具有较好的耐水性能。由于水性聚氨酯在分子链段中引入了亲水基团， 所以水性聚氨酯的耐水性能是不如常规的溶剂型聚氨酯， 因此为了提高水性聚氨酯的耐水性， 学者做了大量的工作。水性聚氨酯耐水性的提高主要是通过内交联、外交联以及共聚改性等方法实现。内交联主要是采用三官能团的多元醇或异氰酸酯， 外交联采用环氧化合物、多元胺、氨基树脂等对水性聚氨酯进行交联， 目前研究最活跃的是采用丙烯酸树脂、环氧树脂、有机氟树脂和有机硅树脂对水性聚氨酯的共聚改性，以提高其耐水性。Williams N 等先制备出亲水性的聚氨酯预聚物， 再加入丙烯酸类单体和扩链剂、催化剂后再进行自由基聚合反应， 得到核壳无交联型的丙烯酸 - 聚氨酯杂合水分散体。　

干燥后的涂膜耐磨损性、耐水性和抗污性均有提高。
研究人员用环氧硅氧烷改性水性聚氨酯， 使水性聚氨酯中的羧基或羧基季铵盐与交联剂中的环氧基及硅氧烷基之间发生水解缩合反应， 制备出一种环氧硅烷改性的水性聚氨酯。其涂层的耐水、耐有机溶剂性能良好， 同时具有固化温度低、无毒、使用安全等特点。
将 TDI 加到聚醚二元醇和端羟基有机硅单体的混合物中进行反应， 生成的预聚体用 1，4 - 丁二醇进行扩链反应， 再经 DMPA 亲水扩链、中和乳化得到有机硅改性聚氨酯乳液， 研究表明， 其耐水性、耐热性和耐低温性都有所提高。
用含氟丙烯酸酯通过乳液聚合的方法对水性聚氨酯进行改性， 制备一种复合乳液。结果表明： 当氟在整个分子链段中的质量分数达到 8% 以上， 亲水基团 (-COOH) 质量分数达到 1 畅 8% 左右， 采用可挥发性有机碱中和， 可以获得具有较低膜吸水率与较低表面能的涂层。
(2) 耐水解水性聚氨酯研究现状合成革制备为服装、沙发、汽车内饰等产品时， 其需要在具有一定湿度的空气中长期使用， 这就要求合成革具有较好的耐水解性能。现在应用于合成革表面处理剂的水性聚氨酯以聚酯型为主， 聚酯型聚氨酯具有较好的剥离强度、耐磨耐刮等物性， 但是其酯键容易水解， 降低了合成革的使用寿命， 因此耐水解水性聚氨酯是合成革用水性聚氨酯研究的重要发展方向之一。
研究人员比较了四种不同体积的侧基结构的聚酯二元醇对聚氨酯耐水性的研究， 发现大体积的侧基结构有助于提高聚氨酯胶膜的耐水解性。
不同的聚多元醇、聚酯和二苯基甲烷二异氰酸酯配伍合成聚氨酯树脂， 采用丛林实验并通过物理性能参数对比总结出了影响聚氨酯树脂耐水解稳定性的因素。以聚四氢呋喃醚制备的聚氨酯树脂具有较好的耐水解稳定性， 随着二苯基甲烷二异氰酸酯用量的增加， 聚氨酯树脂的耐水解稳定性明显提高， 同时其硬度也随之提高。
有关专业人士用有机蒙脱土纳米复合改性水性聚氨酯， 可以明显改善水性聚氨酯的耐水解性。

(3) 耐磨水性聚氨酯的研究现状合成革制备成沙发、汽车坐垫等装饰产品时， 需要有较高的耐磨要求， 因此， 提高水性聚氨酯浆料的耐耐磨性， 是水性聚氨酯合成革涂饰剂的重要发展方向。
当采用铝掺杂四针状氧化锌晶须作为功能性填杆制备得到多功能水性聚氨酯浆料， 其当晶须含量为 8% 时， 涂层的磨耗量从 22 mg 降低至 12 mg。
当采用硅烷偶联剂改性纳米 Al2 O3 ， 将改性后的 Al2 O3 加入水性聚氨酯中， 分散后成膜固化， 测定涂膜的耐磨性。研究发现， 纳米粒子的加入能很好的改善涂膜的耐磨性能。
当采用有机硅改性水性聚氨酯制备出皮涂饰剂，其耐磨性与干湿摩擦牢度增加。

当以蜡乳液、硅酮乳液、聚四氟乙烯乳液、WPU/SiO2 纳米杂化分散液 (WPUS) 为助剂， 考察了其种类和用量对水性聚氨酯涂膜耐磨性的影响。结果表明， 当助剂质量分数从 2% 增大到 10% 时， 涂膜的耐磨性逐渐增大。当蜡乳液、硅酮乳液、聚四氟乙烯乳液、WPUS 的质量分数分别为 2%、2%、6%、10% 时， 涂膜具有最佳的耐磨性能。
水性合成革表面处理助剂应用现状

水性树脂配伍的关键助剂不全也是限制水性聚氨酯表面处理剂应用的主要原因之一， 如： 增稠剂、消泡剂、润湿剂、流平助剂、防粘剂、交联剂等。由于水性树脂在合成革上的应用起步较晚， 市场上并无与合成革后整理用水性树脂系统配套的助剂， 相关助剂主要来源于其它如涂料、印染、油墨等行业，这些助剂专业性不强， 功能性不同， 协同性差， 效果差异明显。而合成革后整理包括三版表处、抛光、水洗揉纹等多道工序， 各个工序都需要添加助剂， 且各种助剂必须相互配合， 协同作用。因此需要专业的人员根据合成革使用要求筛选、开发与水性树脂具有良好配伍性， 满足合成革产品性能且适合合成革生产工艺的助剂。
水性合成革表面处理主要品种

合成革后整理风格多样， 需要有雾面、亮面、绒感、腊感、粉感、涩感、变色、龟裂、疯马抛光、擦色、烫焦不同风格。而市场上目前水性后整理品种较少， 主要为增光和消光产品， 限制了水性表处剂在合成革后整理中的全面推广应用， 因此， 需要开发满足合成革各种风格的水性聚氨酯表面处理浆料。

总结与展望  
　　传统溶剂型合成革表面处理剂严重阻碍了合成革产业的可持续发展， 水性合成革表面处理剂可以从源头解决溶剂型表面处理剂的污染问题， 但是目前水性表面处理剂物理性能需要提升， 其耐水性、耐溶剂性、耐磨、耐刮性能的提升将是水性合成革表面合成革处理剂的发展方向；另外， 相关配伍助剂的筛选与研发， 增加水性合成革表面处理剂的品种的多样性能促进水性表面处理剂在合成革上的推广应用， 推进合成革的清洁化生产进程。