[發(fā)明專利]含鉻革屑的水性聚氨酯復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910011491.2
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN111411534B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 陳建峰;張建;樂園;燕子翾;莊君新;劉賢軍
• 申請（專利權）人: 北京化工大學;明新旭騰新材料股份有限公司
• 主分類號: D06N3/14
• 分類號: D06N3/14;D06N3/00;B29C44/34
• 代理公司: 北京志霖律師事務所 11575
• 代理人: 張文祎

本發(fā)明公開了一種含鉻革屑的水性聚氨酯復合材料及其制備方法，所述復合材料包括基底和涂覆在基底上的復合材料涂層；所述復合材料涂層包括水性聚氨酯發(fā)泡層和聚氨酯面層；所述水性聚氨酯發(fā)泡層上是聚氨酯面層；所述水性聚氨酯發(fā)泡層中包括支撐材料，所述支撐材料為含鉻革屑纖維，所述含鉻革屑纖維的長度≥水性聚氨酯發(fā)泡層的厚度，且所述含鉻革屑纖維縱向貫穿水性聚氨酯發(fā)泡層。本發(fā)明復合材料較現有聚氨酯超纖革在拉伸強度與透水汽性上有較大提升，其它方面的性能也能滿足現實的需要；同時，使用了較大質量分數的含鉻革屑纖維，發(fā)泡涂層中革屑添加量可達到20％以上，對解決現存數量龐大的皮革廢棄物這一問題有極大幫助。

技術領域

本發(fā)明為涉及聚氨酯復合材料的制備方法，特別涉及含鉻革屑的水性聚氨酯復合材料及其制備方法。

背景技術

我國是制革大國，20世紀90年代以來，逐漸成為世界皮革的加工中心和貿易中心。這增加了我國皮革產業(yè)的出口創(chuàng)匯，同時也帶來了比較嚴重的污染問題。在我國即使大量利用剖層皮，固體廢棄物仍然達到40％-50％。而在制革工業(yè)中，目前主要有鉻鞣、醛鞣、植鞣等多種鞣制方式，但主要以鉻鞣革為主。因此產生的廢棄物中除了原皮修邊角料、灰皮片皮渣等原皮廢料外，基本上都是藍濕皮的削勻、修邊等產生的含鉻廢棄物。

與能夠自然降解且產生污染小的植鞣革與醛鞣革不同，鉻鞣革屑因為鉻的存在使得其成為危險固廢。在自然降解過程中，膠原纖維中的三價鉻會轉變?yōu)閯《镜牧鶅r鉻，這是主要的問題來源。而在皮革生產過程中產生的大量含鉻廢棄物已經成為整個皮革行業(yè)的通病，據統計我國每年產生的這類含鉻固體廢棄物已達30萬噸。這對整個行業(yè)來講已經是一個亟待解決的問題，龐大的廢棄物負擔已經對皮革行業(yè)的發(fā)展帶來了極大的困擾。

而現階段利用廢棄含鉻革屑的方法主要有焚燒填埋，水解提取蛋白，再生革，合成革填料，水刺超纖基布等。其中，前三種方法最為普遍，但焚燒填埋顯然不可取，而水解會產生含鉻的酸堿廢水，再生革因附加值低，手感差，因此也并不普及，所以最后兩種方法是目前來看最具前景的方法。

聚氨酯合成革是以經浸漬的紡織布、無紡布模擬天然皮革的網狀層；聚氨酯微孔層模擬天然皮革的粒面層；使得產品物性與手感性能與天然皮革十分相似，并具有一定的透氣性；其生產原理主要是通過化學復合、浸軋、粘貼等方法在合成纖維制成的布基表面上形成一層高分子聚合物膜；聚氨酯與基布有很好的粘接性能，制作的聚氨酯合成革不但色澤自然柔和、外表酷似真皮，手感柔軟，而且具有耐撓曲、抗磨損、抗老化、耐寒、可洗滌等優(yōu)點，但透水汽性較差；隨著合成革生產技術的不斷進步，其諸多性能已經可與天然皮革媲美，某些性能如加工方便性、質量均一性、耐溶劑性能等方面甚至要優(yōu)于天然皮革，使得合成革的開發(fā)應用口益廣泛，市場競爭力口益增強，這大大彌補了天然皮革的不足。

市場上聚氨酯合成革所用聚氨酯主要為溶劑型聚氨酯，但其溶劑DMF極易造成環(huán)境污染，而近年來水性聚氨酯發(fā)展勢頭迅猛，綠色環(huán)保，透水氣性較溶劑型強的特點使得其受到極大關注；但其透水汽性與力學性能仍無法與真皮相比，目前階段水性聚氨酯合成革的制備工藝通常是干法，而水性聚氨酯發(fā)泡層在烘干過程中勢必會導致涂層變得扁平，小泡孔合并為大泡孔，導致透水汽性下降。

革屑纖維富含親水基團，革屑的摻雜有望提升合成革的透水汽性；因此，將廢棄革屑與水性聚氨酯合成革結合起來并提升合成革性能已經成為當下的一個關注點；從已知文獻來看，目前將革屑與合成革結合起來最常用的手段大致有三類：一是將廢屑研磨成細粉做水性聚氨酯合成革填料，但是過細的含鉻革粉為致癌物且極易飄飛，經呼吸道對人體造成傷害，同時該方法會導致水性聚氨酯合成革的力學性能與透水汽性下降，從而加入填料只能起到降低成本的作用，而對合成革的性能提升無益；二就是將革屑水解，以膠原蛋白來改性合成革基布，但這又會導致水解產生重金屬離子鉻的問題；三就是將革屑纖維松散破碎，通過水刺或者針刺來與基布相結合，該過程工藝復雜，控制變量多。

2014年，羅曉明在《中國皮革》期刊上發(fā)布《不同填料對水性聚氨酯合成革貝斯性能的影響》中提到，皮粉的加入使得水性聚氨酯的力學性能與透水氣性能均下降。