摘要：随着我国发展规模的逐渐扩大，对于绿色新能源的使用范围和需求逐渐增加，许多行业基本材料的使用也需要符合绿色能源的要求。本文主要讲述的是关于合成革用非离子水性聚氨酯的合成与改性探讨，希望通过性能的改良使合成革的使用更加符合安全标准，在提高使用性能的基础之上，少对于周围环境的影响和破坏。
关键词：合成革；非离子水性聚氨酯；合成与改性
1.前言
一直以来我国都是合成革的使用大国，各种各样的制品应用于生产生活的诸多方面并出口海外。合成革在不断发展和推广的应用过程中对于环境、自然、人类都造成了诸多潜在的危害。尤其是合成革所利用的溶剂型聚氨酯是主要排放废气的原料之一并且具有易燃易爆的性质，对于生产过程的安全性威胁极大。因此为了解决这个问题，需要改良溶剂型聚氨酯材料变为非离子水性聚氨酯，以丙烯酸丁酯为稀释剂，甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚丙二醇(PPG)、聚乙二醇(PEG)为基本原料，乙二醇(EG)为扩链剂，甲基丙烯酸羟乙酯( HEA)为封端剂，最终合成了丙烯酸酯改性非离子水性聚氨酯粘合剂乳液。在改良的过程中不仅降低了材料对于周围环境的污染、提高了材料的耐水性，而且强热环境下的稳定性也得到了改善。通过本次研究使合成革的发展达到了一个新的阶段，能够在减少对于周围环境的影响和降低危险性的基础之上，带来更大的社会效益和经济效益。
2.试验部分
2.1试验材料
试验需要的各种试剂均为各个公司选取和采购而来，符合国家使用标准。①工业级的甲苯二异氢酸酯②化学试剂聚乙二醇、丙烯酸丁酯，甲苯过硫酸钾，异丙醇、二正丁胺、溴酚蓝及盐酸这七种为改良溶剂型聚氨酯的主要化学原料。
2.2试验设备
各种试验设备均采用当前作为先进的仪器综合进行溶剂型聚氨酯的改良。所涉及的仪器种类有激光粒度仪、真空干燥箱、万能材料试验机、红外光谱仪、热重分析仪、电子天平这六种。
2.3性能测试
2.3.1一NCO含量测试
以GB/T 6743-1986为测量标准对反应液中的实验对象进行含量测定。
2.3.2乳液稳定性测试
以GB/T6753.3-1986为测量乳液稳定性的测量标准，测量过程中需要利用到实验设备有离心机，在每分钟3000转的转速下，如果乳液无沉淀则稳定性佳，可以保存较长时间。
2.3.3乳液粒径及其分布测试
将通过乳液稳定性测试的样本稀释到适宜浓度后进行乳液粒径及其分布的测试，需要用到的设备是激光粒度仪，可以有效的检测出乳液当前成分内不同物质的折射率，进而利用超声作用于不同物质之上测得粒径大小及分布的范围。
2.3.4粘合力测试
以GB/T 2791为测量标准对反应液中实验对象的粘合力进行测试。
2.3.5防水性测试
防水性的测试需要将试验对象放入水中，15分钟后取出自然风干并进行粘合力测试与未放入水中的实验对象进行粘合力结果的对比，得出水分对于实验材料粘合力的影响。
2.4试验内容
2.4.1合成工艺
改良溶剂型聚氨酯的主要方向分两种，第一种为双键封端非离子水性聚氨酯乳液，第二种为丙烯酸改性非离子水性聚氨酯乳液，这两种方向合成的非离子水性聚氨酯溶液的方式是不同的。第一种需要在充满氮气的环境下将聚乙二醇、聚丙二醇，甲苯二异氰酸酯、丙烯酸丁酯这四种材料充分脱水后放入实验瓶中加温至70度，两个小时后加入乙二醇进行扩链，三个小时后加入甲基羟乙酯反应一个小时后使所得的混合试剂充分降温最终达到去离子化的目的。
在这个过程中由于溶剂型聚氨酯的主要风险成分是异氰酸根，因此需要根据试验时间分成十个部分，每半小时进行一次测量，当测量结果符合绿色新能源标准之后，也可提前降至常温达到去离子化。第二种相比于第一种较为简单，直接将四种材料升温至80度，加入硫酸钾水溶液，加入硫酸钾水溶液的量，需要根据测得异氰酸根到含量而决定，三小时后即可达到去离子化的目的。
2.4.2预聚、扩链反应温度和时间的研究
上述合成工艺中发现两种方式均需要使材料升至一定温度，但在不同的温度影响下-NCO等含量也会发生相应的变化，如何根据预聚、扩链过程中-NCO的含量来判断温度和时间变化是研究的主要方向，可以使实验操作更为简便。
2.4.3 PEG用量对于乳液稳定性的试验
乳液稳定性的试验标准是通过离心机和激光粒度仪所测定的乳液沉降率以及乳液粒径和分布的大小及范围来测得。通过加入PEG的乳液以及加入前者一半含量PEG的乳液之间稳定性差异可以得到不同PEG含量下溶剂型聚氨酯的稳定性大小。
3.试验结果与讨论
3.1预聚反应温度和时间对于-NCO的影响
试验结果显示三种不同温度下，预聚反应温度和时间越长，-NCO含量越低。整个反应最长长达三小时，如果在三种温度的情况下，如果达到相同-NCO含量时，80度所需时间最短，随着温度下降，时间相应延长。通过三种温度的对比发现温度过高，时间较短但极易发生聚合，造成副反应增加；温度过低，反应时间延长。因此最佳的预聚反应时间和温度为2小时、70度。
3.2扩链反应温度和时间对于-NCO的影响
70度和80度均在3小时达到-NCO理论含量，但温度过高会造成长分子链失活，因此扩链反应选取的时间和温度为3小时，70度。
3.3 PEG对于乳液试验的粘合度、防水性的影响
试验结果显示粘合强度随着PEG含量的增加存在一个峰值，之后逐渐下降。由于PEG增加造成溶剂型聚氨酯的活性增加，整个黏附层变软；但随着PEG的含量进一步软段含量反而不会随之上升，造成溶剂型聚氨酯之间的相互作用的交联点减少，粘合度下降。PEG含量越高越易使乳液的防水性能变差，耐水性降低。
3.4双键封端非离子水性聚氨酯乳液和丙烯酸改性非离子水性聚氨酯乳液两种的红外光谱图和粒径分布图变化
红外光谱图的试验结果显示随着波长的增加，峰值上下波动但总体呈上升趋势。这样的变化说明双键封端非离子水性聚氨酯乳液和丙烯酸改性非离子水性聚氨酯乳液两种改良方式均改良成功。
粒径分布图中发现通过溶剂型聚氨酯的改良得出乳液粒径逐渐增宽，分布也更加广泛，使聚氨酯中诸多小分子在聚合的过程中更加稳定且易于控制。
3.5双键封端非离子水性聚氨酯乳液和丙烯酸改性非离子水性聚氨酯乳液的热重分析
热重分析的试验结果可以得到两种改良乳液的热稳定性。随着温度的升高，质量剩余率越低，说明被测的聚氨酯绝大部分为有机物。质量损失率的下降反映了改良后的双键封端非离子水性聚氨酯乳液和丙烯酸改性非离子水性聚氨酯乳液热稳定性得到明显改善。
4.结论
通过实验结果的分析可以得出改良乳液的性能得到了极大改善，使合成革用非离子水性聚氨酯的适用范围逐渐扩大，改善了合成革的缺点，使合成革的发展更加符合社会发展的需求，带来更大的社会效益。
参考文献
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