一种高透光性聚氨酯复合材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于聚氨酯复合材料技术领域，特别涉及一种高透光性聚氨酯复合材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.聚氨酯(pu)合成革是目前世界上代替天然皮革制品最为理想的材料，随着人民生活水平的提高，人们对聚氨酯合成革的耐用性、环保性、功能性和时尚性也提出了更高的要求，目前，聚氨酯合成革材料主要应用于鞋类、箱包袋、球类和家居等领域。随着技术进步，聚氨酯合成革产品应用领域不断拓宽，越来越多的聚氨酯合成革材料被应用于汽车内饰领域，主要用作汽车座椅、门板和仪表台包覆等材料，不同于鞋类、箱包袋、球类和家居等民用领域，汽车内饰用材料功能和环保性能要求的标准更高，尤其要求产品低voc含量和高物理机械性能。
3.目前聚氨酯合成革的生产工艺按是否使用溶剂可分为溶剂型和无溶剂型两类，溶剂型聚氨酯合成革通常以dmfa、mek或甲苯等有机溶剂，产品在成型之后溶剂会残留在材料中，这些溶剂是材料voc的源头，该材料不能满足汽车内饰材料低voc含量的要求，无溶剂聚氨酯工艺即生产中不使用有机溶剂，是一种理想的汽车内饰应用材料。
4.现有的汽车内饰透光材料主要透光形式主要采用打孔或者镭射雕刻全透式的，由于在基材上进行打孔或者镭射雕刻处理，基材的物理机械性能因结构受损而降低；目前基材材质主要为聚氨酯类、聚氯乙烯类、聚苯乙烯类、聚烯烃类、聚酯弹性体、聚酰胺、有机硅树脂和天然纤维，其中聚氨酯类基材通常会以dmfa、mek或甲苯等有机溶剂，产品生态环保性能不足。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种高透光性聚氨酯复合材料及其制备方法和应用，该聚氨酯复合材料具有低voc、高耐水解、高耐磨和高透光的特点，解决了现有技术中的不足，丰富了聚氨酯复合材料在汽车内饰应用领域。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
7.一种高透光性聚氨酯复合材料，所述高透光性聚氨酯复合材料从上往下依次是由聚氨酯树脂涂层、无溶剂面层、水性聚氨酯粘结层和基布层组成；所述无溶剂面层和水性聚氨酯粘结层组成聚氨酯透光涂层；所述聚氨酯树脂涂层根据需要印刷为不同的图案，包括图案部分和印刷部分；所述图案部分为印刷空白部分，所述印刷部分具有遮光作用。当光源从基布侧照射进入、从聚氨酯树脂涂层侧射出时，光线会显现特定的图案，根据需求，图案可以为规则的几何纹或者是不规则的中国风图案，规则的几何纹赋予材料科技感、炫酷感和立体感，不规则的中国风图案赋予材料复古的时尚风采。其中：
8.所述无溶剂面层由无溶剂面层浆料制备而成，按质量份计，所述无溶剂面层浆料包括以下组分：多元醇a料100份，透明色浆1
‑
20份，耐磨助剂0.5
‑
2份，异氰酸酯预聚体b料
50
‑
80份；优选的，所述耐磨助剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯中的至少一种；
9.所述水性聚氨酯粘结层由水性聚氨酯粘结层浆料制备而成，按质量份计，所述水性聚氨酯粘结层浆料包括以下组分：水性聚氨酯树脂100份，流平剂1.2
‑
1.8份，增稠剂1.1
‑
1.6份，固化剂0.1
‑
1份，透明色浆1～20份；优选的，所述水性聚氨酯树脂为脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯、聚碳酸酯型聚氨酯中的至少一种；
10.所述聚氨酯树脂涂层由聚氨酯树脂涂层浆料经过紫外光照射固化制备而成，按质量份计，所述聚氨酯树脂涂层浆料包括以下组分：紫外固化聚氨酯树脂100份，活性稀释剂10
‑
50份，光引发剂0.2
‑
1.5份；
11.所述基布为机织布或针织布。
12.本发明的另一个目的是提供上述所述的高透光性聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
13.a、在离型纸上涂覆无溶剂面层浆料，经烘干后形成无溶剂面层；优选的，所述烘干的温度为110～135℃；
14.b、在无溶剂面层上涂覆一层水性聚氨酯粘结层浆料，加热烘至半干后将基布与其贴合，继续加热烘干得到水性聚氨酯粘结层；优选的，所述加热的温度为120～130℃；
15.c、剥离贴合在无溶剂面层表面的离型纸，将聚氨酯树脂涂层浆料印刷于无溶剂面层表面，经紫外光照射固化后得到聚氨酯树脂涂层。优选的，所述印刷采用辊涂印刷，印刷辊为200目
‑
300目不锈钢辊；所述紫外光照射固化的条件为：紫外光波长为365nm
‑
405nm，固化时间0.5～2.5min。
16.本发明的第三个目的是提供上述所述的一种高透光性聚氨酯复合材料用于汽车内饰材料。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
18.本发明提供的聚氨酯复合材料中的无溶剂面层采用无溶剂浆料制备而成，水性聚氨酯粘结层采用无溶剂水性工艺制备而成，材料组成和制备工艺环保绿色，材料的voc含量极低、安全性能好；本发明中无溶剂面层和水性聚氨酯粘结层均使用透明色浆，由其形成的聚氨酯透光涂层具有良好的透光性，同时通过合理使用耐磨助剂、固化剂等组分，制得的产品的综合性能优异；本发明通过在无溶剂面层表面印刷一层包括图案部分(即印刷空白部分)和印刷部分的聚氨酯树脂涂层；由于图案部分为印刷空白所以对光无遮挡，而印刷部分对光具有遮光作用，因此当光源从基布侧照射进入、从聚氨酯树脂涂层侧射出时，透过的光线会显现出与图案部分相同的图案，即本发明提供的材料克服了现有材料通过打孔等传统透光材料的不足，在不对产品本身机械性能有影响的情况下，使产品具有透光性能，制得的产品具有高耐水解、高耐磨和高透光的特点，解决了现有技术中的不足，丰富了聚氨酯复合材料在汽车内饰应用领域。
19.本发明制得的复合材料的voc含量满足国内国际汽车主机厂的限值要求；材料的耐水解性能达到五年，测试按常温下10％naoh溶液浸泡48h后革面不开裂不粉化；材料耐磨性能达到taber耐磨(磨头h
‑
18型，负重1kg)1000次后涂层无磨穿；材料的透光性能≤3.0d。
具体实施方式
20.下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一
部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.以下各实施例中使用的原料及其型号和生产厂家如下；
22.多元醇a料选用合肥安利聚氨酯新材料有限公司al
‑
3170a；透明色浆选用常州市彩溢化工有限公司t系列色浆；耐磨助剂选用毕克公司byk
‑
163；异氰酸酯预聚体b料选用合肥安利聚氨酯新材料有限公司al
‑
3059b；水性聚氨酯树脂选用科思创impranil dah；流平剂选用毕克公司byk
‑
163；增稠剂选用万华化学的u605；固化剂选用科思创的bayhydur xp2655；紫外固化聚氨酯树脂选用帝斯曼光敏树脂somosevolve 128；活性稀释剂选用山东旭晨化工科技有限公司正丁基乙烯醚；光引发剂选用南通润丰石油化工有限公司二苯基乙二酮；基布为机织布。
23.上述试剂只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。
24.实施例1
25.一种高透光性聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
26.a、在离型纸上涂覆无溶剂面层浆料，经110℃烘干后形成无溶剂面层；所述无溶剂面层浆料由以下组分按质量份数构成：
[0027][0028][0029]
b、在无溶剂面层上涂覆一层水性聚氨酯粘结层浆料，加热至120℃烘至半干后将基布与其贴合，继续加热烘干得到水性聚氨酯粘结层；所述水性聚氨酯粘接层浆料由以下组分按质量份数构成：
[0030][0031]
上述无溶剂面层浆料和水性聚氨酯粘结层浆料涂覆所用的刀头间隙均为18丝；
[0032]
c、剥离贴合在无溶剂面层表面的离型纸，将聚氨酯树脂涂层浆料印刷于无溶剂面层表面，经紫外光照射固化后得到聚氨酯树脂涂层。其中，印刷采用辊涂印刷，印刷辊为200目不锈钢辊；所述紫外光照射固化的条件为：紫外光波长为365nm，固化时间0.5min。
[0033]
所述聚氨酯树脂涂层浆料由以下组分按质量份制备而成：
[0034]
紫外固化聚氨酯树脂
ꢀꢀ
100份，
[0035]
活性稀释剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10份，
[0036]
光引发剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.2份。
[0037]
实施例2
[0038]
一种高透光性聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0039]
a、在离型纸上涂覆无溶剂面层浆料，经130℃烘干后形成无溶剂面层；所述无溶剂面层浆料由以下组分按质量份数构成：
[0040]
所述面层聚氨酯浆料由以下组分按质量份数构成：
[0041][0042][0043]
b、在无溶剂面层上涂覆一层水性聚氨酯粘结层浆料，加热至120℃烘至半干后将基布与其贴合，继续加热烘干得到水性聚氨酯粘结层；所述水性聚氨酯粘接层浆料由以下组分按质量份数构成：
[0044][0045]
上述无溶剂面层浆料和水性聚氨酯粘结层浆料涂覆所用的刀头间隙均为25丝；
[0046]
c、剥离贴合在无溶剂面层表面的离型纸，将聚氨酯树脂涂层浆料印刷于无溶剂面层表面，经紫外光照射固化后得到聚氨酯树脂涂层。其中，印刷采用辊涂印刷，印刷辊为300目不锈钢辊；所述紫外光照射固化的条件为：紫外光波长为405nm，固化时间2.5min。
[0047]
所述聚氨酯树脂涂层浆料由以下组分按质量份制备而成：
[0048]
紫外固化聚氨酯树脂
ꢀꢀ
100份，
[0049]
活性稀释剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
50份，
[0050]
光引发剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1.5份。
[0051]
实施例3
[0052]
一种高透光性聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0053]
a、在离型纸上涂覆无溶剂面层浆料，经125℃烘干后形成无溶剂面层；所述无溶剂面层浆料由以下组分按质量份数构成：
[0054]
所述面层聚氨酯浆料由以下组分按质量份数构成：
[0055]
[0056]
b、在无溶剂面层上涂覆一层水性聚氨酯粘结层浆料，加热至125℃烘至半干后将基布与其贴合，继续加热烘干得到水性聚氨酯粘结层；所述水性聚氨酯粘接层浆料由以下组分按质量份数构成：
[0057][0058]
上述无溶剂面层浆料和水性聚氨酯粘结层浆料涂覆所用的刀头间隙均为22丝；
[0059]
c、剥离贴合在无溶剂面层表面的离型纸，将聚氨酯树脂涂层浆料印刷于无溶剂面层表面，经紫外光照射固化后得到聚氨酯树脂涂层。其中，印刷采用辊涂印刷，印刷辊为250目不锈钢辊；所述紫外光照射固化的条件为：紫外光波长为385nm，固化时间1.5min。
[0060]
所述聚氨酯树脂涂层浆料由以下组分按质量份制备而成：
[0061]
紫外固化聚氨酯树脂
ꢀꢀ
100份，
[0062]
活性稀释剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30份，
[0063]
光引发剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.8份。
[0064]
对比例1
[0065]
对比例1与实施例1相比，对比例1的区别仅在于步骤a中的不添加“耐磨助剂”，其他工艺均与实施例1保持一致。
[0066]
对比例2
[0067]
对比例2与实施例2相比，对比例2的区别仅在于步骤b中的不添加“固化剂”，其他工艺均与实施例2保持一致。
[0068]
对比例3
[0069]
对比例3与实施例3相比，对比例3的区别仅在于步骤c中的固化时间调整为20s，其他工艺和配方均与实施例3保持一致。
[0070]
对上述各个实施例和对比例制得的产品进行性能检测，结果如下表1所示：
[0071]
表1 各实施例和对比例制得的产品的性能检测
[0072][0073]
从以上实施例和对比例检测数据来看，实施例在耐磨性能、摩擦色牢度、常温和低温耐折性能以及耐水解性能均优于对比例，在透光性能方面，实施例与对比例性能相当。