水性聚氨酯-超细纤维复合材料的制备与性能研究

《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》篇一水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究一、引言随着科技的进步和环境保护意识的提升，环保型水性聚氨酯材料因具有优异的物理机械性能、良好的耐候性和环保性，在涂料、胶黏剂、皮革、纺织等领域得到了广泛应用。

近年来，通过引入纳米材料来改善水性聚氨酯性能已成为研究热点。

本篇论文以水性聚氨酯与纳米SiO2的复合材料为研究对象，通过实验对其制备过程和老化性能进行深入的研究。

二、材料与方法1. 材料水性聚氨酯（WPU）、纳米SiO2、助剂等。

2. 制备方法（1）将水性聚氨酯与适量的纳米SiO2混合，通过机械搅拌使其均匀分散；（2）加入适量的助剂，提高复合材料的稳定性和性能；（3）在适当的温度和压力下，将混合物进行热处理，制备出复合材料。

3. 实验方法采用红外光谱、扫描电镜等手段对复合材料的结构与性能进行表征；通过加速老化实验，研究其老化性能。

三、结果与讨论1. 复合材料的制备通过上述方法成功制备了水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料。

实验过程中发现，纳米SiO2的加入能够显著提高水性聚氨酯的稳定性，并改善其力学性能和耐候性能。

2. 复合材料的结构与性能（1）红外光谱分析表明，纳米SiO2与水性聚氨酯成功复合，两者之间存在化学键合作用；（2）扫描电镜观察显示，纳米SiO2在水性聚氨酯基体中分散均匀，有效提高了基体的力学性能和耐候性能；（3）力学性能测试表明，与未添加纳米SiO2的水性聚氨酯相比，复合材料具有更高的拉伸强度和更好的抗冲击性能。

3. 复合材料的老化性能通过加速老化实验发现，水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料具有优异的老化性能。

在紫外光、高温等恶劣环境下，复合材料的物理机械性能和耐候性能均表现出较高的稳定性。

这主要归因于纳米SiO2的加入，提高了水性聚氨酯的抗老化性能。

四、结论本篇论文通过实验研究了水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备过程及老化性能。

合成革用自消光水性聚氨酯树脂的制备和表征摘要：随着国家的发展越来越好，合成革在当今社会中的大量应用，随着行业的发展，合成革生产过程所带来的环境问题逐渐凸显，传统的生产工艺，多需使用大量有机树脂，这会带来废水、废气、固体废物排放等环境污染问题。

针对环境污染问题，传统解决方式多为末端治理。

然而，随着国家环保污染要求的日趋严格，合成革行业所面临的污染治理压力也逐步加大。

因此，行业想要进一步发展，需要从生产的整体过程考虑，进行绿色生产探索，在降低环境治理成本的同时，解决环境污染问题。

关键词：合成革；自消光；水性聚氨酯树脂；制备引言聚氨酯合成革产品因其良好的物理化学性能、绿色环保、美观大方和良好的触感，在革产品市场上逐渐占据了一席之地，广受好评。

我国在聚氨酯合成革产品的生产研发方面都努力开拓，优化生产过程、工艺规范、设施设备，特别将重心放在清洁生产和节能工作方面。

采取专用物料运输通道、自动化生产、封闭车间等清洁生产措施，有效降低生产过程中产生的有毒有害气体废料。

不仅减少了生产过程对操作人员健康的影响，也减少了环境污染问题。

同时，让废气在涂台和烘干设备处挥发，并安装通风管道吸风罩等，引入自动化生产设备，避免溶剂挥发，可将溶剂回收，降低能耗。

1合成革与传统表面处理剂概述1.1合成革合成革就是通过超细纤维加工而成的一种人造革。

在合成革的生产制造中，其主要的工艺阶段有两个：第一是贝斯(base，基材)制造；第二是表面处理。

其中，表面处理就是对贝斯半成本表面进行涂饰处理，使成为终端成品。

在合成革中，主要的构成部分有三层：第一层是粘接层；第二层是中间发泡层；第三层是表面效应层，也就是表面处理剂层。

这种材料的主要优势是透气性好、耐磨、不易破坏，且具备一定的抗腐蚀性能。

凭借着这些优势，合成革在当今的服饰领域中已经得到了广泛的应用。

1.2传统合成革表面处理剂在以往的合成革表面处理中，其处理剂主要包括溶剂形式的丙烯酸树脂处理剂以及聚氨酯处理剂。

聚多巴胺功能化氧化石墨烯/水性聚氨酯复合材料的制备及性能研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：***指导教师：向斌教授学科门类：工学学科名称：化学工程研究方向：化学工艺答辩委员会主席：张胜涛教授授位时间：2019年6月Preparation and Properties of Polydopamine Functionalized Graphene Oxide/Waterborne Polyurethane CompositesA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement for theProfessional DegreeByZhiheng ZhaoSupervised by Dr. Prof. Bin XiangJune, 2019摘要相较于阴极保护、缓蚀剂和金属基底改性等防腐蚀措施，有机涂层因其对腐蚀的有效抵御以及广泛的应用范围而被认为是性价比最高的防腐策略。

聚氨酯涂料由于其优异的耐候性、耐化学性、高硬度、高光泽度，以及较强附着力而大量应用于工业防护、木器家具、汽车涂料等领域。

传统的溶剂型聚氨酯涂料因使用各种有机溶剂作为分散介质，在生产和应用的过程中不可避免的会产生大量挥发性有机物（VOCs），会对人体和环境造成危害。

随着人民生活水平的不断提高以及环境保护相关法律法规的健全，水性涂料替代溶剂型涂料已是大势所趋。

水性聚氨酯（WPU）以水为分散体系，几乎没有VOCs排放，具备良好的耐候性与机械性能，但WPU所含有的亲水基团导致其耐水性能、防腐蚀性能均较差。

通过添加纳米材料增强涂层的性能被广泛应用，少量的纳米材料即可有效提升涂层的性能。

石墨烯具有出色的电学、光学、力学性能，超高的比表面积，因其优异的阻隔性能而在涂层防腐防水应用方面展现出巨大的潜力。

然而，石墨烯层间的强范德华力导致其在聚合物中的分散性差，容易团聚。

第 4 期第 155-163 页材料工程Vol.52Apr. 2024Journal of Materials EngineeringNo.4pp.155-163第 52 卷2024 年 4 月聚氨酯上浆剂处理PBO 纤维复合材料的界面性能Interface properties of composites from PBO fibers modified by polyurethane sizing agent蒋磊1，徐任信1*，吴书广2，刘国权3，丁安心1，陈杨1（1 武汉理工大学 材料科学与工程学院，武汉 430070；2 宜昌测试技术研究所，湖北 宜昌 443003；3 河南省特种防护材料重点实验室，河南 洛阳 471023）JIANG Lei 1，XU Renxin 1*，WU Shuguang 2，LIU Guoquan 3，DING Anxin 1，CHEN Yang 1（1 Institute of Material Science & Engineering ，Wuhan University of Technology ，Wuhan 430070，China ；2 Yichang Testing Technique R&DInstitute ，Yichang 443003，Hubei ，China ；3 Henan Key Laboratory of Special Protective Materials ，Luoyang 471023，Henan ，China ）摘要：为了提高聚对苯撑苯并二噁唑（poly -p -phenylenebenzobisoxazole ，PBO ）纤维/环氧树脂复合材料的界面性能，采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性水性聚氨酯得到上浆剂，然后对酸化后的PBO 纤维进行表面涂覆处理。

采用XPS 和EDS 分析PBO 纤维表面的化学组成，利用SEM 研究PBO 纤维表面及其复合材料撕裂面的形貌，并对PBO 纤维的单丝及复合材料的力学性能进行分析。

水性贴面超纤汽车革的性能探究王霏霏，冯国飞（山东同大海岛新材料股份有限公司，山东昌邑261300）摘要：超细纤维合成革是最接近真皮结构的人造革，广泛应用于服装、皮鞋、沙发、箱包等领域，因其优良的物理性能在汽车行业也有较广的应用。

本文主要探讨水性贴面汽车超纤革的性能指标，对比了油性贴面汽车超纤革的指标。

从物理性能、功能性指标、汽车用革的特殊性能要求等指标，确定了水性贴面汽车超纤革的物理性能指标与油性贴面无明显差异，功能性能达到汽车革的要求，在气味性、溶剂残留等方面超越传统的油性贴面，对超纤汽车革行业的清洁化生产有一定的指导意义。

关键词：水性贴面；超纤；汽车革；环保中图分类号：TS565文献标识码：A文章编号：1674-0939（2023）06-0013-04Study on the Properties of Waterborne VeneerMicrofiber Automotive LeatherWANG Feifei,FENG Guofei(Shandong Tongda Island New Material CO,LTD ，Changyi 261300,China )Abstract:Microfiber leather is the closest to the leather structure of artificial leather,widely used in clothes,leather shoes,sofas,bags and other leather fields,because of its excellent physical properties also has a wide range of applications in the automotive industry.This paper mainly discusses the performance indicators of waterborne veneer automotive microfiber leather,compared with the indicators of oil-based veneer automotive microfiber leather.From the physical properties,functional indicators,special performance requirements of automotive leather and other indicators,it is determined that the physical performance indicators of water-based veneer automotive microfiber leather are not significantly different from oil-based veneers,and the functional performance meets the requirements of automotive leather,surpassing the traditional oil-based veneer in terms of odor and solvent residue,which has certain guiding significance for the clean production of microfiber automotive leather industry.Key words:water-based veneer ；microfiber ；automotive leather ；environmental protection理论探讨第40卷第6期皮革与化工Vol.40No.62023年12月LEATHER AND CHEMICALSDec.2023收稿日期：2023-05-30作者简介：王霏霏（1988-），女，高级工程师，工程硕士，**************，研究方向：合成革技术。

全水性生态环保超纤合成革技术研究与展望作者：张哲来源：《新材料产业》2017年第02期近10年来，海岛超纤皮革作为第4代合成皮革在中国得到了大力发展，产能由10年前的不足4 000万m2，到目前的年产能1.2亿m2，产能10年翻3番，可谓发展神速。

这与一些公司大搞产能扩大及作为基础原材料的石油价格大幅度降低有直接关系，可以看出资本力量的强大和大宗产品价格大幅度走低对产业的影响。

虽然超纤产量产能在提高，但超纤企业没有真正做强。

超纤企业的利润状况和之前持平甚至可比性明显不足，在高端市场上与日本企业产品还有很大差距，如日本东丽公司的汽车麂皮革、可乐丽公司的服装麂皮革等。

低水平扩张甚至重复建设是中国绝大多数产业的通病，也是供给侧改革需要根治的问题。

对于皮革行业来讲，用来生产天然皮革的原材料资源有限，而且天然皮革的生产是一个高能耗、高污染的过程，会给环境带来极大的污染负荷。

近年来，欧盟等发达国家对天然皮革本身的安全性也提出了新的标准要求，严格限制天然皮革中存在的Cr（Ⅵ）、偶氮染料、五氯苯酚（PCP）及游离甲醛等有毒化学品的残留量。

从原料皮资源、环境保护、产品安全和市场的角度来看，天然皮革的生产都面临着极大的挑战。

由此，目前由于取自动物本身的天然皮革及再生皮革加工制作过程采用大量化学处理剂，造成了巨大的环境污染，同时皮革本身气味、物性也无法满足高档家具及汽车内饰空气质量标准要求。

基于此提出的一种全水性环保超细纤维皮革制作技术，是在整个制作过程不使用有机溶剂，所制得的纯水性环保海岛纤维皮革达到绝对绿色环保且超过天然皮革的超真皮性能，具有降低生产成本、保护动物和生态环境等优点。

一、全水性生态超纤研究制作为了达成上述目的，解决方案是：首先采用水溶性聚乙烯醇（PVA）做海、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）或尼龙6（PA6）做岛制成定岛海岛超细纤维，将该定岛海岛超细纤维通过梳理针刺法制成非织造布，以该非织造布为超细纤维皮革的骨架材料。

超支化水性聚氨酯的合成与性能研究韩文松【摘要】以季戊四醇为"核",N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯为支化单体,用逐步聚合的方法合成第三代超支化聚酯;将其引入到水性聚氨酯中,合成超支化水性聚氨酯;对其结构和性能用红外光谱、激光粒度分析仪、动态力学分析、X射线衍射、热重分析等进行表征.结果表明:超支化水性聚氨酯的粒径分布较水性聚氨酯的粒径分布宽;超支化水性聚氨酯和水性聚氨酯都为无定型结构;超支化水性聚氨酯的玻璃化温度在35℃左右,稍高于水性聚氨酯的玻璃化温度;超支化水性聚氨酯的热稳定性和力学性能优于水性聚氨酯.【期刊名称】《山东轻工业学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(030)005【总页数】6页(P14-19)【关键词】水性聚氨酯;超支化水性聚氨酯;超支化聚酯;合成【作者】韩文松【作者单位】齐鲁工业大学化学与制药工程学院,山东济南250353【正文语种】中文【中图分类】TQ323.4水性聚氨酯是利用多异氰酸酯(含-NCO基团)或其加成物与含活泼氢(主要是羟基中的活泼氢)的聚多元醇和亲水扩链剂等的加成反应制备的[1-2]。

水性聚氨酯的合成可分为：外乳化法和自乳化法。

目前,水性聚氨酯的合成多以自乳化法为主，即在聚氨酯大分子中引入-COOH、-SO3、-OH、-O-等亲水基团。

由于这些亲水基团的存在及聚氨酯树脂本身的一些不足之处，使水性聚氨酯产品在耐水、耐溶剂、耐候等方面表现较差，因此人门采用了各种方法对水性聚氨酯树脂进行改性[3-5]。

超支化聚合物是最近几十年发展起来的一种新型高分子材料，它具有高度支化的分子结构，分子间具有较少的链缠结，含有大量的末端官能团，具有粘度低、活性高、溶解性好等优点。

超支化聚合物已经被广泛应用于涂料、塑料加工、光电材料、纳米材料等许多领域[6-8]。

本文将超支化聚合物应用于水性聚氨酯，首先合成第三代超支化聚酯，将其在乳化过程中引入到水性聚氨酯中，得到超支化的水性聚氨酯；对其结构和性能用红外光谱、激光粒度分析、动态力学热分析、热重分析等进行了表征，并与未改性的水性聚氨酯在性能上进行了比较。

超细纤维合成革仿天然皮革研究进展随着我国科学技术的不断发展，超细纤维合成革仿天然皮革技术也得到了一定程度的改进。

我们知道，超细纤维不同于普通纤维，超细纤维合成革也与天然皮革有所不同。

本文将针对超细纤维合成革仿天然皮革的技术、方法，以及超细纤维合成革目前还存在着的技术问题进行阐释，通过对超细纤维合成革仿天然皮革研究方法进行分析与探讨，使超细纤维合成革技术水平得到提升。

标签：超细纤维合成革；聚氨酯；聚酰胺；改性方法；天然皮革针对超细纤维合成革仿天然皮革的技术方法，不难发现，超细纤维合成革还存在着卫生性能、染色性能等较差等问题，本文对超细纤维合成革的相关内容进行了归纳整理，从聚酰胺与聚氨酯两种组成元素上进行改性方法的分析，以使超细纤维合成革在各个领域都得到良好发展。

1 超细纤维合成革概述动物生皮经过一系列的加工工序，制造成为弹性良好、耐热性、耐湿性稳定、强度较高的高分子復合材料，这种高分子复合材料就被称为天然皮革。

超细纤维合成革就是建立在天然皮革所拥有的各性能基础上仿制。

它的仿制主要突出了合成性能，力求达到天然皮革的组织结构，在仿制中，应用了聚氨酯等高分子材料、聚酯纤维等浸渍纤维层，根据天然皮革的结构组成，仿制成与天然皮革在结构和性能等方面都极其相似的超细纤维合成革。

由于天然皮革优点颇多，比如穿着舒适、透气性能良好、吸湿性能优异等，使其成为消费者购买的不二之选。

可是，由于我国对动物的保护以及天然皮革的加工工序复杂等原因，造成了天然皮革资源短缺的局面出现，这就使超细纤维合成革开发的发展趋势成为必然。

现如今，我国研究的热点是开发优良性能的合成革，在众多材料的合成革开发中，超细纤维合成革的研究开发脱颖而出。

我国的超细纤维合成革由于起步比一些发达国家晚，所以开发研究过程中还存在着一些问题。

2 超细纤维合成革与天然革的区别超细纤维合成革近几年发展势头良好，其仿制天然皮革结构与性能的技术越来越完善，甚至在机械性能等方面都已经超过了天然皮革。

一、实验目的1. 掌握水性聚氨酯的制备方法；2. 熟悉水性聚氨酯的组成和性能；3. 了解实验操作步骤和注意事项。

二、实验原理水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，WPU）是一种具有优异性能的热塑性弹性体，具有环保、耐腐蚀、耐磨损、粘接强度高等特点。

本实验采用预聚体法合成水性聚氨酯，通过选择合适的原料和工艺条件，制备出性能优良的水性聚氨酯。

三、实验材料1. 原料：聚醚多元醇（如PTMG-1000）、二异氰酸酯（如TDI、HDI）、扩链剂（如乙二胺）、催化剂（如二月桂酸二丁基锡）、中和剂（如三乙胺）、去离子水等；2. 仪器：三口烧瓶、冷凝管、搅拌器、循环水真空泵、离心分离机、分析天平、微量注射器、移液管、激光粒度仪、红外光谱仪等。

四、实验步骤1. 准备反应装置：将三口烧瓶、冷凝管等装入反应装置，并除水处理。

2. 配制原料：按照实验要求，准确称量聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂、催化剂、中和剂等原料。

3. 合成预聚体：将称量好的原料倒入三口烧瓶中，加入去离子水，搅拌均匀。

在N2保护下，加热至一定温度，使原料充分反应，形成预聚体。

4. 乳化：将预聚体冷却至室温，加入适量的扩链剂和催化剂，搅拌均匀。

在搅拌下，缓慢加入去离子水，使预聚体形成稳定的乳液。

5. 调节pH值：将乳液pH值调节至中性，以确保乳液的稳定性和性能。

6. 后处理：将乳液离心分离，去除未反应的原料和杂质。

7. 性能测试：利用激光粒度仪、红外光谱仪等仪器对乳液和涂膜进行性能测试。

五、实验结果与分析1. 激光粒度仪测试：水性聚氨酯乳液的粒径分布如图1所示。

从图中可以看出，乳液粒径分布均匀，平均粒径约为200nm。

图1 水性聚氨酯乳液粒径分布2. 红外光谱测试：水性聚氨酯涂膜的官能团如图2所示。

从图中可以看出，涂膜中含有氨基、酯基、脲键等特征吸收峰，说明水性聚氨酯的合成反应已完成。

图2 水性聚氨酯涂膜官能团3. 力学性能测试：水性聚氨酯涂膜的力学性能如表1所示。

应用技术Technical Textiles产业用纺织品China Textile Leader · 2017 No.8提高超细纤维合成革透湿透气性能的研究进展文 | 刘 凡 钱晓明作者简介：刘 凡，女，1993年生，硕士在读，主要研究方向为超细纤维合成革。

作者单位：天津工业大学纺织学院。

基金项目：国家科技支撑计划项目（2014BAE09B00）；天津市应用基础与前沿技术计划项目（16JCZDJC36400）；天津市科技计划项目（14TXGCCX00014）。

A Study on Improving the Moisture Vapor Permeability of MicrofiberSynthetic Leather摘要：本文简要介绍了超细纤维合成革与天然皮革的结构与特点，指出了超细纤维合成革相比天然皮革透湿透气性差的原因，综述了提高超细纤维合成革透湿透气性能的方法 —— 革基布改性、聚氨酯树脂改性以及加工工艺的改进。

关键词：超细纤维合成革；透湿透气性；改性方法中图分类号：TS56 文献标志码：AAbstract: This paper briefly introduces the composition of microfiber synthetic leather and natural leather, the cause of moisture permeability difference between microfiber synthetic leather and natural leather, and the methods for improving the moisture vapor permeability of microfiber synthetic leather. The methods include modifying the leather substrate, modifying the polyurethane resin and improving the production process.Keywords: microfiber synthetic leather; moisture vapor permeability; modification methods层是由毛管、血管、汗腺等空洞组成的过渡层；再往下是由粗壮的胶原纤维相互交联形成的网状层。

水性聚氨酯超纤革的研究与开发随着环保意识的提高和人们对可持续发展的追求，传统的皮革制造业面临着诸多挑战。

而水性聚氨酯超纤革作为一种新型的替代材料，具有良好的环保性能和优异的物理性能，正在逐渐受到人们的关注和喜爱。

水性聚氨酯超纤革是一种由水性聚氨酯涂层覆盖在超纤织物表面而成的合成材料。

相比传统的皮革制品，它不仅不需要使用含有有害物质的溶剂，而且制造过程中的废水排放量较低，减少了对环境的污染。

此外，水性聚氨酯超纤革具有优异的耐磨性、抗拉强度和柔软度，能够满足人们对高品质皮革的要求。

在水性聚氨酯超纤革的研究与开发中，科研人员们主要关注以下几个方面。

首先，材料的制备工艺是研究的关键，包括超纤织物的选择、表面处理方法以及水性聚氨酯涂层的制备技术。

优质的超纤织物能够提供良好的基材支撑，而表面处理方法可以改善涂层与织物的结合性能。

制备水性聚氨酯涂层的关键在于选择合适的聚氨酯树脂和交联剂，并通过调整配方和工艺参数来实现涂层性能的优化。

其次，水性聚氨酯超纤革的功能化改性也是研究的重点。

通过添加不同种类的添加剂，如防水剂、防污剂和抗菌剂等，可以赋予超纤革更多的功能性能，提高其在特定领域的应用价值。

此外，水性聚氨酯超纤革的应用领域也是研究的关注点之一。

目前，它已经广泛应用于汽车内饰、家居装饰、鞋材等领域。

未来，随着技术的不断进步和市场需求的扩大，水性聚氨酯超纤革有望在更多领域得到应用，如服装、箱包和家具等。

综上所述，水性聚氨酯超纤革作为一种具有良好环保性能和优异物理性能的新型材料，其研究与开发有着广阔的前景。

通过不断深入的研究，我们可以进一步完善制备工艺，实现材料的功能化改性，扩大应用领域，为推动皮革制造业向绿色、可持续方向发展做出贡献。