专利名称：一种吸湿透汽聚氨酯膜的生产方法
技术领域：
本发明属聚氨酯材料加工领域，具体涉及一种吸湿透气聚氨酯膜的生产方法。技术背景聚氨酯(PU)是含有氨基甲酸酯(-NHC00-)基团的聚合物，通常由异氰 酸酯(含有一NC0基团)或其加成物与含活泼氢(主要是羟基中的活泼氢)的 聚多元醇反应而成。聚氨酯以其具有的强度高、耐磨性、耐屈挠性、耐低温性 和耐油、耐化学品性能优异等特点，可制成泡沫塑料、弹性体、涂料、胶粘剂、 纤维、合成皮革以及铺面材料等产品，广泛应用于机电、船舶、土木建筑、轻 工以及纺织等领域，在材料工业中占有相当重要的比例。由于聚氨酯膜吸湿透 汽性能差的特点，也导致在某些领域(如人造皮革、纺织品整理、医用敷料等) 的产品舒适性能的降低，因此一直以来，提高聚氨酯膜吸湿透汽性性能研制开 发防水透汽聚氨酯始终是聚氨酯材料研究的重点。目前研究的防水透汽聚氨酯膜主要有两种形式 一种是非微孔性的高分 子薄膜，它的防水性来自于薄膜的连续性和较大的膜面张力而透湿性则由聚 合物分子中接枝或嵌段有亲水基团的分子链所赋予，水分子沿着密集的分子 链间隙向外迁移，并通过亲水基团吸附和解吸向外传递，专利US 5908690 以及US4367327介绍了以聚L--醇(PEG)为软段的防水透气型聚氨酯非孔膜的 制备方法和应用。另外一种防水透湿高分子膜形态结构是高分子膜的微孔结 构，膜内微孔的直径很小，只有0. 5 20u m，能透过0. 004 " m直径的水蒸气， 却不能通过直径约为10(T300 ti m的水滴。US 5650225介绍了一种制备微孔 聚氨酯膜的方法(相分离法)以及微孔膜与非孔复合膜(用于医用手套等防护 制品)的制备方法。CN1258305A公开了 一种单轴取向微孔透气薄膜及其制造 方法，这种薄膜包括40-65%无机填料和包含乙烯和烯烃单体的共聚物，经 单轴拉伸形成微孔；CN1034357C公开了 一种防水透气服装面料的制造方法，该发明主要特点是用低分子量PTFE进行双轴拉伸后自然回复，后将该膜与纤 维织物直接复合，制成透气量大于5000g/ m2.d，静水压大于6mH20防水透气 服装面料。CNI041167A—种柔性微孔膜的制备方法，该方法将a-烯烃的聚合 物或共聚物与60-70%粒径为10-15gm的无机填料及加工助剂熔触混合，然后 进行双轴拉伸制成微孔膜。相似的发明还有CN1014794B、 USP3903234、 USP498372以及EP-A-272026等。这些专利都公开了用聚烯烃或其共聚物及助 剂混合、拉伸制成微孔膜的方法。由于微孔膜加工工艺较复杂，溶剂价格昂贵，容易造成环境污染，且微孔 形成后比表面积增大，易吸尘、吸附洗涤剂而玷污，或使微孔堵塞，降低透气 性能，而采用亲水基团嵌段聚氨酯膜非微孔性的高分子薄膜是虽透气性能良 好，但由于合成工艺复杂，且材料的力学性能较差，表面粘附性很大，不易脱 模和使用。 发明内容针对上述问题，本发明提供一种吸湿透气聚氨酯膜的生产方法，具体工艺 方案如下-.将使用碳酸氢铵改性的有机高分子材料超细粉体与聚氨酯溶液共混，干法成膜制备吸湿透汽聚氨酯膜，具体工艺过程如下A有机高分子材料超细粉体改性，有机高分子材料超细粉体指羊毛、蚕丝、羽绒等天然高分子纤维材料超细粉体，粉体粒径〈5微米，改性剂为溶解 于水、不溶于有机溶剂且在IO(TC左右易分解的化学药品。按照有机高分子材 料超细粉体与改性剂重量比为90% : 10%—30%: 70%的比例称取改性剂， 在密闭容器中，按照改性剂与水的重量体积比为300克/升一 500克/升的比例， 将改性剂与温度在4(TC一5(TC的水配置成改性剂溶液，再把按照有机高分子 材料超细粉体与改性剂重量比为90% : 10%—30%: 70%的比例称取的有机 高分子材料超细粉体加入到改性剂饱和水溶液中，在密闭容器中将有机高分子 材料超细粉体和改性剂的水溶液高速搅拌，同时将混合溶液降至25°C，在室 温下抽真空干燥，制成改性有机高分子材料超细粉体；B改性有机高分子材料超细粉体的分散，将改性有机高分子材料超细粉 体按照有机高分子材料超细粉体与有机溶剂重量体积比200克/升一500克/升 的比例加入到有机溶剂中，有机溶剂指四氰呋喃、乙醇、丙酮、乙二醇等低沸点的溶剂，搅拌并超声波分散30分钟，制成混合均匀的改性有机高分子材料 超细粉体分散液；C聚氨酯溶液配制，按照聚氨酯与有机高分子材料超细粉体的重量比为 90: 10— 50: 50的比例确定聚氨酯用量，将聚氦酯与N，N-二甲基甲酰胺溶剂 配置聚氨酯的N,N-二甲基甲酰胺溶液，其中溶液中聚氨酯含量为10% —20%;D共混铸膜，将改性有机高分子材料超细粉体分散液加入到聚氨酯溶液 中，高速搅拌30分钟制成均匀混合的铸膜液，然后将铸膜液均匀倒在离型纸 上，在IO(TC—150。C下烘干5-20分钟，制成吸湿透汽聚氨酯膜。由于采用了上述技术方案，加工的聚氨酯膜中既含有具有高分子材料超细 粉体，又含有围绕超細粉体颗粒的、贯通聚氨酯膜界面的、水汽可以通过的微 孔，超细粉体在聚氨酯膜中可通过周围的微孔实现吸湿放湿的作用，使聚氨酯 膜具有良好的吸湿透气效果；同时本技术方案工艺加工路线简单方便，易于工 业化推广。
具体实施方式
本发明出发点是开发一种干法生产的吸湿透气聚氨酯膜，以应用PU人造革 生产、纺织品涂层及医用敷料生产中。设计的该聚氨酯膜结构中既含有具有高 分子材料超细粉体，又含有围绕超细粉体颗粒的、贯通聚氨酯膜界面的、水汽 可以通过的微孔，聚氨酯膜中的超高分子材料超细粉体本身采用具有良好吸水 性能的材料如羊毛、蚕丝、羽绒等加工而成，在超细粉体化后，由于比表面积 增大，对水汽的吸附能力更大，该超细粉体在聚氨酯膜中可通过周围的微孔实 现吸湿放湿的作用，从而实现聚氨酯膜的吸湿透气性，为了实现上述的聚氨酯膜结构，采用下述工艺步骤加工A有机高分子材料超细粉体改性，有机高分子材料超细粉体指羊毛、蚕丝、羽绒等天然高分子纤维材料超细粉体，粉体粒径〈5微米，改性剂为溶解 于水、不溶于有机溶剂且在IOO'C左右易分解的化学药品。按照有机高分子材 料超细粉体与改性剂重量比为90%: 10%—30%: 70%的比例称取改性剂， 在密闭容器中，按照改性剂与水的重量体积比为300克/升一 500克/升的比例， 将改性剂与温度在4(TC一5(TC的水配置成改性剂溶液，再把按照有机高分子 材料超细粉体与改性剂重量比为90% : 10%—30%: 70%的比例称取的有机高分子材料超细粉体加入到改性剂饱和水溶液中，在密闭容器中将有机高分子 材料超细粉体和改性剂的水溶液高速搅拌，同时将混合溶液降至25°C，在室 温下抽真空干燥，制成改性有机高分子材料超细粉体；B改性有机高分子材料超细粉体的分散，将改性有机高分子材料超细粉 体按照有机高分子材料超细粉体与有机溶剂重量体积比200克/升一 500克/升 的比例加入到有机溶剂中，有机溶剂指四氰呋喃、乙醇、丙酮、乙二醇等低沸 点的溶剂，搅拌并超声波分散30分钟，制成混合均匀的改性有机高分子材料 超细粉体分散液；C聚氨酯溶液配制，按照聚氨酯与有机高分子材料超细粉体的重量比为 90: 10— 50: 50的比例确定聚氨酯用量，将聚氨酯与N,N-二甲基甲酰胺溶剂 配置聚氨酯的N,N-二甲基甲酰胺溶液，其中溶液中聚氨酯含量为10%—20%; 目前使用的聚氨酯原料一般是聚氨酯含量为30%—40%的聚氨酯的N,N-二甲 基甲酰胺溶液，粘度较高，不能直接使用，当使用的聚氨酯原料是聚氨酯的 N，N-二甲基甲酰胺溶液时，按照其中的聚氨酯实际含量计算其溶液容量以及另 外需添加的N,N-二甲基甲酰胺溶剂用量。D共混铸膜，将改性有机高分子材料超细粉体分散液加入到聚氨酯溶液 中，高速搅拌30分钟制成均匀混合的铸膜液，然后将铸膜液均匀倒在离型纸 上，在100'C — 15(TC下烘干5-20分钟，制成吸湿透汽聚氨酯膜。 实施例实施例l一种以碳酸氢铵为改性剂的羽绒超细粉体与聚氨酯共混加工的 吸湿透气聚氨酯膜加工工艺步骤如下A将4.25克碳酸氢铵加入到ll毫升水中，在密闭容器中升温至4(TC，然后 加入12.75克羽绒超细粉体，粉体平均粒径2微米，边搅拌边降温至室温，然后 抽真空直至羽绒粉体干燥。B将干燥的改性羽绒超细粉体加入到210毫升四氰呋喃溶剂中，超声波分 散10分钟，使羽绒超细粉体均匀混合在四氰呋喃溶剂中。C将250克含固率为40 %聚氨酯溶液与700克N，N-二甲基甲酰胺溶剂混合， 搅拌直至混合均匀，配置成聚氨酯含量为10.5%的溶液。D将改性羽绒超细粉体分散液加入到聚氨酯溶液中，高速搅拌30分钟制成均匀混合的铸膜液，然后将铸膜液均匀倒在离型纸上，控制厚度，在115'C下烘干12分钟制成所设计吸湿透气聚氨酯膜。制成的聚氨酯膜厚度为0.15毫米时，透湿量为3255.57 m2/g d。 实施例2 —种以碳酸铵为改性剂的羊毛超细粉体与聚氨酯共混加工的吸湿透气聚氨酯膜加工工艺步骤如下A将2. 14克碳酸铵加入到6毫升水中，在密闭容器中升温至4(TC，然后加 入4.28克羊毛超细粉体，粉体平均粒径2微米，边搅拌边降温至室温，然后抽 真空直至羊毛粉体干燥。B将干燥的改性羊毛超细粉体加入到21毫升丙酮溶剂中，超声波分散30 分钟，使羊毛超细粉体均匀混合在丙酮溶剂中。C将50克的含固率为30X聚氨酯的N，N-二甲基甲酰胺溶液与25克N，N-二 甲基甲酰胺溶剂混合，搅拌直至混合均匀，配置成聚氨酯含量为20%的溶液。D将改性羊毛超细粉体分散液加入到聚氨酯溶液中，高速搅拌30分钟制 成均匀混合的铸膜液，然后将铸膜液均匀倒在离型纸上，控制厚度，在115'C 下烘干20分钟制成所设计吸湿透气聚氨酯膜。制成的聚氨酯膜厚度为O. IO毫米时，透湿量为2444. 44m2/g d。实施例3 —种以碳酸氢钠为改性剂的蚕丝超细粉体与聚氨酯共混加工的 吸湿透气聚氨酯膜加工工艺步骤如下A将10克碳酸氢钠加入到25毫升水中，在密闭容器中升温至4(TC，然后加 入10克蚕丝超细粉体，粉体平均粒径5微米，边搅拌边降温至室温，然后抽真 空直至蚕丝粉体干燥。B将干燥的改性蚕丝超细粉体加入到60毫升乙醇或乙二醇溶剂中，超声波 分散30分钟，使蚕丝超细粉体均匀混合在乙醇或乙二醇溶剂中。C将57克聚氨酯加入323克-二甲基甲酰胺溶剂中，均匀搅拌直至聚氨酯完 全溶解，配置成聚氨酯含量为15%的溶液。D将改性蚕丝超细粉体分散液加入到聚氨酯溶液中，高速搅拌30分钟制 成均匀混合的铸膜液，然后将铸膜液均匀倒在离型纸上，控制厚度，在115'C 下烘干20分钟制成所设计吸湿透气聚氨酯膜。制成的聚氨酯膜厚度为O. 23毫米时，透湿量为2516. 01m2/g d。
权利要求
1一种吸湿透汽聚氨酯膜的生产方法，其特征在于将使用碳酸氢铵改性的有机高分子材料超细粉体与聚氨酯溶液共混，干法成膜制备吸湿透汽聚氨酯膜，具体工艺过程如下A有机高分子材料超细粉体改性，按照有机高分子材料超细粉体与改性剂重量比为90％∶10％-30％∶70％的比例称取改性剂，在密闭容器中，按照改性剂与水的重量体积比为300克/升-500克/升的比例，将改性剂与温度在40℃-50℃的水配置成改性剂溶液，再把按照有机高分子材料超细粉体与改性剂重量比为90％∶10％-30％∶70％的比例称取的有机高分子材料超细粉体加入到改性剂饱和水溶液中，在密闭容器中将有机高分子材料超细粉体和改性剂的水溶液高速搅拌，同时将混合溶液降至25℃，在室温下抽真空干燥，制成改性有机高分子材料超细粉体；B改性有机高分子材料超细粉体的分散，将改性有机高分子材料超细粉体按照有机高分子材料超细粉体与有机溶剂重量体积比50克/升-250克/升的比例加入到有机溶剂中，搅拌并超声波分散30分钟，制成混合均匀的改性有机高分子材料超细粉体分散液；C聚氨酯溶液配制，按照聚氨酯与有机高分子材料超细粉体的重量比为90∶10-50∶50的比例确定聚氨酯用量，将聚氨酯与N，N-二甲基甲酰胺溶剂配置聚氨酯的N，N-二甲基甲酰胺溶液，其中溶液中聚氨酯含量为10％-20％；D共混铸膜，将改性有机高分子材料超细粉体分散液加入到聚氨酯溶液中，高速搅拌30分钟制成均匀混合的铸膜液，然后将铸膜液均匀倒在离型纸上，在100℃-150℃下烘干5-20分钟，制成吸湿透汽聚氨酯膜。
2 根据权利要求1所述的一种吸湿透汽聚氨酯膜的生产方法，其特征在 于有机高分子材料超细粉体指羊毛、蚕丝、羽绒等天然高分子纤维材料超细 粉体，粉体粒径〈5微米。
3 根据权利要求1所述的一种吸湿透汽聚氨酯膜的生产方法，其特征在于 改性剂为溶解于水、不溶于有机溶剂且在IO(TC左右易分解的化学药品。
4 根据权利要求1所述的一种吸湿透汽聚氨酯膜的生产方法，其特征在 于有机溶剂指四氰呋喃、乙醇、丙酮、乙二醇等低沸点的溶剂。
全文摘要
本发明属聚氨酯材料加工领域，具体涉及一种吸湿透汽聚氨酯膜的生产方法。该吸湿透汽聚氨酯膜生产工艺步骤为有机高分子材料超细粉体改性，改性有机高分子材料超细粉体分散，聚氨酯溶液配置，共混铸膜。采用本方法加工的聚氨酯膜中既含有具有高分子材料超细粉体，又含有围绕超细粉体颗粒的、贯通聚氨酯膜界面的、水汽可以通过的微孔，超细粉体在聚氨酯膜中可通过周围的微孔实现吸湿放湿的作用，使聚氨酯膜具有良好的吸湿透汽效果；同时本技术方案工艺加工路线简单方便，易于工业化推广。
文档编号C08J5/10GK101270196SQ20071016907
公开日2008年9月24日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年12月29日
发明者崔卫钢, 徐卫林, 李文斌, 郭维祺 申请人:武汉科技学院