一种生物基抗菌防火聚氨酯合成革及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种功能性聚氨酯复合材料的制备工艺，具体涉及一种生物基抗菌防火聚氨酯合成革及其制备方法和应用，属于聚氨酯合成革。

背景技术：

1、生物基材料具有绿色、环境友好、资源节约等特点，是我国战略性新兴产业的主攻方向。生物基聚氨酯合成革作为一类重要的新型柔性生物基复合材料，具有很好的应用和发展前景。

2、随着人民环保意识的提高，生物基聚氨酯合成革在运动休闲鞋、沙发家俱、体育用品、电子包装、室内和工程装饰、汽车内饰等领域逐步扩大应用。而在工程装饰、汽车内饰和公共场所对材料阻燃性能要求较高，由于聚氨酯材料像传统的高分子材料一样，容易发生燃烧，存在火灾隐患，故在阻燃要求较高的领域应用，需要对聚氨酯材料进行阻燃处理。同时为了随着人们对健康生活的关注，抗菌性成为聚氨酯合成革的刚性需求。

3、由于现有生物基聚氨酯树脂和生物基填料、各类功能助剂以及生物基基布之间的结合性较差，生物基聚氨酯合成革的功能化受到限制，怎样提升生物基阻燃剂、生物基抗菌助剂在生物基聚氨酯树脂中的分散性，使其发挥应有的作用是一项难题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术所存在的问题，发明的目的是提供一种生物基抗菌防火聚氨酯合成革及其制备方法和应用，本发明采用生物基抗菌和防火工艺，所用抗菌剂和阻燃剂均为生物基材料，制得了基于生物基的耐久性好的抗菌防火型聚氨酯合成革材料。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明的第一个方面是提供一种生物基抗菌防火聚氨酯合成革，从上至下依次包括生物基聚氨酯面层、生物基聚氨酯粘接层和基材层，其中：

4、聚氨酯面层由以下组分按重量份组成的聚氨酯面层浆料制备而成：100份生物基聚氨酯树脂、2-5份茶叶提取物、2-4耐磨助剂、10-15份木质纤维素、2-3份固化剂和1-5份色浆；进一步优选的，生物基聚氨酯树脂为聚碳酸亚丙酯型聚氨酯、聚乳酸型聚氨酯、生物基聚醚型聚氨酯或生物基聚碳酸酯型聚氨酯中的至少一种；茶叶提取物是指从茶叶或者茶叶渣中提取得到的物质，主要成分为茶多酚；茶叶为白茶、绿茶和红茶中的一种或多种；固化剂为异氰酸酯固化剂，优选为hdi三聚体。

5、聚氨酯粘接层由以下组分按重量份组成的无溶剂聚氨酯粘接层浆料制备而成：100份二氧化碳基多元醇、50-70份植酸改性的异氰酸酯预聚体、10-60份木质纤维素，0.15-0.2份有机金属催化剂和0.3-0.4份胺类催化剂构成；进一步优选的，二氧化碳基多元醇是聚碳酸亚丙酯二元醇；植酸改性的异氰酸酯预聚体的制备方法如下：植酸与过量的二元胺(二元胺的物质的量约为植酸的3.1-3.5倍)在100℃反应形成端胺基类结构，继续在30-50℃下与过量二苯基甲烷二异氰酸酯反应，最终形成植酸改性的异氰酸酯预聚体。反应原理为：植酸是含有多个羟基的有机酸，能够与二元胺发生酸碱中和反应，在过量二元胺作用下形成端胺基化合物，再与异氰酸酯进行反应形成植酸改性的异氰酸酯预聚体。

6、上述聚氨酯面层或聚氨酯粘接层中的木质纤维素来源于木材加工形成的木材废弃料或棉籽壳，比例不限。木质纤维素中含有大量的羟基，其添加至聚氨酯中能与聚氨酯形成氢键，且能与聚氨酯中的异氰酸酯固化剂发生交联作用，这些作用都能够增加聚氨酯各层之间的结合性；同时，木质纤维素能够充当成炭骨架，增加产品的阻燃特性。

7、本发明的第二个方面是提供如一个方面所述的生物基抗菌防火聚氨酯合成革的制备方法，包括以下步骤：

8、步骤1：在离型纸上涂覆生物基聚氨酯面层浆料，涂覆厚度为0.2-0.25mm，经干燥形成生物基聚氨酯面层；优选的，干燥温度为115-125℃，干燥时间为2.5-5min；

9、步骤2：在生物基聚氨酯面层上涂覆无溶剂聚氨酯粘结层浆料，涂覆厚度为0.2-0.3mm，在120-130℃温度中预反应2-3min，形成半干状态的聚氨酯粘结层，该聚氨酯粘结层具有一定的粘结性；

10、步骤3：在聚氨酯粘结层上贴合植酸处理的基布，经干燥并剥离离型纸后即得最终产品；所述干燥温度为130-140℃，干燥时间为2-3min。

11、本发明的第三个方面是提供如第一个方面所述的生物基抗菌防火聚氨酯合成革的应用，该生物基抗菌防火聚氨酯合成革能够用于工程装饰、汽车产品或医疗床等领域中。

12、与现有技术相比，本发明有益效果体现在：

13、本发明通过将生物基材料木质纤维素添加至聚氨酯面层和粘结层中作为成炭组分，并在无溶剂聚氨酯粘接层浆料中使用植酸改性的异氰酸酯预聚体，由于植酸中含有磷元素，具有一定的阻燃性，本发明通过利用木质纤维素充当成炭骨架，与含磷的生物基植酸产生协同作用，显著提升产品的阻燃性能，并拓展了生物基材料的应用范围。

14、本发明通过在聚氨酯面层中加入茶叶提取物，一方面茶叶提取物中的主要成分茶多酚能够提高产品的抗菌性，另一方面茶多酚能够与植酸共同起到抗氧化的作用，同时其与生物基固化剂形成交联网状结构提升了其与树脂的结合性，进而提升了产品的色牢度和耐久耐用性。

15、本发明所得产品生物基含量高达50％，既符合品牌家居及工程装饰日趋严格的环保要求，在提升生物基聚氨酯合成革的抗菌性和阻燃性的同时，大大提高产品的耐久耐用性，延长产品的使用寿命。产品能够达到5年耐水解要求(70℃*95％rh*5w革面不开裂不粉化)；抗菌等级i级，抗菌率≥99％；quv 340nm300h耐黄变4级；阻燃等级能够通过英标bs-5852 1号火源和gb 8410汽车内饰阻燃测试；干湿擦色牢度500次≥4级；剥离强度≥30n/3cm。

技术特征：

1.一种生物基抗菌防火聚氨酯合成革，其特征在于，从上至下依次包括生物基聚氨酯面层、生物基聚氨酯粘接层和基材层，其中：

2.根据权利要求1所述的生物基抗菌防火聚氨酯合成革，其特征在于，所述生物基聚氨酯树脂为聚碳酸亚丙酯型聚氨酯、聚乳酸型聚氨酯、生物基聚醚型聚氨酯或生物基聚碳酸酯型聚氨酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的生物基抗菌防火聚氨酯合成革，其特征在于，所述茶叶提取物是指从茶叶渣中提取得到的物质，主要成分为茶多酚；所述茶叶渣为白茶、绿茶和红茶中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的生物基抗菌防火聚氨酯合成革，其特征在于，所述固化剂为异氰酸酯固化剂。

5.根据权利要求1至4任一项所述的生物基抗菌防火聚氨酯合成革，其特征在于，所述聚氨酯面层浆料中各组分质量份数含量如下：100份生物基聚氨酯树脂、2-5份茶叶提取物、2-4耐磨助剂、10-15份木质纤维素、2-3份固化剂和1-5份色浆。

6.根据权利要求1所述的生物基抗菌防火聚氨酯合成革，其特征在于，所述二氧化碳基多元醇是聚碳酸亚丙酯二元醇；所述催化剂包括有机金属催化剂和胺类催化剂。

7.根据权利要求6所述的生物基抗菌防火聚氨酯合成革，其特征在于，所述植酸改性的异氰酸酯预聚体的制备方法如下：植酸与过量的二元胺反应形成端胺基类结构，继续与过量二苯基甲烷二异氰酸酯反应形成植酸改性的异氰酸酯预聚体。

8.根据权利要求6或7所述的生物基抗菌防火聚氨酯合成革，其特征在于，所述无溶剂聚氨酯粘接层浆料中各组分质量份数含量如下：100份二氧化碳基多元醇、50-70份植酸改性的异氰酸酯预聚体、10-60份木质纤维素，0.15-0.2份有机金属催化剂和0.3-0.4份胺类催化剂构成。

9.如权利要求1至8中任一项所述的生物基抗菌防火聚氨酯合成革的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求1至8中任一项所述的生物基抗菌防火聚氨酯合成革的应用，其特征在于，所述生物基抗菌防火聚氨酯合成革用于工程装饰、汽车产品或医疗床。

技术总结
本发明公开了一种生物基抗菌防火聚氨酯合成革及其制备方法和应用，该聚氨酯合成革，从上至下依次包括生物基聚氨酯面层、生物基聚氨酯粘接层和基材层，其中：聚氨酯面层中包括茶叶提取物、木质纤维素等组分，聚氨酯粘接层中包括植酸改性的异氰酸酯预聚体、木质纤维素等组分。本发明通过将茶叶提取物中的茶多酚作为抗菌成分和抗氧化成分，同时与面层树脂中的固化剂形成交联结构，提升了其与聚氨酯涂层的结合性，进而提升了产品的色牢度和耐久耐用性；通过木质纤维素等充当成炭结构与植酸改性的聚氨酯粘接层进行协效，提升了产品的阻燃性能。本发明通过生物基材料的合理利用，制得了基于生物基的耐久性好的抗菌防火型聚氨酯合成革。

技术研发人员：盛海波,张宁华,刘志球,张思雨,笪丽红,胡兆阳
受保护的技术使用者：安徽安利材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11