32卷第7期 2010年4月 西部皮革 WESTLEATHER Vo1.32 No.7 Apr.2010 皮革涂饰剂 涂饰方法及涂饰革 专利号:US 7378032 B2 发明人:Akihiko Ueda,Settsu 0P),Masahiko Maeda,Settsu(JP1 专利权人:Daikin Industries,Ltd.,Osaka(JP) 摘要 皮革涂饰剂含有可 化含氟树脂、固化剂和硅 油。它不仅能够使成革具有柔软手感,还能够在皮革 表面形成一层抗油污、耐磨擦的膜。 背景 在皮革表面形成树脂涂饰层,这不仅使皮革表面 具有抗油污、耐汗渍的性能,还能够保护皮革粒面以 及美化皮革表面。皮革涂饰常用材料包括聚氨酯树 脂、硝化纤维、蛋白质类成膜剂(酪素)以及无氟树脂 (长链脂肪酸酯蜡)等。由于聚氨酯类成膜材料具有优 异的粘着性能、柔软性、透明度、耐曲折性能、耐低温 性能、耐化学试剂、耐热性能以及耐磨擦性能,其应用 最为广泛。 然而,由于常规涂层要么具有亲水性质,要么具 有亲油性质。因此,水溶性污渍(如,泥浆、饮料等)易 于渗入到亲水性涂层中,而油溶性污渍(如,皮肤脂 肪、唇膏、圆珠笔油墨)易于渗入到亲油性涂层中。换 句话说,这些污渍都是难以除去的。 另一方面,由于具有优异的抗污性能,含氟树脂 已经用于涂饰多种基质,如建筑材料。然而,因这些含 氟树脂形成的涂层柔软性较差,因此,实际上很难将 它们用于柔软度有高要求的皮革基质的涂饰。 例如,JP—A一4—2796 1 2介绍了一种含氟树脂涂饰 配方,JP—A一10—14776介绍了一种由碳氟长链聚合物 以及硅油组成的涂饰配方。但是需要指出的是,这些 配方均不能用于皮革涂饰。JP—A一2000—54000介绍了 一种能够用于皮革涂饰的含氟树脂涂饰剂配方,但 是,该配方也不能够满足成品革的所有性能要求,特 别是不能满足对于皮革手感、消光性能,以及抗污、耐 磨等要求。 发明内容 含氟树脂是一种含氟烯烃单体的聚合物或含氟 烯烃与乙烯基单体形成的共聚物。乙烯基单体可以是 含氟的或不含氟的。 含氟树脂可以是能够固化的或不能固化的。如果 含氟树脂是能够固化的,那么应在涂饰配方中添加固 化剂。 可固化含氟树脂含有一种能够固化的反应性基 团。这些基团包括羟基、氨基、环氧基、羧基、巯基、易 水解的甲硅烷基(例如,三甲氧基硅烷基以及三乙氧 基硅烷基)、酰胺基、聚氨酯链节、脲基链节。特别地, 就树脂稳定性以及固化反应活性而言,羟基是最好的 固化基团。就100 g可固化含氟树脂而言,反应活性 基团上限为0.5 mol,下限为0.001 tool。若反应活性基 团为羟基,那么羟基值至多为200 mg KOH/g。 可固化含氟树脂通常是含氟烯烃与乙烯基单体 形成的共聚物。用于共聚的乙烯基单体可以是含有固 化反应基团的乙烯基单体,或者是含有可固化反应基 团与不含可固化反应基团的乙烯基单体的混合。 以含氟树脂质量为基准,含氟烯烃单体所占摩尔 比例至少为20%,优选为20%~60%。 含氟树脂是一种含氟烯烃单体形成的重复单元, 可以是含氯三氟乙烯基单元(CTFE)、四氟乙烯基单 元(TFE)、i氟乙烯基单元(TrFE)、四氟丙烯基单元 (HFP)、偏氟乙烯单元(VDF)或氟乙烯单元(VF)中的 一种。 乙烯基单体可以为(i)p一甲基一B一烷基取代 一烯烃,(ii)乙烯基醚,(iii)乙烯基酯。这些单体可以 是含有固化反应活性基团的。(i)最典型的分子式为 CH:=CR。(CH3),其中,R。为含碳数量为1至8的烷基。
49 寥: 西部皮革 第32卷 (i)类单体可以为异丁烯、2一甲基一1一丁烯、2一甲基 一1一戊烯、2一甲基一1一己烯。 (ii)类单体可以为烷基乙烯醚或烷基烯丙基醚, 分子式如CH2=CHR。其中,R可以为OR“或CH2OR“ (Ru为含碳数量为1至8的烷基)。这类单体含有羟 烷基乙烯醚或羟烷基烯丙基醚等形式的羟基活性反 应基团。(ii)类单体可以为乙基乙烯基醚、丁基乙烯基 醚、己基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、2一羟乙基乙烯 醚、3一羟丙基乙烯基醚、2一羟丙基乙烯基醚等等。 (iii)类单体可以为CHR =CHR ,其中,R 可以 为氢原子或COOR甜,R 为COOR 。或OCOR (R 为 含碳数量为1至1O的烷基、含碳数量为3至l0的环 烷基、含碳数量为1至1O的含氟烷基、或取代含碳数 量为1至8的烷基的苯基。当R。 为OCOR4 时,R 。 应为氢原子。)(iii)类单体可以为乙烯基羧酸酯盐,如 CHz=CH(OCOR )或马来酸二酯或富马酸二酯,如 (R41OOC)CH=CH(COOR4 )。R 指代情况如前所述。 乙烯基羧酸酯可以为乙烯基醋酸酯、乙烯基丙酸 酯、乙烯基丁酸酯、乙烯基月桂酸酯、乙烯基硬脂酸 酯、乙烯基六氟丙酸酯等等。 马来酸二酯和富马酸二酯可以是马来酸二甲酯、 马来酸二乙酯、马来酸二丁酯、马来酸双三氟甲基酯、 马来酸双三氟乙基酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、 富马酸双三氟甲基酯等等。 含羧基活性基团的乙烯基单体为丁烯酸、马来 酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、乙烯乙酸盐等衍生 物。 含环氧基活性基团的乙烯基单体可以为环氧基 乙烯或环氧基乙烯酯,分子式为: CH2=CH—R53 R 其中,R 可以为一CH2—0一R 、 H 一0一R 、一CH2—0一R55_C一、或者一R 一,其中R 为亚 烃 或 R56 (OHR 为氢原子或烷基)或__{ 。 ( 为氢原子或烷基)或寸 0 或 0。典型化 合物见图1。 含有甲硅烷基的乙烯基单体包括乙烯基三甲氧 CH3 l CH2=CHCH20一CHz— —GH2 \/ O CH2:CHCH2o_CH 。 cH2 cHcH2。 cH2 CH2-CHCH20_C 。 H I CH2=CHO- ̄CH2 H2 0 CH H0_CH2一 。 cH2=cH。一cH cH2=CH-CHr H2 O CH1=CH—C 、 CH2=CH—C O
。 H 0 图1典型化合物 基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基 硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧 基硅烷,三甲氧基甲硅烷乙烯基醚、三乙氧基甲硅烷 乙烯基醚、三甲氧基甲硅烷丁烯基醚、三乙氧基甲硅 烷丁烯基醚、 一甲基一丙烯酰羟丙基三甲氧基硅 烷、 一甲基一丙烯酰羟丙基乙氧基硅烷、烯丙基三 甲氧基硅烷等。 聚合方法可以是常规方法,包括乳液聚合、
悬浮 第7期 龚英:皮革涂饰剂、涂饰方法及涂饰革 译 文 C、H2-C H—cH2-O-CH2CH2一O—CH2一cH—C,H2 \ / \ / O 0 C\H2-/CH—cH2一 /c、Nl-CH2一C\H-/CH2 \ / 1 l \ / 一O c\N/c 0一O CH2 C【H~O CH2/ OCNC3H i(OC2Hs) CH3 cH,一cH—CH2-O一// 一c-( 一O—cH,一cH—cH, \ / 、 / 、 / 、 / \ / === \===_, k / O CH3 0 OCNC2H4Si(OCH3)3 图2聚环氧化合物和含异氰酸酯基的硅烷化合物优选 液聚合、溶液聚合、本体聚合。聚合反应器、聚合方法、 聚合反应引发剂以及反应所需酸、表面活性剂、其它 添加剂都是常规聚合反应所用。 就溶解性而言,聚合反应介质可以为酮和酯,优 选沸点在60~250℃的溶剂。这些溶剂可以为丙酮、甲 乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲 基醋酸纤维素。这些溶剂可以单独使用,也可以混合 使用。其他的有机溶剂还包括四氢呋喃(THF)、二甲 基甲酰胺(DMF)、芳香族有机溶剂(甲苯、二甲苯、 醇)。这些有机溶剂能够充分溶解这些含氟树脂。 通过GPC测定的含氟树脂平均相对分子质量为 1000~500 000,特别是1500~100 000。 含氟树脂可以单独使用,也可以与其他树脂混合 使用。这些其他树脂包括苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚 酯树脂密胺甲醛树脂、聚异氰酸酯树脂、环氧树脂、氯 乙烯树脂、含酮树脂、石油树脂、聚乙烯或聚丙烯的氯 化产物、无机类树脂(硅胶、硅酸盐)等。 固化剂可以为异氰酸化合物、氨基树脂、酸酐、聚 硅烷化合物、聚环氧化合物、含异氰酸酯的硅烷。异氰 酸酯化合物包括2,4一甲苯基二异氰酸酯、二苯甲基 4,4/一二异氰酸酯、亚二甲苯基二异氰酸酯、异佛尔酮 二异氰酸酯等等。氨基树脂可以为脲基树脂、密胺树 脂、羟甲基密胺树脂及其与醇(甲醇、乙醇、丁醇)的缩 合物等。酸酐可以为邻苯二甲酸酐、均苯四酸酐、苯六 甲酸酐。聚硅烷化合物至少含有两个SiOH基团及与 硅原子直接相连的可水解基团,或是这些化合物的缩 合产物。可以是二甲基二甲氧基硅烷、二丁基二甲氧 基硅烷、二苯基乙氧基硅烷、二乙基二硅烷醇、甲基 甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、 等等。聚环氧化合物和含异氰酸酯基的硅烷化合物优 选见图2。 以可固化树脂中同化反应基团1份为基准,幽化 剂含量为0.1-5份,优选为0.5~1.5份。 硅油可以是直链的,也可以是改性硅油。包括二 甲基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、甲基含氢硅氧烷、醇改 性硅氧烷、氨基改性硅氧烷、氟烷基改性硅氧烷及其 它有机改性硅氧烷等。典型分子式见图3。 其中,R为含有至少一个碳原子的亚烃基,PA为 碳原子数为4~20的聚氧化乙烯或氧化丙烯,X为0 或大于等于1的整数,y为大于等于1的整数。 以100份含氟树脂为基准,硅油占1~50份,优选 为2~30份。 根据坯革涂饰的要求,在含氟树脂中可加入无机 或有机的消光剂或它们的混合物。为提高消光剂的分 散性能,需要对消光剂进行改性。以100份含氟树脂 为基准,消光剂最多40份。 除了前面所描述的组成外,含氟树脂中还可加入 其他添加剂,包括固化促进剂、颜料、颜料分散剂、染 料、流平剂、消泡剂、抗凝剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、 增塑剂、增稠剂、防腐剂、杀菌剂、防霉剂、阻燃剂等。 同化促进剂可以为有机锡化合物、酸性磷酸酯盐 及其与胺类物质反应产物、饱和或不饱和的聚羧酸盐 或酸酐、有机钛化合物、胺类化合物、辛酸铅。这些固 化剂可以单独使用,也可以混合使用。以100份含氟 树脂为基准,固化促进剂优选为5.0×10-5 1.0×10~。 本发明涉及的涂饰剂组成可以为有机溶剂型、水 溶液型以及非水分散型。 溶剂型涂饰配方涉及的溶剂可以为酯,例如,醋 酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸纤维素、丙二醇甲醚醋酸盐;
51 黼 誊 ≥ 0 西部皮革 年H H3 H3 GH, H。 H H cH3彳;io(ii0))彳icHs cH。:si0(}i0)x一(}io),一 icHs 叫。叫, cn, , I H H, Hs H。 CH。fio(}i0) 一( 厂f H3 CH3 CH3 R CH3 CH3CH3 CH3 l l j HoocR一}io(}io)x—fi—Rc00H CH3CH3 CH3 CH3CH3 CH3 l l HOR-SiO(SiO)xTSi—ROH I l l CH3CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 l l l PA-R-SiO(SiO)x-Si-R-PA l l l CH3 CH3 CH3 H 年Hs H。 H, cH fi0(fi0)x-- 0) 一}icH3 CH3 CH3 R—PACH。 cH3 cH3 CH2CHCH20R一(s ̄ol 一si—ROCH2CHCH2 \/ l l \/ 0 CH3 CH3 0 CH3 cn3 C GH3 一(si,HCH3SiO(SiO) O)ymSiCH3 H H 一cl H CH3CH3 CH l 】 H2NR—fi0(fi0)x—fi—RNH2 CH3CH3 CH3 H,午H 年H 年H, 『 l f J cH fio(fio)x一 }i0)厂}icH3 CH3CH3 R—Rf CH3 图3典型分子式 可以为酮,例如,丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己 酮;可以为环酯,如,四氢呋喃;可以为酰胺,例如,N, N一二甲基甲酰胺;可以为芳香族化合物,如,甲苯,二 甲苯;可以为醇类物质,例如,丙二醇单甲醚;可以为 碳氢化合物,例如,己烷。溶剂型涂饰配方中固体物质 含量优选为5%~70%。 可直接用本发明涉及的含氟树脂进行涂饰,或通 过底层进行间接涂饰,随后干燥并固化涂层。涂饰底 层可以与常规坯革涂饰操作相同。底涂通常使用丙烯 酸树脂、聚氨酯树脂、丁二烯树脂、苯乙烯树脂、氯乙 烯树脂等。也可以是这些树脂的混合物。涂饰底层用 量优选为1~100 g/m 。 涂饰操作可以是喷涂、刷涂、帘幕涂饰、滚涂等。 涂层的干燥和固化温度为0-200 oC,时间为2 3 s或 10 d。涂层的干燥和固化方法取决于固化剂与固化促 进剂的种类、涂饰用量、坯革类型等。 这些含氟树脂适合用于真皮、合成革及人造革的 涂饰。合成革及人造革可以由聚氨酯树脂、聚氯乙烯 树脂、聚石蜡树脂及尼龙树脂形成的膜。 含氟树脂具有优异的透明性,可以直接用于涂饰 或在底层涂饰中应用。当在底层涂饰中添加颜料膏 时,或将含氟树脂与颜料膏混和使用时,这能够使颜 料膏的颜色鲜明地展现出来。 用含氟树脂涂饰的皮革,可以用作建筑内装饰 革、车内用革(座套、靠背、扶手、方向盘、汽车顶部 等)、鞋用革、书包革、服装革、皮革装饰件(钱包、皮 带、表带)。也可以在这些皮革制品加工完成后,再用 含氟树脂进行涂饰。 实施例 下面实施例中的“份”和“%”,均为质量。 实施例1: 100份(质量分数,下同)四氟乙烯/异丁烯/羟 丁基乙烯醚/乙烯基三甲基乙酸盐(50/25/l0/15)共聚 物(树脂羟值为6O mg KOH/g)作为可固化的含氟树 脂;22份六亚甲基二异氰酸酯三聚物(NCO含量为 20%)作为固化剂;15份超细高纯硅粉(平均粒径为4 m)用作消光剂;10份氨基改性硅氧烷用作硅油。将 以上这些材料分散到900份醋酸丁酯中,得到了可固 化的含氟树脂涂饰剂。 将200 g上述含氟树脂涂饰剂与聚氨酯底涂树 脂混合,喷涂到1 in 牛皮革表面,作为底涂。在50 cc 加热2 min,得到最外层为含氟树脂涂层的皮革。然 后,通过以下指标评价含氟树脂的性能。结果如表1 所示
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