一种合成革用高耐磨有机硅涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及合成革技术领域，具体涉及一种合成革用有机硅高耐磨有机硅涂层及其制备方法。

背景技术

有机硅材料是由-Si-O-基本单元构成的无机主链，侧链通过Si与其他各种基团相连，兼具有机和无机功能。有机硅材料具有非常低的表面张力，因此制备的有机硅合成革具有很好的防涂鸦功能，同时有机硅合成革还具有天然的安全性、阻燃性、亲肤性、耐黄变性。尽管有机硅合成革的优点较多，但有机硅材料耐磨差仍是有机硅合成革致命缺点，耐磨差导致有机硅合成革使用寿命短，限制了有机硅合成革的应用范围。

发明内容

本发明目的是一种合成革用有机硅高耐磨有机硅涂层，解决有机硅合成革耐磨差问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一、在涂层中加入乙烯基改性纳米碳化硅，该纳米碳化硅采用四甲基二乙烯基硅氮烷进行处理从而在纳米碳化硅上引入乙烯基官能团，与普通的碳化硅相比，改性的纳米碳化硅可通过硅氢加成参与反应，不仅提高了体系与纳米碳化硅的相容性，还提高了反应后体系的交联密度和硬度，从而提高涂层的耐磨性能；二、在配方中加入聚硅氮烷，可进一步提高涂层的硬度，并提供了涂层的韧性，使得涂层不仅具有高耐磨性能同时还具有优越的耐折性能。

本发明所述的一种合成革用高耐磨有机硅涂层，其原料按质量份数计，包括以下组分：

乙烯基硅树脂：40-70份；

聚硅氮烷：5-15份；

乙烯基改性碳化硅：5-35份；

含氢硅油：4-25份；

催化剂：0.001-1份；

抑制剂： 0.0001-0.05份；

有机溶剂：0-60份。

所述乙烯基改性碳化硅的制备是：将环己烷、纳米碳化硅依次加入到反应容器中，不断分散搅拌，加入水、四甲基二乙烯基硅氮烷继续搅拌2h，升温至160℃，边搅拌边真空脱除溶剂及小分子，高温真空过程操作时间4h，得到乙烯基改性碳化硅。

所述含氢硅油至少有3个氢原子与Si直接相连的聚有机硅氧烷，氢原子位于链端和/或侧链，所述氢原子含量为0.3-1.6%。

所述催化剂为氯铂酸异丙醇溶液、氯铂酸四氢呋喃溶液、氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷配合物、或氯铂酸-1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基-环四硅氧烷、氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷中的一种或者两种以上的混合物，铂金催化剂中Pt原子含量为300-100000ppm。

所述抑制剂为甲基丁炔醇、乙炔基环己醇、含炔基的马来酸或其衍生物、多乙烯基聚硅氧烷中的一种或两种以上的混合物。

所述的聚硅氮烷为乙烯基聚硅氮烷、全氢聚硅氮烷的一种或者两者以上混合物。

所述有机溶剂为：C5-C30烷烃和/或芳烃、C5-C30的醚和/或酯、八甲基环四硅氧烷或十甲基环五硅氧烷中的一种或者两者以上混合物。

本发明所述的一种合成革用高耐磨有机硅涂层组分中，在不对性能产生影响的范围内可添加抗氧化剂、着色剂、紫外线吸收剂、光稳定化剂、手感剂、抗静电剂、消光粉、二氧化硅、增塑剂、阻燃剂、增稠剂、表面活性剂、造膜助剂等其他原料。

本发明所述的一种合成革用高耐磨有机硅涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤。

（1） 按上述组分，在反应釜中加入乙烯基硅树脂，聚硅氮烷，乙烯基改性碳化硅，有机溶剂高速分散机1500转/min搅拌30min后加入抑制剂，含氢硅油1500转/min，搅拌30min得到含氢组分备用。

（2） 使用前在步骤（1）中加入催化剂1500转/min，搅拌10 min即得高耐磨有机硅涂层涂布剂。

（3）将步骤（2）所述高耐磨有机硅涂层涂布剂涂覆于离型纸，涂覆厚度为20-100μm，然后放入130-150℃硫化1-5分钟，形成高耐磨层。

（4）在步骤（3）形成的高耐磨层上在涂覆一层液体硅胶，涂覆完毕后贴合基材于所述液体硅胶表面，涂敷厚度为150-400μm，在于130-150℃硫化3-10分钟，剥离离型纸后得到高耐磨有机硅合成革。

上述所述的基材为化学超纤、玻璃超纤、棉、麻、纸、金属中的一种或多种。

本发明制备的有机硅合成革具备耐老化、防涂鸦、阻燃、耐水解的性能同时具有超强的耐磨性，从而延长成品的使用寿命，扩大其应用范围。

具体实施方式

以下将结合实施例详细地说明本发明的技术方案。以下实施例中所用的分数和百分比均以重量计，除非特别说明。

以下实施例中所使用的原料，乙烯基改性碳化硅为自己加工，其他原材料均来源于市售。

实施例1

高耐磨涂层的制备：将乙烯基硅树脂45份，聚硅氮烷15份，乙烯基改性碳化硅5份，十二异构烷20份加入到反应釜中1500转/min搅拌30min，加入抑制剂0.001份，含氢硅油5份，1500转/min，搅拌30min，冷却后加入0.01份铂金催化剂 1500转/min，搅拌10min，用150目滤网过滤。

高耐磨合成革的制备：将制备的高耐磨有机硅涂层涂覆于离型纸，涂覆厚度为50μm，放入150℃硫化3分钟，形成高耐磨层；在形成的高耐磨层上在涂覆一层液体硅胶，涂覆完毕后贴合超纤，液体硅胶涂敷厚度为300μm，于150℃硫化6分钟，冷却剥离离型纸后得到高耐磨有机硅合成革。

实施例2

本实施列与实施例1的区别之处在于：高耐磨涂层原料的各组分按质量配比如下：

乙烯基硅树脂：65份；聚硅氮烷：5份；乙烯基改性碳化硅：30份；含氢硅油：24份；催化剂：0.1份；抑制剂：0.05份；八甲基环四硅氧烷：50份。

实施例3

本实施列与实施例1的区别之处在于：高耐磨涂层原料的各组分按质量配比如下：

乙烯基硅树脂：55份；聚硅氮烷：10份；乙烯基改性碳化硅：20份；含氢硅油：10份；催化剂：0.001份；抑制剂：0.0003份；八甲基环四硅氧烷：30份。

比较例1。

本比较例与实施例1的区别之处在于：原料的各组分按质量配比如下：

乙烯基硅树脂65份；聚硅氮烷：3份；乙烯基改性碳化硅：30份；含氢硅油：24份；催化剂：0.1份；抑制剂：0.05份；八甲基环四硅氧烷：50份。

比较例2。

本比较例与实施例1的区别之处在于：原料的各组分按质量配比如下：乙烯基硅树脂：65份；聚硅氮烷：20份；乙烯基改性碳化硅：30份；含氢硅油：24份；催化剂：0.1份；抑制剂：0.05份；八甲基环四硅氧烷：50份。

比较例3。

本比较例与实施例1的区别之处在于：原料的各组分按质量配比如下：乙烯基硅树脂：65份；聚硅氮烷：5份；乙烯基改性碳化硅：3份；含氢硅油：24份；催化剂：0.1份；抑制剂：0.05份；八甲基环四硅氧烷：50份。

比较例4。

本比较例与实施例1的区别之处在于：原料的各组分按质量配比如下：乙烯基硅树脂：65份；聚硅氮烷：5份；乙烯基改性碳化硅：40份；含氢硅油：24份；催化剂：0.1份；抑制剂：0.05份；八甲基环四硅氧烷：50份。

比较例5。

本比较例与实施例1的区别之处在于：原料的各组分按质量配比如下：乙烯基硅树脂：35份；聚硅氮烷：5份；乙烯基改性碳化硅：30份；含氢硅油：24份；催化剂：0.1份；抑制剂：0.05份；八甲基环四硅氧烷：50份。

比较例6。

本比较例与实施例1的区别之处在于：原料的各组分按质量配比如下：乙烯基硅树脂：80份；聚硅氮烷：5份；乙烯基改性碳化硅：30份；含氢硅油：24份；催化剂：0.1份；抑制剂：0.05份；八甲基环四硅氧烷：50份。

各实验的测定方法和评价方法如下所述。

1、耐折牢度。

耐折牢度按QB/T2714-2005的规定进行试验，沿宽度方向裁取两组试样，每片2组，试样表面层向里折叠，分别将两组试样在（23±2℃）折叠20万次和（-10±1）℃折叠2.5万次，然后观察受折部位表、里两部分的变化情况，观察有无裂纹。

2、耐磨测试。

按照QB/2726-2005的规定，采用CS-10砂轮，荷重1000g，分别在上述成品表面测试转数5000转。测试完毕后，按照评级标准进行评级，其中1级为磨损很明细，2级为磨损比较明显，3级为磨损可以分辨，4级为磨损难以分辨，5级为磨损无法分辨。

表1为实施例1-2、比较例1-6性能测试结果。

物性分析：从表1数据可以看出，实施例1、实施例2、实施例3具有优异的耐磨和耐折性能，满足长时间使用的要求。而比较例1，加入聚硅氮烷低于3份，涂层耐磨明显变差，同时韧性降低导致耐折变差；比较例2，聚硅氮烷超过15份，使得涂层交联密度大大提高，涂层虽然有很高的硬度但耐折性能却明显降低；比较例3，乙烯基改性碳化硅含量低于5份，硬度不够，耐磨无法达到要求；比较例4，乙烯基改性碳化硅含量超过35份，过量的乙烯基改性碳化硅参与反应使得涂层硬度大大提高，导致涂层变脆，耐折开裂，无法正常使用；比较例5，乙烯基硅树脂含量低于40份，涂层变脆，耐折开裂；比较例6，乙烯基硅树脂含量超过70份，硬度降低使得耐磨大大降低，无法满足正常使用要求。

上述实验结果证明了本发明提出的解决方案的合理性和实际效果。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。