一种特黑色浆及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及PU合成革干法着色技术领域，提供了一种特黑色浆及其制备方法和应用。本发明提供的特黑色浆包含：改性炭黑30～35份；有机胺改性聚氨酯树脂25～30份；有机溶剂35～45份；所述改性炭黑由高色素炭黑经过非离子表面活性剂改性得到。本发明对高色素炭黑进行改性，能够提升高色素炭黑在油性体系的润湿性能，降低高色素炭黑吸油值，提高黑色浆的炭黑含量；本发明采用有机胺改性聚氨酯树脂提高高色素炭黑的分散性及展色性，大分子量聚氨酯结构具有较好的位阻效应，能使分散后的高色素炭黑颗粒不易发生聚集，提高了黑色浆的稳定性。利用本发明提供的特黑色浆制得的PU合成革产品具有较好的黑度及物性。

权利要求

1.一种特黑色浆，其特征在于，由以下质量份数的组分组成：改性炭黑30 35份；

~

有机胺改性聚氨酯树脂25 30份；

~

有机溶剂35 45份；

~

所述改性炭黑由高色素炭黑经过非离子表面活性剂改性得到；

2

所述高色素炭黑的原始粒径为10 20nm，比表面积为520 600m/g，吸油值为90 110mL/~ ~ ~

100g；所述非离子表面活性剂与高色素炭黑的质量比为3 6:100；

~

所述改性的方法为：将高色素炭黑进行研磨，边研磨边将非离子表面活性剂滴加至所述高色素炭黑中，继续研磨；所述非离子表面活性剂的滴加速率为10 15kg/min；

~

所述特黑色浆的制备方法包括以下步骤：将有机胺改性聚氨酯树脂和有机溶剂在搅拌条件下进行第一润湿，得到第一润湿浆液，将所述第一润湿浆液与改性炭黑在搅拌条件下进行第二润湿，得到第二润湿浆液，将第二润湿浆液加入到高压均质机中进行第三润湿，得到第三润湿浆液；对所述第三润湿浆液进行研磨，直至改性炭黑的粒径D97达到5μm以下为止。

2.根据权利要求1所述的特黑色浆，其特征在于，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

3.根据权利要求2所述的特黑色浆，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的HLB值为6~

7。

4.根据权利要求1所述的特黑色浆，其特征在于，所述有机溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺。

5.权利要求1 4任一项所述的特黑色浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：~

将有机胺改性聚氨酯树脂和有机溶剂在搅拌条件下进行第一润湿，得到第一润湿浆液，将所述第一润湿浆液与改性炭黑在搅拌条件下进行第二润湿，得到第二润湿浆液，将第二润湿浆液加入到高压均质机中进行第三润湿，得到第三润湿浆液；对所述第三润湿浆液进行研磨，直至改性炭黑的粒径D97达到5μm以下为止。

6.权利要求1 4任一项所述的特黑色浆或权利要求5所述制备方法制备得到的特黑色~浆在PU合成革干法着色中的应用。

说明书

一种特黑色浆及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及PU合成革干法着色技术领域，尤其涉及一种特黑色浆及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] PU合成革是一种模拟天然皮革组成和结构的塑料制品。采用PU合成革做的箱包、服装、鞋、装饰品和体育用品等，已得到市场的肯定。黑色是PU合成革的主导颜色，在黑色合成革着色领域，传统的干法色片着色存在很多弊端：下料人员多，人力成本高；无法管道密闭输送，产生粉尘及VOC；分散搅拌时间超长，效率低下，能耗高；长时间的搅拌分散致浆料温度偏高，导致产品物性下降，颜色不稳定，以上问题导致传统的干法色片着色不能满足现代绿色生产的要求。

[0003] 目前市场上出现了PU合成革干法用黑色浆的着色方法，黑色浆主要由中色素炭黑、聚氨酯树脂、溶剂DMF和分散剂组成。但是该方法由于采用中色素炭黑，制得的PU合成革的黑度无法达到传统的干法色片着色的黑度，但是采用高色素炭黑又难以分散均匀，无法得到黑色浆。现有技术还没有合适的黑色浆用于PU合成革干法着色。

发明内容

[0004] 针对以上问题，本发明的目的在于提供一种特黑色浆及其制备方法和应用，本发明提供的特黑色浆采用高色素炭黑，分散均匀，由该特黑色浆制得的PU合成革黑度高，可与干法色片着色的黑度媲美。

[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

[0006] 本发明提供了一种特黑色浆，包含以下质量份数的组分：

[0007] 改性炭黑30～35份；

[0008] 有机胺改性聚氨酯树脂25～30份；

[0009] 有机溶剂35～45份；

[0010] 所述改性炭黑由高色素炭黑经过非离子表面活性剂改性得到。

[0011] 优选的，所述高色素炭黑的原始粒径为10～20nm，比表面积为520～600m2/g，吸油值为90～110mL/100g；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

[0012] 优选的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的HLB值为6～7。

[0013] 优选的，所述有机溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺。

[0014] 优选的，所述改性的方法为：将高色素炭黑和非离子表面活性剂进行研磨混合。

[0015] 优选的，所述非离子表面活性剂与高色素炭黑的质量比为3～6：100。

[0016] 本发明还提供了上述技术方案所述的特黑色浆的制备方法，包括以下步骤：

[0017] 将改性炭黑、有机胺改性聚氨酯树脂和有机溶剂进行混合，得到特黑色浆。

[0018] 优选的，所述混合包括依次进行的润湿和研磨。

[0019] 本发明还提供了上述技术方案所述特黑色浆在PU合成革干法着色中的应用。

[0020] 本发明提供了一种特黑色浆，包含以下质量份数的组分：改性炭黑30～35份；有机胺改性聚氨酯树脂25～30份；有机溶剂35～45份；所述改性炭黑由高色素炭黑经过非离子表面活性剂改性得到。本发明将高色素炭黑经过非离子表面活性剂改性，能够提升高色素炭黑在油性体系的润湿性能，降低高色素炭黑吸油值，提高黑色浆的炭黑含量；本发明采用有机胺改性聚氨酯树脂提高高色素炭黑的分散性及展色性，大分子量聚氨酯结构具有较好的位阻效应，能使分散后的高色素炭黑颗粒不易发生聚集，提高了黑色浆的稳定性。

[0021] 本发明提供的特黑色浆用于PU合成革体系的着色时，有着较好的应用匹配性，最终使PU合成革产品具有较好的黑度及物性。

[0022] 本发明提供的特黑色浆为液体，可实现密封管道输送，自动配料，有效减少VOC及粉尘排放，实现清洁生产；液体黑色浆相对于固体色片，高色素炭黑的分散度更高，在PU合成革的着色过程中能够减少物料搅拌分散时间，提高生产效率，节能减排。

具体实施方式

[0023] 本发明提供了一种特黑色浆，包含以下质量份数的组分：

[0024] 改性炭黑30～35份；

[0025] 有机胺改性聚氨酯树脂25～30份；

[0026] 有机溶剂35～45份；

[0027] 所述改性炭黑由高色素炭黑经过非离子表面活性剂改性得到。

[0028] 在本发明中，若无特殊说明，所述各物质均为本领域技术人员熟知的市售商品。

[0029] 以质量份计，所述特黑色浆包括改性炭黑30～35份，优选为30份。在本发明中，所述改性的方法优选为：将高色素炭黑和非离子表面活性剂进行研磨混合；在本发明的具体实施例中，优选将高色素炭黑进行研磨，边研磨边将非离子表面活性剂滴加至所述高色素炭黑中，继续研磨；所述高色素炭黑的原始粒径优选为10～20nm，比表面积优选为520～2
600m /g，吸油值优选为90～110mL/100g；在本发明的具体实施例中，所述高色素炭黑优选为卡博特炭黑MONARCH1400；所述非离子表面活性剂优选为脂肪醇聚氧乙烯醚，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的HLB值优选为6～7；所述脂肪醇聚氧乙烯醚优选为AEO‑3；所述非离子表面活性剂与高色素炭黑的质量比优选为3～6：100，更优选为5：100；所述研磨的转速优选为500～800r/min；所述研磨的时间优选为30～45min，所述研磨的时间自非离子表面活性剂滴加完毕开始计；所述研磨用设备优选为球磨机；所述球磨机用磨球优选为玛瑙石，所述玛瑙石的直径优选为2～3cm；所述非离子表面活性剂的滴加速率优选为10～15kg/min。本发明对高色素炭黑进行研磨，可以使非离子表面活性剂均匀的吸附在高色素炭黑表面。

[0030] 以所述改性炭黑的质量份数为基准，所述特黑色浆包括有机胺改性聚氨酯树脂20～30份，优选为20或30份；在本发明具体实施例中，所述有机胺改性聚氨酯树脂优选来自三越高分子材料有限公司，型号为SY‑1419。

[0031] 以所述改性炭黑的质量份数为基准，所述特黑色浆包括有机溶剂35～50份，优选为40或50份；所述有机溶剂优选为N,N‑二甲基甲酰胺。

[0032] 本发明还提供了上述技术方案所述的特黑色浆的制备方法，包括以下步骤：

[0033] 将改性炭黑、有机胺改性聚氨酯树脂和有机溶剂进行混合，得到特黑色浆。

[0034] 在本发明中，所述混合包括依次进行的润湿和研磨；所述润湿优选为将有机胺改性聚氨酯树脂和有机溶剂在搅拌条件下进行第一润湿，得到第一润湿浆液，将所述第一润湿浆液与改性炭黑在搅拌条件下进行第二润湿，得到第二润湿浆液，将第二润湿浆液加入到高压均质机中进行第三润湿，得到第三润湿浆液；所述第一润湿的转速优选为1000～1200r/min，时间优选为10～20min；所述第二润湿的转速优选为2000～2500r/min，时间优选为30～35min；所述第三润湿的压力优选为100～110Mpa，所述第三润湿的时间优选为30～40min；得到第三润湿浆液后，对所述第三润湿浆液进行研磨，直至改性炭黑的粒径D97达到5μm以下为止；所述研磨用设备优选为棒硝式砂磨机；所述棒硝式砂磨机用磨球优选为锆珠，所述锆珠的直径优选为4～6mm；所述研磨的次数优选为2～3遍；所述研磨的转速优选为
1500～1600r/min。本发明对改性炭黑进行润湿分散，有利于改性炭黑粒径变小，色浆中分散后的炭黑粒径越小，越接近原始粒径，比表面积越大，色浆黑度越高。

[0035] 本发明还提供了上述技术方案所述的特黑色浆或上述方案所述的制备方法制备得到的特黑色浆在PU合成革干法着色领域的应用。本发明对应用的方式无特殊要求，选择本领域技术人员常用的方式即可；在本发明的具体实施例中，所述应用的方法优选包括以下步骤：

[0036] (1)将聚氨酯树脂、溶剂和特黑色浆混合，得到混合物料；

[0037] (2)将所述混合物料倒在离型纸表面进行刮涂，然后干燥(记为第一干燥)，得到PU合成革涂层；

[0038] (3)对所述PU合成革涂层进行刮涂后，用基布进行贴合，干燥(记为第二干燥)后得到定型PU合成革；

[0039] (4)将所述定型PU合成革的基布和离型纸剥离，得到PU合成革。

[0040] 在本发明中，所述聚氨酯树脂、溶剂和特黑色浆的质量比优选为100：80～100：5～7；所述混合优选在搅拌条件下进行；所述搅拌的时间优选为5min，搅拌速度优选为1500r/min；所述混合物料优选从左至右均匀倒入；所述刮涂用工具优选为刮棒；所述PU合成革涂层的厚度优选为15～20μm，更优选为15μm；所述第一干燥的时间优选为5～6min，第一干燥的温度优选为130～140℃；所述第一干燥用设备优选为烘箱；所述第二干燥的时间优选为5～6min，第二干燥的温度优选为130～140℃；所述第二干燥用设备优选为烘箱。本发明通过控制二次刮涂，目的是为了保证PU涂层和基布粘合牢固。

[0041] 为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种特黑色浆及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

[0042] 本发明实施例中使用的改性炭黑由高色素炭黑经过脂肪醇聚氧乙烯醚AEO‑3改性2
得到；所述高色素炭黑为卡博特炭黑MONARCH1400，原始粒径为13nm，比表面积为560m/g，吸油值为90mL/100g；所述脂肪醇聚氧乙烯醚AEO‑3的HLB值为6～7；所述改性的方法为：将高色素炭黑在转速为500r/min的球磨机中研磨，然后边研磨边将脂肪醇聚氧乙烯醚AEO‑3滴加至高色素炭黑中，继续研磨30min；所述脂肪醇聚氧乙烯醚AEO‑3与高色素炭黑的质量比为5：100；所述滴加的速率为10kg/min；所述研磨用设备为直径2～3cm玛瑙石的球磨机。

[0043] 本发明实施例中使用的有机胺改性聚氨酯树脂来自三越高分子材料有限公司，型号为SY‑1419。

[0044] 实施例1

[0045] 按照质量份数计，将30份有机胺改性聚氨酯树脂、40份DMF依次投入到搅拌机中，转速为1000r/min，搅拌10min，将30份改性炭黑投入到搅拌釜，转速为2000r/min，搅拌30min，得到混合物料；

[0046] 将上述混合物料加入到高压均质机中分散30min，压力为100Mpa，最后转入4～6mm锆珠的棒硝式砂磨机研磨2遍，转速1500r/min，得到特黑色浆。

[0047] 实施例2

[0048] 按照质量份数计，将20份有机胺改性聚氨酯树脂、50份DMF依次投入到搅拌机中，转速为1000r/min，搅拌10min，将30份改性炭黑投入到搅拌釜，转速为2000r/min，搅拌30min，得到混合物料；

[0049] 将上述混合物料加入到高压均质机中分散30min，压力为100Mpa，最后转入4～6mm锆珠的棒硝式砂磨机研磨2遍，转速1500r/min，得到特黑色浆。

[0050] 对比例1

[0051] 参照实施例1的方法制备黑色浆，其他条件和实施例1相同，不同之处为：有机胺改性聚氨酯树脂改为聚氨酯树脂。

[0052] 对比例2

[0053] 参照实施例1的方法制备黑色浆，其他条件和实施例1相同，不同之处为：改性炭黑改为卡博特炭黑MONARCH1400。

[0054] 应用例1

[0055] (1)将聚氨酯树脂100份，溶剂DMF80份，实施例1中的特黑色浆5份放入搅拌机搅拌5min，搅拌速度为1500r/min，得到混合物料；

[0056] (2)将上述混合物料从左至右均匀地倒在离型纸最上面，用15μm刮棒从上而下刮涂后，放入130摄氏度烘箱中干燥5分钟，得到初级PU合成革；

[0057] (3)用15μm刮棒从上而下刮涂上述初级PU合成革，用基布进行贴合，放入130摄氏度烘箱干燥5分钟，得到定型PU合成革；

[0058] (4)将上述定型PU合成革的基布和离型纸剥离，得到PU合成革。

[0059] 应用例2

[0060] 参照应用例1的方法得到PU合成革，其他条件和应用例1相同，不同之处为：实施例1中的特黑色浆改为实施例2中的特黑色浆。

[0061] 应用对比例1

[0062] 参照应用例1的方法得到PU合成革，其他条件和应用例1相同，不同之处为：实施例1中的特黑色浆改为对比例1中的黑色浆。

[0063] 应用对比例2

[0064] 参照应用例1的方法得到PU合成革，其他条件和应用例1相同，不同之处为：实施例1中的特黑色浆改为对比例2中的黑色浆。

[0065] 应用对比例3

[0066] 参照应用例1的方法得到PU合成革，其他条件和应用例1相同，不同之处为：实施例1中的特黑色浆改为色片，型号为汇合彩镜面黑1800。

[0067] 应用对比例4

[0068] 参照应用例1的方法得到PU合成革，其他条件和应用例1相同，不同之处为：实施例1中的特黑色浆改为色片，型号为华普特黑200X。

[0069] 应用对比例5

[0070] 参照应用例1的方法得到PU合成革，其他条件和应用例1相同，不同之处为：实施例1中的特黑色浆改为市售色浆，型号为嘉兴三宝SBU 9580A特黑。

[0071] PU合成革的性能测试

[0072] 1.粒径测试

[0073] 用激光粒度分布仪测试色浆中改性炭黑或炭黑的粒径，实施例1～2及对比例1～2的测试结果具体见表1：

[0074] 表1实施例1～2及对比例1～2所得色浆中颜料的粒径情况

[0075]品名 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
粒径D97(μm) 1.2 3.5 7.8 5.5
体积平均径(nm) 200 500 1000 800

[0076] 由表1可知，本发明提供的特黑色浆中的改性炭黑的粒径小，不易团聚。

[0077] 2.储存稳定性测试

[0078] 将色浆在60℃储存1周，观察状态变化，并测试颜料的粒径，测试结果具体见表2：

[0079] 表2实施例1～2及对比例1～2所得色浆的储存稳定性结果

[0080] 品名 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2粒径D97(μm) 5以下 8以下 32以下 30以下
状态 正常 轻微絮凝 絮凝 絮凝

[0081] 由表2可知，本发明提供的特黑色浆中的改性炭黑的储存稳定性能明显优于对比例1～2。

[0082] 3.黑度测试

[0083] 将应用例1～2及应用对比例1～5所得PU合成革置于分光测色仪中测试革样L值，其中L值越小说明黑度越高，测试结果具体见表3：

[0084] 表3应用例1～2及应用对比例1～5所得PU合成革的黑度

[0085]

[0086] 由表3可知，利用本发明提供的特黑色浆制得的PU合成革的黑度高，可与干法色片着色的黑度媲美。

[0087] 4.手感测试

[0088] 将应用例1～2及应用对比例1～5所得PU合成革对其柔然度进行评价，分为5级，等级越高柔然度越好，测试结果具体见表4：

[0089] 表4应用例1～2及应用对比例1～5所得PU合成革的柔然度

[0090]

[0091] 由表4可知，利用本发明提供的特黑色浆制得的PU合成革的柔然度好，明显优于使用色片和市场上的黑色浆的效果。

[0092] 5.搅拌时间测试

[0093] 分别用10g对比例3的色片、10g对比例4的色片和10g实施例1所得的特黑色浆，与200g聚氨酯树脂和160gDMF在500ml烧杯中混合，搅拌至无颗粒均匀状态，搅拌速度为
1200r/Min，所需搅拌时间的测试结果具体见表5：

[0094] 表5市售色片与实施例1的特黑色浆的搅拌时间

[0095]品名 对比例3的色片 对比例4的色片 实施例1所得特黑色浆
搅拌时间 15min 15min 3min

[0096] 由表5可知，本发明提供的特黑色浆与聚氨酯树脂体系相容性好，与色片相比，能够缩短近75％的搅拌时间。

[0097] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。