一種新型聚氨酯阻燃篷蓋膠布的制備及性能研究

（中紡新材料科技有限公司天津 301700）

近年來，篷蓋膠布廣泛應(yīng)用于軍民用蓋布、車站、港口碼頭、野外作業(yè)、車船運(yùn)輸和堆貨場(chǎng)等方面，是紡織工業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，貨物運(yùn)輸量的不斷增加，交通運(yùn)輸行業(yè)用的篷蓋膠布需求呈不斷增長的趨勢(shì)。目前，我國篷蓋膠布90%是以純棉帆布、滌棉帆布、PVC 涂層布、PE布、牛津布、雙軸向布、維綸或滌綸短纖維基布為基材的傳統(tǒng)型篷蓋膠布。這種篷蓋膠布，產(chǎn)品普遍粗糙笨重，表面質(zhì)量差，力學(xué)性能低，易老化，使用壽命短，施工不便。如鐵道部篷布每張重達(dá)50kg 以上，施工時(shí)必須使用鏟車，不僅易造成布面的磨損也給施工帶來很大麻煩。傳統(tǒng)篷蓋膠布在集裝箱、海運(yùn)等其他運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用不是很廣。由于海運(yùn)環(huán)境比較惡劣，要求使用的篷布能經(jīng)受狂風(fēng)暴雨的襲擊，具備力學(xué)性能好、柔軟等特性。所以新型蓬蓋膠布的開發(fā)是今后市場(chǎng)需求的方向。

1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

1.1 新型蓬蓋膠布的要求

新型蓬蓋膠布主要針對(duì)于海上船體篷布的需要，成品重量≤130g/㎡，斷裂強(qiáng)力（抓樣法）經(jīng)、緯向≥500N/25mm，撕破強(qiáng)力（梯形法）經(jīng)、緯向≥25N/25mm，涂層粘結(jié)強(qiáng)度≥40N/30mm，垂直燃燒法，平均燒焦長度≤200mm，焰燃時(shí)間≤15s，滴落物續(xù)燃時(shí)間≤3s。

表1 不同類型高強(qiáng)錦絲綢基布性能指標(biāo)

1.2 技術(shù)措施

1.2.1 基布原料的選擇

經(jīng)測(cè)試表明常用普通的錦綸、滌綸或維綸的斷裂強(qiáng)力都達(dá)不到新型篷布重量輕、斷裂強(qiáng)力高的要求。需要選擇一種強(qiáng)力更高的基布。特種紡織品錦絲綢是一種高強(qiáng)、耐磨的原材料。一般是由合成纖維、人造纖維、長絲織成，相關(guān)性能指標(biāo)見表1。

由于基布需要涂層處理，涂層表面平整光滑，所以選用長絲織物作為篷蓋膠布的基布，同時(shí)高強(qiáng)錦絲綢的纖維模量較高，易于加工。

1.2.2 主體膠料的選擇

聚氨酯全稱是聚氨基甲酸脂，又分為聚醚型和聚酯型。為了達(dá)到篷蓋膠布柔軟性好又阻燃的效果，進(jìn)行加工時(shí)選用兩種類型的聚氨酯。底層選用二液型高固型聚氨酯，是淡黃透明粘稠體，品質(zhì)軟，粘性強(qiáng)，接著力佳。粘度范圍為500～900ps/25℃，100%拉伸彈性模量為15±3kg/m2。此種類型的聚氨酯是保證產(chǎn)品手感柔軟度的前提。面層選用阻燃型聚氨酯，對(duì)于產(chǎn)品的阻燃效果起到一定的保障。

1.2.3 阻燃劑的選擇

阻燃劑的類型分為磷系、鹵系、硼系和一些復(fù)合型阻燃劑。經(jīng)過多次試驗(yàn)篷蓋膠布選用了磷系無卥環(huán)保型阻燃劑和溴、銻復(fù)合型阻燃劑協(xié)同效應(yīng)。磷系無卥環(huán)保型阻燃劑是磷酸三苯酯，具有良好的透明性、柔軟性及抗菌性，同時(shí)具有耐水、耐油和相容性好的特點(diǎn)。用于溶解于有機(jī)溶劑中，微有潮解性，不易燃燒,熔點(diǎn)約為50℃，受熱時(shí)快速熔化成箍狀，潤精效果極佳，具有優(yōu)良的力學(xué)性能保持率。溴、銻復(fù)合型阻燃劑是一種白色粉末狀阻燃劑，阻燃效果很好。二者找到合適的配比才能發(fā)揮很好的協(xié)同效應(yīng)，保證涂層產(chǎn)品的柔軟度和很好的阻燃效果。

2 加工工藝和性能分析

基布在進(jìn)行涂層前，先要進(jìn)行軋光處理。溫度為80T/100℃～120℃，車速為15～20m/min。經(jīng)過軋光處理一方面使基布的表面更加平整，具有很好的光澤。另一方面還會(huì)使基布不容易滲料，使基布更加柔軟。軋光溫度的高低直接影響基布的性能。如果軋光溫度低，不僅基布表面沒有光澤而且手感也比較硬。軋光溫度高，基布雖然比較柔軟但表面光澤性太強(qiáng)，產(chǎn)品的外觀顯得不太柔和，軋光溫度的提高也會(huì)對(duì)基布有所損傷，影響產(chǎn)品的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力，所以軋光溫度應(yīng)該控制在合理的范圍內(nèi)。

表2 不同溫度高強(qiáng)錦絲綢性能指標(biāo)對(duì)比

2.1 粘合底層與上膠量

粘合底層選用二液型高固型聚氨酯，粘稠度高，粘性強(qiáng)并且模量低，涂層產(chǎn)品的手感會(huì)很軟。此種聚氨酯屬于聚醚型聚氨酯，在與其相應(yīng)的固化劑配比進(jìn)行涂層后，涂層產(chǎn)品的剝離強(qiáng)度會(huì)隨著熟化時(shí)間的延長而增加，很好地保證了產(chǎn)品的牢度。耐水解性能也很好。經(jīng)過試驗(yàn)，其他聚酯型聚氨酯從粘度、模量、耐水解和粘著性上都沒有這種聚醚型聚氨酯效果好。在生產(chǎn)過程中，進(jìn)行涂層一般采用刮刀刮涂，其加工設(shè)備為兩涂兩烘。工藝溫度和粘合底層的上膠量也是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。工藝溫度為100℃～130℃,120℃～140℃，車速控制在15～20m/min。設(shè)定溫度的高低和車速的快慢直接影響產(chǎn)品的粘合牢度和織物的斷裂強(qiáng)力、撕破強(qiáng)力。如果溫度過高雖然保證了產(chǎn)品的熱合剝離強(qiáng)力，但是對(duì)織物的損傷大，降低產(chǎn)品的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力，基布層經(jīng)過高溫涂層后也會(huì)手感較硬，揉搓時(shí)聲音很響，整體影響產(chǎn)品的質(zhì)量。相反溫度過低，雖然保證了織物很小的損傷，但是由于溫度低，底層固化劑不容易固化，從而影響產(chǎn)品的熱合剝離強(qiáng)力，使粘合牢度差，不同工藝溫度高強(qiáng)錦絲綢性能指標(biāo)對(duì)比見表2。車速快慢的設(shè)定也影響產(chǎn)品的熱合剝離強(qiáng)力和織物的柔軟度。船篷膠布產(chǎn)品不僅需要物性指標(biāo)，產(chǎn)品的單位重量也十分重要，還要保證外觀和柔軟度。成品克重控制在100±15 g/m2。配料時(shí)溶劑的用量為15～20 份，如果涂層料很稠，生產(chǎn)不易操作，如果涂層料很稀，涂層上膠量會(huì)因?yàn)閺埩Φ年P(guān)系容易滲透到基布纖維內(nèi)，使織物的撕破強(qiáng)力減少很多。為了保證涂層的上膠量，粘合底層采用圓刀刮涂。上膠量控制在20～35g/m2能夠很好地保證產(chǎn)品的柔軟度，同時(shí)也保證了產(chǎn)品的熱合剝離強(qiáng)力。如果上膠量≥35g/m2，由于第一區(qū)的溫度設(shè)定低、車速較快，涂層織物在烘箱的烘燥時(shí)間短，涂層表面會(huì)不干或出現(xiàn)發(fā)粘的情況，容易使涂層料粘到機(jī)器的輥上，影響下一遍涂層的涂刮。如果上膠量≤20g/m2，涂層織物的柔軟度會(huì)很硬、很脆。所以粘合底層的上膠量控制十分重要。為了保證產(chǎn)品的阻燃效果，底面涂層添加了一定份量的阻燃劑。

2.2 粘合表層

粘合表層使用的是阻燃型聚氨酯，具有一定的阻燃性。為了達(dá)到阻燃效果和產(chǎn)品的柔軟性，同時(shí)又要保證產(chǎn)品的總重量，所以粘合表層采用尖刀涂刮。上膠量控制在8～15g/m2。上膠量如果小于此克重，阻燃效果會(huì)差，如果高于此克重雖然滿足了阻燃效果，但由于成品有總克重要求，因此底層的上膠量會(huì)相對(duì)降低，所以會(huì)使產(chǎn)品手感變硬。在粘合表層的配料中，使用了兩種阻燃劑，單一使用一種阻燃劑，阻燃效果或產(chǎn)品的柔軟性都不理想。無卥環(huán)保型阻燃劑，主要成分是磷酸三苯酯，屬于磷系阻燃劑。對(duì)織物具有很好的潤精作用，但阻燃效果不是很好，隨著用量的不斷增加阻燃效果反而會(huì)降低，溴銻復(fù)合型阻燃劑的阻燃效果很好，但用量增加時(shí)產(chǎn)品的柔軟度會(huì)降低，發(fā)硬。兩種阻燃劑協(xié)同作用使產(chǎn)品得到很好的完善。在上膠量相近的情況下，不同阻燃劑對(duì)涂層織物的阻燃效果和柔軟度的影響見表3。

表3 不同阻燃劑對(duì)涂層織物的阻燃效果和柔軟度的影響

2.3 粘結(jié)強(qiáng)力和產(chǎn)品力學(xué)性能、水解性能的平衡問題

篷蓋膠布除了保證物性指標(biāo)外，粘結(jié)強(qiáng)力也是產(chǎn)品的重要指標(biāo)，是影響產(chǎn)品使用壽命的原因之一。但粘結(jié)強(qiáng)力的高低與撕破強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)力、水解性能又相矛盾，所以選用模量較高的、低溫固化緩慢的二液型高固型聚氨酯，配以專用固化劑。此固化劑為多異氰酸酯型，其小分子結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀，有利于剝離強(qiáng)力的提高，作為粘合底層進(jìn)行涂層。蓬蓋膠布的使用范圍很廣，船上運(yùn)輸經(jīng)常用到。所以為了延長蓬蓋膠布的使用時(shí)間，水解問題也十分重要。即在長時(shí)間水泡的情況下，涂層膠不能從基布上脫落下來。這除了與涂層膠的選擇有關(guān)外，還與處理的溫度有關(guān)。只有在特定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行涂層，才能保證蓬蓋膠布在長時(shí)間水泡的情況下涂層膠不會(huì)從基布上脫落下來。例如：K527 高強(qiáng)錦絲綢進(jìn)行涂層時(shí)溫度一般控制在130℃～150℃之間，才能保證涂層不會(huì)脫落。經(jīng)過70℃/7天的水泡測(cè)試后，蓬蓋膠布的其他性能指標(biāo)得以保證的同時(shí)水解性能也能保持在70%～80%。

3 結(jié)論

篷蓋膠布的選材上，選擇質(zhì)輕、高強(qiáng)、耐磨的長絲纖維作為基布是十分重要的，也是今后篷蓋膠布市場(chǎng)的發(fā)展方向。

涂層膠的選擇不僅直接影響產(chǎn)品的柔軟度而且對(duì)產(chǎn)品的性能指標(biāo)影響很大，需要經(jīng)過反復(fù)的優(yōu)化，生產(chǎn)工藝的確定與其相結(jié)合才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)考慮到阻燃劑的協(xié)同效應(yīng)，如果找到合適的配伍和合理的比例會(huì)使產(chǎn)品的阻燃性能有很大提高。

新型聚氨酯阻燃篷蓋膠布由于具有良好的防水、防油、耐老化、耐摩擦、阻燃及一定柔軟性并且輕質(zhì)高強(qiáng)、節(jié)約空間便于攜帶、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，必將會(huì)得到廣泛的推廣和使用。

4 結(jié)語

目前，這種蓬蓋膠布在國外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，由于成本的原因國內(nèi)應(yīng)用比較少。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)銷售的不斷完善，人們的消費(fèi)理念也隨之發(fā)生很大的改變，很大程度上促進(jìn)了物流行業(yè)的大力發(fā)展。由于貨物運(yùn)輸量的不斷增加，交通、海上運(yùn)輸行業(yè)等篷蓋膠布需求呈不斷增長的趨勢(shì)。所以這種新型聚氨酯蓬蓋膠布的開發(fā)會(huì)得到許多行業(yè)的青睞，廣泛服務(wù)于社會(huì)。