毕业设计---年产400万米聚氨酯合成革生产工艺设计(可编辑)

1、毕业设计-年产400万米聚氨酯 合成革生产工艺设计（可编辑）（文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用 ，可编辑推荐下载）本科毕业设计题目 年产400万米聚氨酯合成革生产工艺设计专 业高分子材料与工程姓名班级学号指导教师 2021年6月14日摘要本次设计题为年产400万米聚氨酯(PU合成革生产工艺设计。首先对 PU 合成革的发展、性能、应用前景进行充分了解；然后核心的内容就是关于年产 400 万米聚氨酯合成革造革的生产工艺设计，主要从其生产配方、生产工艺流程 开始设计；进一步进行PU合成革生产中的物料衡算和能量衡算。从而系统地掌 握聚氨酯合成革生产的设备技术参数， 工艺流程。同时，另一重要的

2、环节就是对 聚氨酯合成革生产企业的三废处理和安全技术进行设计。关键词： 聚氨酯合成革；设计；生产工艺；物料衡算；能量衡算AbstractThis graduate is the processing technological design of 4,000,000 meters of synthetic leathers per year. Firstly ， with full understanding to the Polyurethane synthetic leathers development, function and the application, foreground,

3、 the contents of the core is the design of processing，main from it produces formulation and produce the craft process to start design。 Carry on the material balance Compute and the energy balance Compute in the Synthetic Leather production 。 Controls to the Polyurethane Synthetic Leathers the equipm

4、ents technique parameter and produce craft process systematically。 In the meantime, another one importance of link is the Polyurethane(PU) Synthetic Leather production businesss three discard the process ing and safe tech niq ues desig nKey words ：Polyurethane synthetic leathe；r Design ； Processing

5、technology； materials balance; Energy balance目录第一章 综述 错. 误!未定义书签。1.1 概述错. 误!未定义书签。1.2 聚氨酯合成工艺 1.1.3 聚氨酯合成革制备工艺 3.1.4 聚氨酯合成革行业分析 4.1.5 聚氨酯合成革产品标准 8.1.6 项目可行性报告 1.0第二章 聚氨酯及聚氨酯合成革生产原料 112.1 前言 1.1.2.2 聚氨酯 1.1.2.3 聚氨酯合成革的生产 错误 ! 未定义书签。2.4 物料参数 1.6.第三章 聚氨酯合成革生产工艺设计 2.13.1 引言 2.1.3.2 干法生产工艺 2.13.3 湿法生产工艺

6、错. 误 ! 未定义书签。第四章 聚氨酯合成革生产的物料与能量衡算 错误!未定义书签。4.1 湿法工艺物料衡算 错误 ! 未定义书签。4.2 干法工艺物料衡算 错误 ! 未定义书签。第五章聚合釜的工艺设计 错. 误 ! 未定义书签。5.1 反应釜体积和个数的计算 错误 ! 未定义书签。5.2 聚合釜物料衡算 4.0.5.3 聚合釜能量衡算 错. 误 ! 未定义书签。5.4 釜式反应器设计 错. 误 ! 未定义书签。5.5 管径和泵的扬程计算 5.2第六章 设备选型 错. 误 ! 未定义书签。6.1 湿法聚氨酯合成革主要生产设备的选型 错误!未定义书签。6.2 干法聚氨酯合成革主要生产设备的选型

7、 错误!未定义书签。 第七章 DMF 废气回收装置 6.2.7.1 概述 6.2.7.2 基本原理 6.2.7.3 工艺特点 错. 误 ! 未定义书签。7.4 主要设备 错. 误 ! 未定义书签。7.5 投资效益 错. 误 ! 未定义书签。第八章环境保护与安全生产 6.68.1 合成革生产污染情况分析 错误 ! 未定义书签。8.2 合成革污染控制技术 错误!未定义书签。8.3 合成革企业安全生产技术 错误!未定义书签。结束语7.0.致谢 7.1.参考文献 7.2.附录 7.4.第一章 综述1.1 概述1.1.1 聚氨酯聚氨酯合成革的原料-聚氨酯（以下简称为PU）树脂是聚氨基甲酸酯的简称。 它是

8、一种分子主键上含有许多重复的一 NC基团的高分子化合物，通称聚氨基甲 酸酯。一般PI由多元有异氰酸酯与多元醇化合物进行加聚反应制得。PU是一种性能良好、用途广泛，介于橡胶与塑料之阔的新型合成材料。 它被 用来生产 （泡沫）塑料、弹性体、纤维、涂料、粘合剂、密封料、铺装材料、合成 革等。1.1.2 聚氨酯合成革聚氨酯合成革是目前世界上时兴的皮革制品代用材料之一。PU合成革具有许多聚氯乙烯合成革所不能比拟的优点， 即它具有手感柔软 、光泽自然、 颜色柔 和、耐寒， 耐老化、耐磨损、屈挠性能好、透气性好， 机械性能好，剥离强度 高等物理性能和不闷汗、 可洗涤， 真皮感等使用性能以及便于加工的特点，

9、是 代替天然皮革较为理想的代用材料。PU合成革目前主要应用于各种鞋类、衣料、 各种家具和汽车、各种箱包袋类以及其他许多用途。干法PU合成革于60年代初期开始生产， 早期的产品在意大利、西班牙、日 本等国开始投产。从70年代开始它以每年约20%的速度增长， 是目前工业品生 产中发展速度较快的品种之一。湿法PU合成革是1963年在国外市场上出现的，其 性能， 结构与干法合成革相比， 在透气性能及外质量方面有明显的改进， 可 与天然皮革媲美。我国从70年代后期开始生产PU合成革。由于PUW脂的生产厂家较少， 合成 革的原料供不应求而依靠进口，其原料得不到保证而开工率很低， 产品的花色 品种也并不多，

10、 所以有待于进一步开发。1.2 聚氨酯合成工艺聚氨酯是聚氨酯合成革的最重要原料， 因此聚氨酯的合成工艺是聚氨酯合成 革生产的关键。聚合反应（1）异氰酸酯的反应异氰酸（0= C= NH分子中的氢原子被烃基 R所取代的衍生物（0= C= NR）叫 异氰酸酯。异氰酸酯的0= C= N-基团是高度不饱和的基团，化学性能十分活泼。 能与任何一种含有活泼氢原子的化合物反应。 含有活泼氢的多元醇分子的亲核中 心进攻异氰酸酯正电性的碳原子从而形成聚氨树脂。（2）逐步聚合反应整个过程可分为两个步骤：第一步，合成预聚体二元醇与过量二元异氰酸酯反应，生成两端端基为一NC0基团的加成物，称为预聚物。二元醇可以用聚醚、

11、聚酯、聚烯烃树脂。预聚体的分子量的大小取 决于聚醚或聚酯等的分子量，通常达到数百至数千。第二步，预聚体进行扩链反应和交联反应将分子量不高的预聚体进一步反应生成高分子量的聚氨酯树脂。 先合成预聚 体，再经扩链反应得到高分子量的产物。（3）扩链反应PU树脂合成过程中，将分子量较低并带有一NCOS团的预聚体与扩链剂末端 活性基因反应使分子相互连结从而增大分子量形成高聚物。聚合工艺PU树脂及其中间产品-聚酯多醇的生产为预聚体法。预聚体法：是使多元醇和异氰酸酯选反应生成-NCOS团，再用低分子二醇扩 链制备聚氨酯树脂的方法。该反应步骤多，工艺过程复杂，能量消耗大，但副反 应少，制成的产品结构规整性好。工

12、艺流程及设备PU树脂生产装置主要由聚酯多醇树脂生产和 PU树脂生产两部分组成。聚酯多醇树脂： 将原料经计量后送入反应釜内， 在一定温度下和搅拌器的 搅拌进行酯化和酯交换反应。除去反应水和过量的醇之后， 再经调整和过滤即 得聚酯多醇树脂。反应釜由不锈钢制成， 带有搅拌器和加热夹套。Pl树脂：将聚酯多醇树脂和溶剂加入聚合釜内.加入量由设置在聚合釜上的电子称进行计量， 再加入定量的异氰酸酯， 在氮气保护下， 在一定的温度和 搅拌器的搅拌下进行聚台反应 反应过程中根据测定的粘度来确定反应的程度， 然后加入中止剂以停止反应。最后加入稀释剂来调整聚合物的粘度并添加稳定 剂。将所得PL树脂进行过滤，除去不溶

13、物后.即可进行包装出厂或供下面的合成 革装置使用。聚合釜由不锈钢制成， 带有搅拌器和加热夹套。1.3 聚氨酯合成革制备工艺目前PL合成革的生产工艺路线主要有三种， 即干法（又称涂敷法）、湿法（又 称凝聚法 ）及凝聚涂敷法。湿法涂层工艺湿法聚氨酯合成革的生产方法是将聚氨酯湿法树脂中加入DMF溶剂及其它填料、助剂制成混合液，经过真空机脱泡后，浸渍或涂覆于基布上，然后放入与 溶剂（DMF具有亲和性，而与聚氨酯树脂不亲和的水中， 溶剂（DMF被水置换， 聚氨酯树脂逐渐凝固 , 从而形成多孔性皮膜 ,即微孔聚氨酯粒面层， 习惯上称为贝 斯（英文BASS勺译音）,其含意是基材（半成品革）的意思，贝斯经过干

14、法贴面或表 面经整饰后 , 如表面印刷、压花、磨皮等工艺后，才能成为聚氨酯合成革成品。 湿法聚氨酯合成革具有良好的透气、 透湿性，滑爽丰满的手感， 优良的机械强度， 特别是从结构上近似天然皮革，从而发展速度很快。湿法工艺水平的高低决定了湿法 PU 革产品的整体水平。 目前湿法合成革的 生产工艺可分为单涂覆法、 浸渍法和含浸涂覆法三种， 所用基布有纺织布和无纺 布两类。干法转移涂层干法转移涂层是湿法PU革产品一种重要的表面加工手段，同时也是PU革最 早发展起来的技术， 工艺技术发展很快。 合成革面层主要采用干法成膜， 赋予革 制品良好的纹理、 颜色等良好质地风格， 同时赋予合成革良好的柔软性和高

15、的强 力、耐磨性能、耐气候性能、耐溶剂性能、防刮伤、服用革制品的卫生性能、舒 适性能等。合成革干法涂层有直接涂层与间接涂层两种方式， 其中直接涂层主要用于基 布为机织物和针织物的聚氨酯刮涂； 而间接涂层又称转移法、 复印法或者离型纸 法，目前大多聚氨酯合成革的面层采用的是离型纸法进行聚氨酯的刮涂。凝聚涂敷法是将基布浸渍于PI树脂中。经洗涤固化后.再用树脂进行涂敷和后处理。即得凝聚涂敷法PI合成革产品。目前应用较少，不着重介绍。生产方法对产品性能的影响干法PI合成革产品： 透气性能较差。因此多用于箱、包和一般鞋类、家具装饰制品。湿法PI合成革产品：透气性能比干法合成革要好，质地柔软、手感好、穿着

16、舒适； 故产品多用于衣料和家具、车辆等。凝聚涂敷法PI合成革产品：主要特点是厚度较大、强度高.适合于生产鞋类 和箱包等。表面处理表面处理既可用于鞋里革，也可用于鞋面革。其方法可分为印刷、喷涂、直 接涂布、多功能辊简涂布等，是产品提高附加值的好办法。1.4 聚氨酯合成革行业分析1.4.1 聚氨酯合成革发展概述聚氨酯合成革是目前世界上时必的皮革产品代用材料之一。PU合成革具有许多聚氯乙烯（下简称PVC合成革所不能比拟的优点，即它具有手感柔软、光泽 自然、颜色柔和、耐寒、耐老化、屈挠性能好、透气性好、机械性能好、剥离强 度高等物理性能和不闷汗、可洗涤等使用性能以及加工简单，价格低廉的特点。是代替天然

17、皮革较为理想的仿革制品。 因此，其使用范围也越来越广。PU合成 革目前主要应用于各种鞋类、衣料，各种家具和汽车 各种箱包袋类及其他许多 用途。（1）国外国外干法PU合成革于六十年代初期开始生产。早期产品在意大利，西班牙， 日本等国投产。从七十年代开始它以每年约 20%的速度增长。是目前工业品生 产中发展速度较快的品种之一。湿法PU合成革是1963年在国外市场上出现的，这种湿法合成革的性能、结构与干法合成革相比，在透气性能及外观质量方面有明 显的改进，可与天然皮革相媲美。七十年代末期和八十年代初期，国外市场兴起的各种品种，各种厚薄的，各种规格的织物布基（多为起毛布）的湿法PI合成 革，解决了无纺

18、布湿法合成革工艺复杂、成本高，价格贵，品种单一的缺点。其 产品的工艺设备简单，投资费用低，产品品种多，用途广泛，价格便宜。是目前 世界合成革市场具有生命力的产品，同时也是我国国内市场目前急需的升级换代的新产品。 八十年代以来，PU合成革在西欧，美国，日本得到了迅速发展。 随着产量的不断增加，产品的花色品种也不断更新换代。后来欧、美、日开发生 产了 PU超级鹿皮绒，成为当今市场上的热门货。（2）国内我国从七十年代后期开始生产PU合成革，1979年在广州人造革厂有了第一个 PU合成革生产装置， 这一年就是我国PU合成革生产的开始。烟台合成革厂从日 本引进年产3 00万平方米PU合成革的生产转置19

19、84年底试生产结束并通过国家 级验收。后来，国内各地区积极引进技术和设备争相上此产品，国内有4家工厂与外商签订定引进湿法PU合成革生产线，利用我国技术和设备投产的生产线有I 0条。由于意大利PU合成革设备和技术先进价格较便宜，当前我国大多数引进的 是意大利的生产线。目前 我国已建成40多条采用干法或湿法生产PU合成革的生 产线。八十年代全国合成革的生产能力已达每年 2亿平方米左右，尽管如此人均 产量尚不足0.2平方米。然而由于PU树脂的生产厂数较少，PU合成革的原料供不 应求而依靠进口，其原料得不到保证使开工率很低，产品的花色品种也并不多， 所以有待于进一步开发。随着我国人民生活水平的不断提高

20、， 人们对皮革制品的 需求将会越来越太，而天然皮革的发展受到一定条件的限制，P U合成革的需要量将不断增长。然而我国PU合成革的产量很低，从而使PU合成革工业发展具有一 定的背景。聚氨酯合成革市场分析（1）聚氨酯合成革浆料前期发展迅猛，未来将趋于缓和随着发达国家劳动密集型产业向我国转移， 中国已成为世界最大的皮鞋、箱 包生产国，年生产量占全球 50%以上，国内PU浆料近年来处于快速发展阶段， PU浆料行业在2003-2006年经历了较为迅猛的发展，行业扩张速度之快前所未 有，据统计，2003-2006年间PU合成革浆料需求年均增长率达到 30鸠上，浆料 产能在此期间实现突破并为后期的发展奠定了

21、坚实的基础。目前 PU浆料行业已 进入较为稳定的阶段，未来5年内需求年均增长率有望保持在 3%-6%右。2000年，中国大陆成为世界上最大的人造革合成革产地。我国人造革合成 革总产量从2004年的13.26亿米增长到2021年的20.22亿米，而在合成革内部， PU合成革的发展速度远远超过了作为第一代人工皮革产品的PVC人造革，PU合成革的产量从2000年1.15亿米，增长到2021年的10.60亿米，增长了八倍多。 比重超过50%(2) 聚氨酯鞋底原液对传统材料未来存在巨大替代空间近年来，国内聚氨酯鞋底原液发展速度较合成革浆料发展速度慢，据中国聚氨酯行业协会统计，2003年-2006年间PI

22、鞋底原液年均增长率仅为9流右，主要 是由于这几年间MD在我国由于供不应求，价格非正常地飞涨，制鞋业寻求其他 原料代替一部分聚氨酯导致聚氨酯鞋底原液需求增速放缓。此外，作为全球最大的制鞋出口国，近年来中国连续遭遇国际鞋业反倾销贸易摩擦而受挫，也对聚氨酯鞋底原液产业较大负面影响。值得注意的是，国内聚氨酯鞋底原液在鞋材中所占比例不到10%远低于达国家20%勺水平，未来随着上游异氰酸酯和多元醇国产化进程的提速，聚氨酯鞋 底原液生产厂家成本将得到一定程度的降低，聚氨酯材料与其它鞋材(包括丁苯 橡胶、顺丁橡胶、乙烯一醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯等)的价差将不断缩小，聚 氨酯性价比优势将不断体现，未来聚氨酯鞋底

23、原液相对传统鞋材的替代空间巨 大。我国聚氨酯合成革行业发展环境分析(1) 市场过度饱和：中国大陆多达300多条的湿式生产线和不能完全统计的干式 生产线具有庞大的生产能力，依一般产速12码/min计，一条生产线日生产能力为 1.4万码/天，则300条生产线的年生产能力可达150,000万码/年。而为数不少的 在建或拟建项目更是使得早已饱和的市场显得更加拥挤。(2) 原材料价格飙升：中国经济的迅猛发展使得生产资料的争夺日趋激烈，而生产资料的争夺直接导致原料价格的飙升，以2004年07月行情而言，甲苯的价格已由过去的三、四千块上调到七、八千块；丁酮的价格由正常的七、八千块更是 狂飙到一万三至一万四之

24、间；至于TDI和MD,由于核心生产技术掌握在少数国外 大公司手里， 更是需拿着现金去排队。 其它纺织原料如 Nylon 、Polyester 的价格 亦水涨船高。（3）绿色壁垒障碍：贸易战的范围和层面越来越广， 越来越深。欧盟对中国地 区的纺织品、皮革制品、鞋类等设立 绿色壁垒。欧盟国家籍本身的技术优势而 设立上述管制项目， 无非是想凭借技术的难度及检测费用的提升来阻碍中国地区 纺织品、皮革、鞋类产品的出口。我国聚氨酯合成革行业特点我国聚氨酯合成革行业已成为一个新兴的颇有发展潜力的产业， 该行业突出的 特点表现为以下几个：（ 1）我国聚氨酯合成革行业具备显著的劳动力成本优势。我国是人口大国，

25、人力资源相当丰富， 人力资源成本相当低。 在我国合成革 行业，这种优势将继续保持甚至扩展。（ 2）我国聚氨酯合成革发展迅速，市场日益拓宽，增长潜力巨大 近几年来，我国聚氨酯合成革行业不断发展，不仅生产企业装备生产线不断 增长，而且产品产量连年增长、品种花色年年增加 。（ 3）聚氨酯合成革工业在短期内将会有阵痛存在 虽然我国聚氨酯合成革工业的发展前景是好的，但是由于合成革工业最早 是由落后的手工业发展而来的， 没有形成产业集群优势， 在技术水平、发展观念 方面均与发达国家存在较大的差距。 另外，国外大公司的入驻对本土品牌造成不 利影响。（ 4）我国聚氨酯合成革工业对外依存度较大 据调查数据显示：

26、在我国大大小小的聚氨酯合成革行业及其相关行业企业 中，有 37.5的企业出口额占据了整体销售额的 2050，有 8.3的企业 出口额占据了整体销售额的 50 80，出口依存度非常大。 我国聚氨酯合成革行业发展展望（ 1）提升产品品质，走中、高端市场 在众多纷杂的市场竞争中， 单纯的价格战失去优势， 关键要靠技术的难度来 提升产品的价值。列举部分特色产品如下： 高剥离软质PU合成革； 耐水解PU合成革；耐水解、耐磨耗球皮系列：篮球、足球、排球；超细纤维PU合成革；透湿防水PU合成革等（2）品牌意识建立，加强营销手段若想进军高端市场，均需通过相关的认证，包括：品质认证、管理认证、环 境认证，等等。

27、如果国内合成革业能树立起良好品牌形象， 市场的需求量将是巨 大的。（3）发展合成革用水性树脂及水性生态合成革随着世界各国对环保的日益关注，相关防污治污的法律法规的日益严格。 因 此，合成革产业要升级，环保要先行。水性生态合成革产业化为其他合成革企业 的产业升级提供了学习的方向和标准，也为我国合成革产业升级带来了希望。1.5 聚氨酯合成革产品标准范围本标准规定了聚氨酯合成革的产品分类、要求、试验方法、检验规则及标志 标签、包装、运输、储存。本标准适用于针刺非织造布经聚氨酯树脂湿法加工、溶剂萃取以及系列后整 理工艺制成的具有中空藕状纤维结构的聚氨酯合成革。产品分类产品按用途分类，见表1。表1类别用

28、途I类箱、包、带、家用革等U类球类用革川类鞋面用革规格要求（1）产品厚度、宽度偏差和长度偏差应符合表 2要求。单位：毫米表2类别厚度及偏差宽度及偏差每卷长度偏差厚度偏差宽度允许偏差I类 1.10 0.10 1300 15不允许偏差U类 1.40川类 1.45(2)每卷段数和最小段长应符合表 3规定表3每卷长度每卷段数最小段长 25m/卷 1m 25m/卷- v 40m/卷w 6段 1m 40 m/卷 1m外观要求应符合表4表4序号项目要求1花纹较清晰2色差，级 3-43平滑性轻微不平滑4脱层、气泡不允许5熔融、脏污、浮斑和皱折等明显分散性缺陷在1m范围内，缺陷面积不超过0.05 m2,每卷累计

29、缺陷面积不超过0.9 m26皱折、色道等明显等连续性缺陷距两侧边缘15cm以内允许一侧出现连续性缺 陷；幅宽内允许出现一条缺陷宽度w 3cm的线道产品物理性能要求 应符合表5规定。表5序号项目指标I类U类川类1表密度g/cm2w 0.65w 0.65w 0.652拉伸负荷N/cm 40 50 553断裂伸长率 20 20 204断裂负荷N 20 30 305剥离负荷N/25cm 29 496肩裂性高度mm 7负荷N 497耐折牢度20万次无裂纹2.5万次无裂纹8表面颜色分度级干摩擦 4湿摩擦 3汗液摩擦 39湿透度mg/cm2.h 1.5 1.510吸水度 15 1511耐水度 水压14.7k

30、pa表面无水珠12耐热粘着性级 41.6 项目可行性分析(1) 、年产400万米聚氨酯合成革项目为中小型项目， 投资收回期较短，污 染容易控制，投资风险小。根据目前中国聚氨酯合成革生产行业概况分析知其具 有很大的可行性。(2) 、生产水性聚氨酯合成革浆料的原料国内易得， 主要原料国内均可购买 到；生产水性聚氨酯合成革浆料的工艺技术路线成熟、可靠，为 100C以内常压 操作，设备定型、通用，生产周期短；本工艺生产采用全料进，全料出，生产过程中无“三废”产生。(3) 、在生产聚氨酯合成革时，主要溶剂(DMF、TOL MEK)国内均可购 买到；聚氨酯鞋用合成革生产工艺比较成熟，可连续化生产。(4)

31、、生产聚氨酯合成革时，其三废处理工艺先进，保证排污达到国家标准。(5) 、生产聚氨酯合成革时，其工艺注重资源利用与环境保护， 投资利润率高，经济效益十分明显第二章 聚氨酯及聚氨酯合成革生产原料2.1 前言聚氨酯合成革的主要生产原料是聚氨酯树脂和基布， 生产中要使用的主要有 二甲基甲酰胺（DMF）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、 丁酮（MEK、甲苯（TOL、1,4-丁二醇（BDO）、己二酸（AA）、乙二醇（EG 以 及在合成革生产中的一些添加剂 （如渗透剂、 流平剂、 填充剂、 消泡剂、染色剂）2.2 聚氨酯聚氨酯（PU是含有氨基甲酸酯（-NHCO6基团的聚合物，通常

32、由异氰酸 酯（含有-NCO基团）或其加成物与含活泼氢（主要是羟基中的活泼氢）的聚多 元醇反应而成。聚氨酯具有强度高、耐磨性、耐屈挠性、耐低温性和耐油、耐化 学品性能优异等特点。 聚氨酯树脂制成的产品应用广泛， 其产品与品种逐年递增， 在材料工业中占有相当重要的比例。因此，各国都竞相发展聚氨酯树脂工业。 聚氨酯生产的主要原料（ 1 ）异氰酸酯依据产品的用途不同选用不同的异氰酸酯，如甲苯二异氰酸酯（TDI），分为2,4 和2,6 两种异构体， 一般使用混合比例为 80/20 （ TD I -80 ）和65/35 （ T D I -65 ） 的两种，可用于软质到硬质泡沫制品；二苯基甲烷二异氰酸酯（M

33、DD,用于半硬和硬质泡沫制品。异氰酸酯是一类反应性极强的化合物，因其含有“ N= C= O”基团，性质 非常活泼， 不但可以与有活泼氢的化合物发生加成反应， 而且还能在受热或催化 剂作用下发生自聚和脱羰等反应。异氰酸酯具有毒性，能与人体的蛋白质反应，空气中的极限充许浓度为 0.0002%，故此，生产时要特别注意。（ 2）多羟基化合物聚醚：常用的聚醚是以环氧乙烷、 环氧丙烷或四氢呋喃等环氧化合物为单体。 用丙二醇、丁二醇、甘油等多元醇或乙二胺、三乙胺等胺类化合物为起始剂，进 行开环聚合而制得的产物。聚酯：以羟基为端基的聚酯是相对分子质量在 10003000之间的过量多元 醇与二元酸反应的液体产物

34、。 最常用的二元酸为已二酸， 最常用的多元醇为乙二 醇。其中二元醇与二元酸合成的线型聚酯主要用于软质 PU二元醇与多元醇合 成的支链型聚酯主要用于硬质 PU。聚酯多元醇是PU合成的主要原料之一。（3）其他催化剂：有胺类和锡类。胺类如三乙烯二胺、N-烷基吗啡啉等，有机锡类如 二月桂酸二丁锡，一般两者复合加入。交联剂及扩链剂：常用的有甘油、三羟基甲基丙烷及季戊四醇等。 稳定剂：常用的是水溶性聚醚硅氧烷。聚氨酯合成的化学反应式n OCN-R-NCO + n HO-R-OH（-CON-R-NH-COO-R-O-）n2.3 聚氨酯合成革树脂聚氨酯合成革的生产中，使用的聚氨酯树脂有 I 液型树脂浆料、 I

35、I 液型树 脂浆料、粘合层浆料。一般来说， I 液型聚氨酯是由含有活泼氢的高分子量化合 物，含有活泼氢的低分子量化合物 （即扩链剂） 以及二异氰酸酯化合物制造出来 的。其分子结构可分两部分，一部分是以含有活泼氢的高分子量化合物为基础， 称之为软链部分；另一部分是含有低分子量化合物和二异氰酸酯相连结的形式， 称之为硬链部分。 II 液型树脂是由含有活泼氢的高分子量化合物和二异氰酸酯 进行加成聚合反应得到的，其末端上具有反应性的羟基。 II 液型聚氨酯树脂本 身不能成膜，即使成膜也是低物性的皮膜。粘合层浆料可归属于 II 液型树脂浆 料。通常干法聚氨酯革要求表面处理层光滑耐磨， 耐弯曲性好， 耐溶

36、剂性好， 有 良好的重复涂敷性，颜料分散均匀、展色性佳的等等特点。因此，凝集力高的 I 液型树脂最为合适。 而湿法聚氨酯革的多孔层在水中要求有快速凝固性， 所以同 样用分子内高凝集力的热塑性的 I 液型树脂。粘结层要求和基布粘接性好， 柔软，耐水解性好，所以最好采用凝集力低的， 而且与异氰酸酯等交联剂在交联促进剂存在下并用的热固型的 II 液型聚氨酯树 脂。为了提高其物理性能和粘接性， 可利用其末端反应的羟基和交联剂通过交联 促进剂进行交联反应， 形成网状结构， 可以得到高物性皮膜。 皮膜的物理化学性 能是由 II 液型聚氨酯树脂中的含有活泼氢的高分子量化合物的组成、分子量的 大小、交联剂的用

37、量所决定的。所以交联剂、交联促进剂等在配合时的添加量、 固化条件、熟化条件等对皮膜物性有很大影响。通常选择树脂牌号时主要根据其综合质量数据指标而定， 如溶剂组成、 伸长 率、抗拉强度、模量等。基布（1）基布的种类和应用聚氨酯合成革所用基布主要有： 非织造布 （俗称无纺布， 分为针刺型与非针 刺型两种）；机织布（分为平织布、斜纹布、缎纹布、绒毛布）；针织布（分为 纯棉、维棉 、涤棉 、纯化纤针织布）。其中无纺布是使用最多的基布。 干式聚氨酯合成革常用针织布或平织布及单 面起绒布； 湿式聚氨酯合成革常用合成纤维无纺布。 通常起毛布又分为纯棉起毛 布和混纺起毛布，根据鞋材、服装、及包用材的不同，而设

38、计厚度、经纬纱织密 度及成品所要求的断裂强度、断裂伸长率、及撕裂强度、涨破强度等指标。（ 2）基布的性能要求 聚氨酯合成革所用基布是决定其最终产品质量和档次的一个主要因素， 基布 的织造方式和结构、 基布纤维的种类都会影响聚氨酯合成革产品的质量。 通常合 成革对基布的要求有以下几点： a 、基布表面必须平整， 厚度、起绒密度、长度、 色泽等要求均匀一致。b、基布表面无线头、疙瘩、无孔洞等异常，接头处平整 牢固。c、参照技术质量标准，进行批次抽检测试 d、要能经受住人造革生产时 较高的加工温度， 基布若是织物需保证经纬方向强度接近， 若是无纺布， 必须保 证纵横方向强度一致。溶剂（1）溶剂的作用

39、 聚氨酯合成革的生产过程中所使用的溶剂有着很重要的作用。 首先，它是溶 解树脂，形成适合于配制一定粘度的、 可供涂覆、 浸渍及表面处理的混合液的液 体；其次，一些溶剂常常用来作为制备聚氨酯树脂的反应介质；第三，一些溶剂 又常常用来配制色浆，用于聚氨酯合成革产品的染色、印刷、涂饰等。（2）溶剂的选择聚氨酯合成革对溶剂的要求较高。 在选择使用溶剂的时候， 除了考虑其溶解 度、挥发速度的共性以外， 主要还要考虑涂布液中异氰酸酯基的特点。 选择溶剂 时应注意以下两方面：首先，溶剂中不能含有与异氰酸酯基反应的物质。 如过含有的话将会使聚氨 酯变质而不能使用，所以醇、醚、醚、醇类溶剂不能使用。其次，是水的

40、影响， 普通工业级溶剂实际上或多或少都含有些水分。 由于溶剂与水之间具有一定的溶 解度，这样容易使水分与异氰酸酯基发生反应， 而消耗不少异氰酸酯， 因此不论 是在树脂制备过程中，还是稀释配料过程中，都必须用无水的溶剂。所以聚氨酯合成革所选择的溶剂要求不含杂质或杂质极少。 一般选用工业一 级品溶剂，其纯度在 99%以上。使用时现用现配， 配成的浆料不能存放时间太长， 特别是 II 液型树脂混合液，以免吸潮，使浆料变质。这是合格生产聚氨酯合成 革的一个重要因素。离型纸目前我国国内离型纸还没有工业化生产， 主要依靠从国外进口。 世界上生产 离型纸的厂商主要是：美国沃沦公司、英国维金斯公司、意大利宾达

41、公司、日本 创研株式会社、 旭辊株式会社、 大日本印刷株式会社等。 各公司的主导产品品种 各不相同。（1）离型纸分类按用途分：聚氯乙烯人造革用纸 聚氨酯合成革用纸。按花纹分：平 面纸压纹纸。按光泽度分：高光型 光亮型半光亮型半消光型 消光型 超消光型。按材质分：硅系纸（表面涂敷有机硅聚合物，耐温W 190C） 非硅系（表面涂敷丙烯聚合物，耐温w 150C）特殊用纸（仅聚氯乙烯人造 革用）。（ 2）离型纸的性能要求a、强度：由于在涂布后，紧接着进入烘箱干燥，使得其温度较高。在多次使用中要求离型纸必须有足够的强度，最重要的撕裂强度。b、耐溶剂性：在合成革与人造革的生产中，经常使用到多种溶剂，要求离

42、 型纸既不溶解也不溶胀。c、表面均匀性：离型纸必须保持一定的离型均匀度及光泽度，平面纸的平 滑度及厚度要保持一致。d、合适的剥离强度：离型纸要有适当的剥离强度，如果剥离太困难会影响 到离型纸的重复使用次数。如果剥离太容易，在涂布及复合时容易引起预剥离， 从而会影响产品质量。着色剂（1）着色剂的种类和应用着色剂可分为染料和颜料两大类。 两者主要区别是溶解性不同。 染料可溶于 水、油、各种有机溶剂等。染色能力强，色泽鲜艳，但耐热性、耐光性和耐溶剂 性差。在合成革的加工温度下易分解， 在制品的使用过程中容易渗出， 迁移而造 成串色和污染。颜料一般不溶于水、溶剂，在合成革中分散成细微颗粒，由其表 面的

43、遮盖作用而着色。它和染料相比较，透明性、鲜艳性稍差，但耐热性、耐光 性好，不易迁移渗出。 颜料可分为有机颜料和无机颜料两类。 无机颜料具有优良 的耐热性、耐光性和耐溶剂性，而且原料易得，制造简便，价格低廉，但其透明 度、鲜明性差，色泽暗淡，相对密度大。有机颜料具有介于无机颜料和染料之间 的综合性能，耐热性、耐光性及分散性不及无机颜料，但色泽鲜艳、分散性好。（2）着色剂的性能要求 理想的着色剂在人造革与合成革的生产中应具备如下性能要求： a 、理想的着色剂应具有色泽鲜艳、着色力强、分散性好、不凝集的特点。b、理想的着色剂耐热性要好， 在树脂加工温度下和最高使用温度下应具有良好的热稳定性， 不 变

44、色、不分解的性能。c、理想的着色剂耐溶剂性要好，与溶剂接触后不会因溶 剂而迁移、串色。 d 、理想的着色剂耐迁移性要好，要求着色剂在树脂中不会发 生色迁移，并且颜料不会析出。 e 、理想的着色剂耐化学稳定性要好，应具有良 好的耐酸碱性， 还要求与树脂中其他助剂不会发生化学反应。 f 、理想的着色剂 要求无毒、无臭、不含有对树脂有影响的杂质。其他助剂（1）木质粉（ MCC）在单涂覆法中使用一定量的木质粉， 既能降低产品成本， 又能在凝固过程中 起到骨架的作用， 不同型号厂家的木质粉， 其膨胀系数不同， 这样便在同等其他 材料相同的情况下，其粘度值均不相同， 也直接影响到产品的质量及相应的成本，

45、木质粉的细度要求一般要达到 400 目以上。（2）渗透剂a阴离子表面活性剂（0T-7Q C-70, C-90 :具有亲水性，主要起到加快 DMF 与水的交换速度，提高生产速度，同时使泡孔细密化。渗透剂可生成球形 泡孔结构，增加回弹性、透气性、透湿性。一般加入量在0.5% 2.5%之间，如果加入量过多，涂层易反卷，平滑性下降。b、非离子表面活性剂（S-80 :具有疏水性，可推迟表面的凝固速度，因而 可使内部的 DMF 与水更快地交换，可生成针状的泡孔结构，加入量为1%3%，过大时会影响生产速度。（ 3 ）消泡剂主要成分为液体有机硅， 主要作用是消除浆料中的空气， 减少贝斯表面针孔。 一般的有机硅

46、油与DMF的相溶性差，不宜应用。设计配方时，应选用与 DMF有 一定相溶性，消泡能力强的专用助剂。用量一般在 0.51 份，用量太少不起作 用；用量过大时因与DMF相溶性差，会使合成革表面有凹凸不平现象出现。（ 4 ）流平剂流平剂也是一种改性的有机硅助剂。 主要作用是改善贝斯表面的平整性， 增 加树脂与基布间的亲合性。用量一般为树脂质量的 0.1%左右。另外，还有些填充剂比如轻质碳酸钙等在这里就不做过多介绍。2.4 物料参数2.4.1 甲苯二异氰酸酯（ TDI）有2，4-TDI和2，6-TDI两种异构体。按两种异构体含量的不同，工业上有 三种规格的产品： TDI-65 含 2, 4-TDI65

47、%、2，6-TDI35%; （2）TDI-80 含 2, 4-TDI80%、2，6-TDI20%，此规格最为常见；（3）TDI-100含 2, 4-TDI10C%。无色 或浅黄色透明液体， 有刺激臭味， 在紫外线照射下变黄。 与乙醚、 二甘醇、丙酮、四氯化碳、苯、氯苯、煤油、橄榄油混溶。能与含羟基的化合物、水、胺和具有活泼氢原子的化合物反应生成氨基甲酸酯、脲、氨基脲等。物性参数如下：表6 TDI的物性参数项目TDI-100TDI-80TDI-65凝固点/C19.52211.5143.57相对密度（20 c /4C）1.22沸点/ c251 (101kPa) ,120 (1.33kPa , 10

48、0 (0.47kPa)蒸气压/Pa1.33(20C ),2.7 (25C ),7.46 (35C),16.0 (45C )蒸气相对密度6（以空气相对密度为1计）闪点/ c127 (2, 4-TDI 闭杯),132 开杯爆炸极限V/%0.9%9.5%蒸发热/(kj/kg)369(120C), 365(180C)比热容 /kj/(kg * k)1.46(20C), 1.71(100C)折射率（20C）1.569NCO质量分数/%48.2黏度(20C) /mPa*s3.2自燃温度/c620242二苯基甲烷二异氰酸酯（MDD一般有4,4 -、2,4 -、2,2 - MDI三种异构体，而以4,4 -MD

49、I为主。没 有单独的2,4 -、2,2 - MDI产品。一般纯的MDI就是指4,4 -MDI，其含量在 99%以上。MDI常温下为淡黄色熔融固体，有强烈刺激气味。溶于丙酮、苯、煤 油、硝基苯。工业品为深褐色黏稠流动液体。用于生产聚氨酯塑料、聚氨酯弹性 体；还可用于制造合成纤维、合成革、无溶剂涂料等。物性参数如下：表7 MDI的物性参数项目指标项目指标外观白色固体黏度（50c）约 5mPa*s相对分子质量250.26蒸气压25 c约 0.001PaNCO质量分数33.5%45 c约 0.01Pa熔点/ c3943c100c约 2.6Pa沸点 0.67kPa196C凝固点/ C38 C101.3

50、kPa364 C比热容（40C）1.38 J/(g*k)相对密度20C1.325熔化热101.6j/g50C1.182燃烧热29.1kj/g折射率（50C）1.5906闪点（COC开杯）200218C243二甲基甲酰胺（DMF无色透明液体，为极性惰性溶剂。熔点-6C、沸点1528C、相对密度d4250.9445、折射率 nd251.4269、闪点 70C（开杯）58C（闭杯）、蒸气压 346Pa（20C）或490Pa（25C）、自燃点445C。除卤化烃以外能与水及大多数有机溶剂以任意比互溶。有吸湿性。遇明火、高温可引起燃烧爆炸。DMF是优良的有机溶剂和重要的化工原料，用作 PU、PAN PVC

51、的溶剂；在石油化工中亦用作萃 取剂。2.4.4 己二酸（AA）白色无味的结晶固体粉末，微溶于水，易溶于酒精、乙醚等有机溶剂。可与 碱反应。也可以发生酯化、酰卤化、酰胺化和还原等反应。与二元胺、二元醇发 生缩聚反应。主要用作尼龙66和工程塑料的原料，也用于生产各种酯类产品。 用作增塑剂和高效润滑剂。还用作聚氨基甲酸酯弹性体的原料，以及食品和饮料 的酸化剂。聚氨酯是己二酸一个重要应用领域。物性参数如下：表8 AA的物性参数项目指标项目指标外观白色晶体蒸气压18.5C10Pa相对分子质量146.14159.5C133Pa熔点/ C151.5153C240.5C5.33Pa沸点（分解）337.5C熔化

52、热238.5kj/kg密度20C（固）1.360 g/cm3比热容固体1.59 J/(kg k)50C (液)1.093 g/cm3液体2.26 J/(kg k)松装密度0.650.73 g/cm3自燃温度422 C紧装密度0.800.93g/cm3闪点COC210C溶解度（25C）1.4g/100g 水TCC196C黏度（25C）4.5mPa*s245 乙二醇（EG别名甘醇。无色、无臭的黏稠液体。味略甜。易吸水，可燃。能降低水的 冰点。能与水、乙醇、丙酮、醛类、醋酸等混溶。微溶于乙醚，几乎不溶于苯。 工业上由环氧乙烷直接水合制得，环氧乙烷直接水合法是目前工业规模生产乙二 醇的唯一方法。主要用

53、于生产聚酯树脂、醇酸树脂、增塑剂、防冻剂，也用于化 妆品及炸药等。在聚氨酯领域，乙二醇主要用于合成聚酯多元醇，还用于聚氨酯 扩链剂等。物性参数如下：表9 EG的物性参数项目指标项目指标外观无色透明液体闪点（开杯）116C相对分子质量62.1表面张力（20 C）47.748.4mN/m黏度（20C）21mPa*s比热容（20C）2.35 J/(kg*k)沸点（分解）196198C熔解热187.025J/g密度（20C）1.112 g/cm3蒸发热799.14J/g凝固点-11.5-13C自燃点400412.8C折射率（20C）1.4318摩尔生成热-452.3 kJ/mol蒸气压（20C）13P

54、a熔点-12.6C246 丁二醇(1, 4-BDO无色油状液体，可燃，能与水混溶。溶于甲醇、乙醇、丙 酮，微溶于乙醚 毒性及防护：有毒，生产设备应密闭，防止泄漏，操作人员穿戴防护用具。皮肤 有创伤者严禁与本品接触。包装及储运：采用铝、不锈钢、镀锌铁桶或塑料桶。 或以槽车按易燃有毒物品规定储运。在密闭包装和不遇热条件下贮存时间不受限 制；自然条件下，不爆炸，不自燃，但具可燃性。物性参数如下：表10 BDO的物性参数项目指标项目指标外观无色油状液体燃烧热2585kJ/mol相对分子质量90.12引燃温度354 C羟值1245mgKOH/g表面张力45.27mN/m沸点228230C临界温度446 C密度20/ C1.017 g/ml临界压力4.26MPa23 C1.0154 g/ml闪点闭杯121 C折射率20/ C1.4460开杯155C23 C1.4446沸点（减压蒸馏）黏度20 C91.6 mPa*s200 x 133.3P a187 C25 C71.5mPa*s100 x 133.3P a170 C50 C23 mPa*s20 x 133.3P a133 C凝固点（纯品）20.2C10x 133.3P a118 C(含水0.5%)19C2 x 133.3P a102 C熔化潜热16.3kJ/mol比热容（20C）2.2kJ