束状超细纤维合成革的性能及应用

束状超细纤维合成革的性能及应用

0人工革的新产品作为天然皮革的替代品，该杂交革命性、柔软性、耐候性、强度高、弹性好、透水性好，在服装、鞋帽、服装、家具等领域得到了广泛应用。尤其随着化工、化纤和纺织技术的发展，合成革的技术含量和产品附加值越来越高，应用的领域不断拓宽。根据对发达国家军队考察发现，国外特种兵鞋材全部采用合成革材料而非天然革；国际著名运动鞋厂商制作高档运动鞋材料也选用具有特殊功能的合成革；目前国内石油、化工、劳保用品厂家也提出了适合恶劣环境中穿着的鞋材要求，经分析，采用天然皮革已不适宜，只有采用特殊加工的合成革才能满足其近乎苛刻的要求。由此可以看出，合成革在许多领域已有替代天然皮革的趋势。合成革分为一般合成革和超细纤维合成革,两者的区别在于基布使用的纤维是否为超细纤维。超细纤维合成革是更高档次的产品，在性能、外观和手感上更接近于真皮，其价格通常是一般合成革的两倍。束状超细纤维合成革是目前国际人工制革领域技术水平最高的新产品，它采用与天然皮革中束状胶原蛋白纤维结构和性能相似的束状超细纤维，加工络合成具有三维网络结构的高密度无纺布，填充以优质开式微孔结构的聚氨酯，经特殊加工制成酷似天然皮革的高档仿真人工皮革。超细纤维合成革几乎具有天然皮革的一切特性和优点，并在机械强度、耐化学性能、吸排湿性、质量均一性、保型性、自动化剪裁加工适应性等方面更优于天然皮革。以下就从微观方面对束状超细纤维合成革进行剖析，并从微观方面寻找其性能优良的原因。1实验1.1实验材料和设备1.1.1材料表面束状超细纤维合成革，基布是由海岛型超细纤维以针刺法加工成的无纺布。海组分为聚苯乙烯，岛组分为锦纶6（烟台万华超纤股份有限公司提供）。1.1.2北京仪器质量仪器KYKYSBC-12小型离子溅射仪（中国科学院北京科学仪器研制中心）；JSM-6360LV型扫描电子显微镜（JEOL日本电子光学实验室）。1.2实验方法试样用KYKYSBC-12小型离子溅射仪镀金后，用JSM-6360LV型扫描电子显微镜观察。2结果与讨论2.1束状超细纤维合成革合成革主要由基布和浸渍的聚氨酯两个部分组成。基布提供合成革的物理机械特性和手感。由合成革纵剖面电镜图（图1(a)）可以看到，在合成革中，纤维组成一束束的纤维束，纤维束的粗细在几十个微米左右。这些纤维束相互杂乱排列，上下穿插，相互缠绕，呈三维状态分布，形成致密的纤维网络。这种结构赋予了合成革良好的透气透湿性。合成革这种结构和天然牛皮的纵剖面结构非常相似。从图1(b)牛皮的纵剖面结构中可以看到，牛皮中的胶原蛋白纤维也不是分散的单纤维，而是组成较粗的纤维束，这些纤维束相互交络组成网状结构。由此可见，束状超细纤维合成革在内部结构上模拟了天然皮革，从而在结构和性能上接近或达到真皮，具有良好的仿真效果。在合成革的纵剖面放大5000倍的电镜图中（图1(c)）可以看到，纤维束中的纤维横向为规则的圆形，纤维粗细不等，有的直径有几个微米，有的甚至不到1μm，但直径都在4μm(0.15dtex）以下，均属于超细纤维。超细纤维具有很多优点：其直径小，制成品手感柔软，使用它制作合成革，有利于提高合成革的档次和性能；超细纤维由于直径减小，所以比表面积增大，从而吸湿性增大，同时其织成的织物间有许多微小的空隙也可供水气透过，透湿性较好；使用超细纤维，可以提高基布密度，减少浸渍树脂的用量，减少胶皮感，增强仿皮感。而且据有关资料介绍（见表1），线密度越小、直径越小的超细纤维制成的合成革仿真性越好。因此使用超细纤维，提高了合成革的档次和仿真皮性。2.2纤维束-聚氨酯膜合成革的弹性、耐化学试剂性和良好的皮质感是由聚氨酯来实现的。目前合成革的浸渍多采用溶剂型单组分聚氨酯进行湿法加工：把准备好的基布浸入聚氨酯的DMF溶液中，去除多余的浆料，然后放入对溶剂DMF具有亲和性、而对聚氨酯树脂不亲和的液体（如水）中，利用水和DMF良好的混溶性把溶剂（DMF）置换出来，聚氨酯逐渐凝固，形成连续贯通的多孔性皮膜。由图1(a)可以看出，聚氨酯填充在纤维束的空隙中，形成的聚氨酯膜存在无数相互贯通的微孔，这些微孔也可以运输水气，使制品具有良好的透气、透湿性。从图1(d)中可以看出，聚氨酯只是填充在纤维束的空隙中，并没有进入纤维束的内部，而且在纤维束与聚氨酯间也存在着间隙。当合成革受力拉伸或弯曲时，超细纤维束与聚氨酯之间会发生相对滑移，因此延伸性能良好。当外力解除时又迅速还原，从而保证了合成革形态的稳定性。3材料的使用和性能3.1合成革基布由纤维束构成，纤维束相互缠结，形成三维网状结构，模仿了天然皮革的结构，使合成革在结构和性能上更接近天然皮革。3.2超细纤维的使用使合成革具有良好的吸湿、透湿性