超细纤维

超细纤维（精选八篇）

超细纤维 篇1

QFJ纤维超细剪磨机为主机和其它配套附机组成的纤维超细粉碎成套设备, 是在常温下粉碎制取超细纤维性物料的全套工艺流程设备, 可广泛适用于化工、医药、塑料、橡胶、造纸等行业的干法超细粉碎绒状、絮状棉纤维, 纤维素醚类产品以及薄膜类产品等物料。经用户实际使用证实, 该设备是目前纤维超细粉体行业深加工的理想设备。

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一起真假超细纤维毛巾引发的诉讼 篇2

2007年8月的一天，成都市民周华国被报纸上一条广告吸引了他的目光。这是河北某棉织厂发布的自己生产的“超细纤维毛巾”的广告。

广告上说，该厂生产的超细纤维细度仅为发丝1/300，不仅能有效捕获小至几微米的尘埃及油渍，并瞬间将其紧裹于橘瓣形纤维之间，防止了二次污染。该厂的超细纤维毛巾更具仅用水而无需任何化学清洁剂也可做“清擦洁污”的便捷、环保功能。

经过他自己一盘算，虽然每条超细纤维毛巾的价格比较昂贵，大约在10元左右。但是算上省下的各种洗涤剂，如果使用这种毛巾，周华国的工厂每月还是能节约2000元的开销。于是，周华国当即按照广告上的联系方式拨通了该棉纺厂的电话。经过一番讨价还价之后，周华国最终以每条毛巾8元的价格订购了1000条该厂生产的“飞龙牌超细纤维毛巾”。

一个星期之后，这批毛巾按时送到了周华国的工厂。然而，就在周华国为自己又节约了一笔生产成本而暗自高兴的时候。陆续有工人前来反映说这批“超细纤维毛巾”虽然比普通毛巾在手感和外观上好些，但是根本没有无需任何化学清洁剂也可做“清擦洁污”的功能。

周华国得知这个消息之后不禁心中一凉，生意人的直觉告诉他自己被骗了。但倔强的周华国仍然不死心，他亲自拿了一条毛巾做了试验，其结果果然和工人们反映的情况一样。做了几十年生意的周华国，感觉自己这次买到假毛巾简直就是“阴沟里翻船”。于是，他立即打电话给远在河北生产厂家要求退货。但是，河北那家生产商不断找出各种各样的借口推委、逃避责任，并且明白表示拒绝退货。

接下来的半个月时间里，周华国不断通过电话、电子邮件、信函等方式分别向四川及河北的相关部门进行了投诉、举报。但是，这些发出去的东西全部如石沉大海般再也没有了回音。随着时间的推移，周华国的气也渐渐消了，他宽慰自己说，无非是花钱买了个教训。

然而，8月底的一天，周华国无意中在电视里看见了一段记者暗访暴光某地公路三乱的节目。这让他那颗刚刚平静下来的心又掀起了波澜。经过一番深思熟虑之后，周华国将自己购买“超细纤维毛巾”被骗的事情写了个材料，然后附上相关证据寄给了中央某媒体，并且留下了自己的真实姓名和联系方式。

三天之后，该媒体一名编导给周华国打来了电话。在详细询问了相关细节之后，对方表示他们将介入此事，做进一步调查。这个消息让周华国感觉到自己心中的怨气终于有人帮自己发泄出来了，他显得非常兴奋。

故事背后的故事

在简单了解了周华国投诉的事情经过之后，北京那家媒体认为该事件比较具有典型性。于是，2007年9月初便派出了2名记者赶赴河北进行调查。

9月7日，两名记者到达河北的第二天便以客户的身份前往周华国投诉的飞龙棉纺厂实地打探。棉纺厂销售科的业务员热情接待了他们，并且向他们展示了该厂生产的“超细纤维毛巾”。其间，两名记者拿出了周华国提供的“飞龙牌超细纤维毛巾”的广告，向该业务员询问宣传的真实性。该名业务员不以为然的笑了笑很暧昧的说了句“广告嘛，都有一定夸大的。”然后，告诉他们说“飞龙牌超细纤维毛巾”虽然没有广告宣传上说的那么神奇，但是质量还是非常可靠的，相对于一些杂牌、作坊里生产的毛巾来说，不论是所用的纤维材料还是后期的染色工艺都高很多档次。

两名记者在“飞龙棉纺厂”购买了几件样品之后便匆匆离开。随后，他们又来到临近的另外一家叫“惠丰”的印染厂同样以客户的身份进行了调查。在该厂接待室，一名工作人员随即拿出了一个贴满样品的小册子向他们介绍说，这上面的都是他们工厂染的毛巾样品。并且还指着其中的几款样品说：“这几个就是我们给‘飞龙’公司染的毛巾。”

经过一番交谈，两名记者已经大概摸清楚了情况。但是，飞龙牌超细纤维毛巾究竟质量如何他们仍然无法凭肉眼判断。于是，他们又向“惠丰”印染厂的工作人员索取了11份样品之后离开了该厂。

9月10日，两名记者回到北京之后立即将从“飞龙”棉纺厂和“惠丰”印染厂提取的样品送到了国家质量监督检验中心进行检测。一个星期之后，检测结果显示：行业内一般把纤度0.3旦（直径5微米）以下的纤维称为超细纤维。“飞龙”棉纺厂的毛巾纤维显然没有他们吹嘘的达到头发丝的1/300，属于假冒超细纤维。但是就纤维本身而言基本符合普通毛巾的质量要求。但是，从“惠丰”印染厂提取的样品中，有９个不合格样品。其中主要是四氨基联苯和联苯胺超标，而这两种成分都属于国际上已经禁止使用的强致癌物质。更为恶劣的是，该厂印染的毛巾含致癌物质竟然超标300多倍，而且这种化学物质在人体内的潜伏期可长达20年以上。

2007年9月23日，根据两名的暗访资料和国家权威的检测报告制作的电视节目在该媒体黄金时段播出。节目播出之后，不但在广大观众、消费者中引起了巨大的反响。同时，也引起了全国各大媒体的关注。

接下来的几天里，全国数家媒体根据该电视节目的报道对市场上的毛巾进行了调查报道，有的媒体暗示飞龙毛巾含有致癌物，有的则明确指出含有致癌物。《某某科技报》在10月11日的报道中称“据厂长说飞龙毛巾厂把染色工序包给了染厂，染厂使用的都是价格便宜的直接染料。据了解，直接染料被明令禁止用于毛巾染色……还含有芳香胺类致癌物”。

一时间，原本因为虚假广告印出的河北假“超细纤维毛巾”事件就直接转变成了“毒毛巾”事件。并且在全国引起轰动，各地纷纷开始抵制“飞龙牌毛巾”，该厂生产的所有品种毛巾销量大跌。

此“飞龙”非彼“飞龙”

事件被炒得沸沸扬扬之后，最郁闷的莫过于“飞龙棉纺厂”的厂长李南北了。面对铺天盖地的舆论压力，李南北和他的企业显然没有任何准备。企业销量直线下降，库存产品堆积如山，这一切都是因为一则当时李南北认为无足轻重的虚假广告引起了。事到如今，李南北才真正感觉到后悔。

半个月之后，李南北在接受了工商部门因为发布虚假广告给他的处罚之后。无精打采的坐在办公室里观看着自己被暴光的节目录象。突然，镜头里出现了记者偷拍印染厂时的一幕。印染厂的工作人员正指着几块样品说是给“飞龙”公司染的。

李南北开始仔细回忆起工厂最近几年的印染情况。虽然这家“惠丰”印染厂他早有耳闻，但是在他的记忆里似乎从来没有和对方发生过业务上的往来。随后，李南北找来生产部门的负责人询问起有关情况来。生产部门的负责人告诉他，“飞龙”棉纺厂和“惠丰”印染厂从来就没有过合作。

听了生产方面的回答，李南北更加坚信了自己的观点。他认为，要么是“惠丰”印染厂的工作人员信口开河；要么就是有其他尚不清楚的原因。于是，李南北安排了专人前去调查这个问题。

2007年9月底，李南北派出的调查人员回来告诉他说，“惠丰”印染厂的工作人员在记者暗访时提到的“飞龙”公司并不是指的他们“飞龙”棉纺厂而是外地一家也叫“飞龙”的贸易公司。李南北听到这个消息之后，不由得目瞪口呆，半天没回过神来。

惊诧过后，李南北认为自己的公司是代人受了过。于是，他立即让参加调查的人写了一份详细的书面报告。然后，他自己写了一封措辞激烈的信连同那份调查报告一并给最先暴光的那家媒体寄了过去。在信中，李南北不但批评了对方调查的不严谨，并且还指责两名记者没有职业道德等等。同时，他要求对方在自己的媒体上公开向“飞龙”棉纺厂道歉，还他们企业一个公道。

信寄出去以后，李南北便开始焦急的等待着对方的答复。然而，随着时间一天天过去。李南北的愿望没有得到任何答复，对方媒体根本没有理他。气急败坏的李南北于是找到了当地一家律师事务所寻求帮助。

这家律师事务所的律师在了解了事情的经过，并且看了相关资料、录象之后劝李南北不要通过法律手段去解决。因为，该报道内容基本属实，记者又是实地采访，从始至终主要针对染料问题进行采访，虽然也提到说毛巾有问题，但是李南北生产的毛巾确实和他宣传的有出入。律师告诉李南北，这个事情要是提起诉讼，打赢官司的可能性不大。

但是，此时已经是怒发冲冠的李南北根本听不进律师的善意相劝。他要求律师立即向该媒体发律师函。并且还恶狠狠的说：“这官司打不赢也要打，花再多的钱也要打。”无奈之下，律师按照李南北的要求发出了律师函。

一个星期之后，对方书面回复了该函。信上只有短短的一行字“欢迎通过法律程序处理。”

都是假冒超细纤维惹的祸

这封简短的回复让李南北变得更加愤怒。于是，2007年10月，李南北以“飞龙”棉纺厂的名义将对他们进行暴光的滚动、平面媒体全部告上法庭。李南北请求法院责令被告停止侵害，消除影响，在电视台以视频的方式同时在相关报子上赔礼道歉。

2007年10月10日，北京市海淀区法院于开庭审理此案。法庭审理中，控辩双方就是否造成名誉贬损、基本事实是否真实客观以及是否造成经济损失成为双方争议的三大焦点问题。

“飞龙”棉织厂代理人称，某某科技日报在报道中称“据厂长说飞龙毛巾厂把染色工序外包给了染厂，染厂使用的都是价格便宜的直接染料。据了解，直接染料被明令禁止用于毛巾染色，它染出的产品不仅色牢度差，还含有芳香胺类致癌物”，这已严重失实诋毁了起诉人，而不仅仅是“表达上的欠妥”。而某某科技报的代理人表示，文章标题为《河北毛巾抽检不合格率达80%》，并没有直接指向起诉人，作为媒体，某某科技报有舆论监督的职能和向读者普及科技知识的责任。

对于基本事实的认定，“飞龙”棉织厂代理人指出，某电视台记者误认为“飞龙”就是李南北的“飞龙”棉织厂，以及报道中所称从印染厂取得的11种染料样品进行化验9种含致癌物，实际上是从市场取了不少样品。以上两点均属基本事实错误。

电视台代理人则认为报道内容基本属实，记者是实地采访，从始至终主要是针对染料问题进行采访。并且事实上，“飞龙”超细纤维毛巾也属于假冒、猥劣产品。同时提供了当地工商部门的处罚决定书作为依据。

经过法庭辩论之后，法官宣布休庭。2007年12月底，北京市海淀区法院作出驳回诉讼请求的判决。

至此，李南北输掉了官司，并且相关媒体也对这次判决做了报道。网络上更是把这件事情炒得沸沸扬扬。很多网民都表示支持媒体暴光假冒、猥劣毛巾的行为，同时也强烈谴责李南北和“飞龙”棉纺厂发布虚假广告，蒙骗消费者的卑鄙行为。

垂头丧气的李南北回到家之后，立即让人悄悄把自己工厂生产的毛巾上标明的“超细纤维”字样抹去。也许，到了此时此刻李南北才真正认识到假冒“超细纤维”，发布虚假广告的做法在坑害消费者的同时，也是在给自己和自己的企业自掘坟墓。

链 接

目前，超细纤维的定义说法不一。一般把纤度0.3旦（直径5微米）以下的纤维称为超细纤维。国外已制出0.00009旦的超细丝，如果把这样一根丝从地球拉到月球，其重量也不会超过5克。我国目前已能生产0.13－0.3旦的超细纤维。

新式超细纤维可安全储氢 篇3

英国科学与技术设施理事会 (STFC) 卢瑟福·阿普尔顿实验室、英国牛津大学的科学家真乐普·库班、内尔·斯基普以及英国伦敦大学学院的阿瑟·洛弗尔研发出了一种新的纳米结构技术———共电子纺丝 (co-electrospinning) 技术, 并使用该技术制造出了纤薄柔顺的超细纤维, 这种纤维的直径仅为头发丝的三十分之一。科学家使用这些中空的超细纤维来封装富含氢气的化学物质, 在这种方式下, 氢气能在比以前更低的温度下以更快的速率释放出来。

另外, 这种封装方法也让含氢化学物质远离了氧气和水, 可延长其的寿命, 并能确保人们能在空气中安全地处理这些含氢化学物质。

质量相等的情况下, 这种新纳米物质能和目前氢动力概念车模型中使用的氢高压柜容纳一样多的氢。而且, 这种新纳米物质被制造成微小的珠子后能像液体一样流动和倾倒, 因此能像汽油一样装在汽车和飞机的油罐内。最关键的是, 氢气给汽车和飞机提供动力时还不会排放出二氧化碳。

超细纤维 篇4

目前矿 ( 岩) 棉、挤塑板、聚苯板、聚氨酯泡沫等传统的保温材料存在无法兼顾节能和防火保护的缺点, 且建设成本高、质量难控制。对于聚苯板、挤塑板、聚氨酯发泡等耐热性差的有机材料, 容易燃烧, 在燃烧过程中会释放出大量的热量, 并会产生有毒气体, 造成人员伤亡, 不能满足建筑防火要求。因此寻找一种具备保温、绝热、吸声、防火等特点的新型保温材料是十分必要的。

1 SPR超细无机纤维涂层

SPR超细无机纤维涂层是由超细无机纤维喷涂棉和SPR水基特种环保黏结剂通过专业喷涂设备喷涂于建筑基体表面, 经过自然干燥后, 形成密闭、无接缝、整体稳定、有弹性的喷涂层。SPR超细无机纤维喷涂具有以下几个特性:

( 1) 保温绝热性: 导热系数 λ = 0. 035W/mK, 具有高效绝热性能。与传统保温材料对比见表1。

( 2) 燃烧性能: 超细无机纤维棉是由天然岩石溶化、纤维化、粒化等特殊工艺加工处理制成的无碱或低碱纤维。纤维细腻均匀, 弹性好, 受高温和火焰时, 不着火、不冒烟, 属于A级不燃材料。

( 3) 整体性: SPR水基特种环保黏结剂为水基性浓缩喷涂专用胶液, 用洁净水按比例稀释, 与纤维棉混合喷涂使用, 纤维之间互相黏结形成一定厚度的弹性纤维层, 并与基层牢固黏结成一体。从根本上解决了传统保温材料接缝多, 容易脱落变形, 与基体粘贴不牢等质量缺陷, 有效阻断了热桥损失, 降低了热量损失, 提高了结构的保温效果。

( 4) 吸声降噪性: SPR超细无机纤维喷涂后, 其内部的无机纤维错综交错, 形成一定强度的柔韧形立体交叉网状结构, 此种结构能够改变外部直线传播来声波的传播路径和传播时间, 增加声波振动引起的声能向纤维振动引起的机械能的转换时间, 进而衰减了原有的声波, 达到吸声降噪的目的。与传统保温材料对比见表2。

( 5) 施工操作性: 1SPR超细无机纤维材料喷涂具有复杂结构的适应性, 其基层可为木材、钢材、砖、混凝土等, 喷涂部位不受结构形状影响, 对于异形结构、管道、吊挂件以及施工人员不易操作的密集区域, 均可喷涂。2无需基层处理。传统保温材料施工基层需安装吊挂件或锚固件。3采用专业喷涂设备机械化喷涂, 施工简便, 速度快, 质量易控制, 密闭无热桥。岩棉、聚苯板等传统保温材料施工需要增加额外支撑、吊装工艺和加固材料, 施工时采用人工钉挂保温板, 接缝和挂件处有热桥和对流, 接缝处不平整, 质量难控制; 聚氨酯发泡保温存在发泡和厚度比例不易控制的缺点。

( 6) 安全环保性: SPR超细无机纤维涂层不挥发、不放射, 无有毒气体和有毒物质产生, 从施工到使用阶段均可以达到环保卫生标准。 聚苯板或挤塑板在燃烧时会释放有害气体, 聚氨酯发泡在施工时会释放有害气体。

( 7) 装饰性: SPR超细无机纤维涂层本色为灰白色, 可直接暴露, 也可进行表面彩色喷涂装饰。

由上可知, SPR超细无机纤维涂层是一种新型环保的保温、绝热、 吸声、降噪、防火的喷涂产品。

2施工应用

经试验研究以及施工验证表明, SPR超细无机纤维涂层可用于图书馆、展览馆、会议厅、影剧院、候机厅、餐厅、舞厅、办公大楼等建筑的吸声保温。也可用于压型钢板屋面底面、异形 ( 圆形及拱形) 屋顶底面的保温吸声。其施工工艺流程为: 喷涂基层处理→喷涂材料调配→基底预喷→喷涂SPR超细无机纤维→喷涂层修整与保护→质量检验。

2. 1施工工艺

( 1) 喷涂基层处理。基层应干燥牢固、不开裂、不起砂。首先用清水或压缩空气机清理基层表面的灰尘和污垢; 若遇严重裂缝或损坏时要进行修复, 并清除表面的钉子、钢筋等; 临时封堵非喷涂部位及管线的孔洞; 最后清理施工现场的障碍物, 保证喷涂操作场地空间, 使其有足够喷射距离和最佳的喷涂角度。

( 2) 喷涂材料调配。将压缩纤维棉打散, 慢慢进入喷棉机, 并保持材料充足。严格按照要求在专用容器内按比例稀释黏贴剂, 稀释用水采用洁净水, 并用电动搅拌器搅拌均匀, 搅拌时间不小于5分钟。要注意每桶逐一配置, 随用随配, 避免黏贴剂失效。

( 3) 基底预喷。基层表面清洁后, 即可用已配好的喷涂黏结剂进行基面预喷胶处理, 表面涂刷均匀, 且不可用胶过量, 做到不流淌、不漏涂。

( 4) 喷涂SPR超细无机纤维。喷涂前, 按照设备说明调试好喷射压力和进料装置。喷涂时, 储胶罐和主机并排放置, 并保证料机内纤维和胶充足、连续。喷涂作业时3人一组: 1人负责配料, 1人负责喷涂作业, 1人负责对纤维层进行施压、修整。每组每天可喷涂100 ~ 150m2左右。喷涂时喷枪距基面应保持400mm左右的范围, 喷涂方向和角度应保持与基层垂直的位置, 以便获得较大的压实力和最小的回弹 ( 参考文献白立斌) , 喷嘴应在做迂回直线连续移动, 以保证喷涂均匀连续、表面平整。试验表明, 对于喷涂厚度100mm以内的喷涂层, 可以一次完成, 不但可以节省工序仍可满足保温效果。

( 5) 喷涂层修整与保护。待喷涂层表面自然干燥后, 可使用压板、 刷子等不同工具对喷涂层进行整形、压平处理。可再喷涂一遍黏结剂, 以增强其强度。喷涂后的纤维层应保持良好的通风、干燥, 研究表明, 在温度25℃ 左右、相对湿度≤60% 的条件下, 干燥时间在24 ~ 72h ( 参考文献沈涛) , 不同厚度的喷涂层即可进行修整、装饰等后续工序。注意喷涂层干燥固化期间, 严禁受到人员及机具碰撞, 严禁被水侵蚀。

2. 2质量检验

( 1) 采取针刺方法进行厚度检验, 按照规范要求随机抽检, 最终平均厚度不允许有负偏差。 ( 2) 喷涂层表面不允许有开裂、飘洒、脱落现象。

3技术经济分析

本文参考当地最新预算定额以及对施工现场的调查, 以建筑外墙保温为例, 将SPR超细无机纤维与传统保温材料在施工工法、日完成量、工程造价等方面进行对比分析, 分析结果见表3。

由上表可见, SPR超细无机纤维在人机配合情况下, 日完成量远超传统保温材料, 在工程造价方面也有一定的优势。但其在喷涂材料调配和喷涂操作中对施工人员有一定的技术要求。

4结论

综上所述, SPR超细无机纤维喷涂层与传统保温材料相比, 节能保温效果更好, 同时还具备施工速度快、成本低、施工后整体性强, 可降低建筑工程的综合能耗等优点。现阶段已经在大型公共建筑及别墅住宅的室内顶棚、屋面保温、幕墙保温中有所应用。除此之外, SPR超细无机纤维系列还可以应用到更广泛的领域, 如隧道、地铁、厂房等的保温吸声工程中。在国内日益重视建筑物保温节能的形势下, SPR超细无机纤维系列势必会在建筑节能领域中得到广泛应用。

参考文献

[1]白立斌.无机纤维保温喷涂施工技术的应用[J].施工技术 (增刊) , 2011.

超细钢纤维混凝土弯曲韧性研究 篇5

普通混凝土的抗压强度很高但抗拉强度很低,特别对于高强混凝土,为满足工程需要,在提高混凝土强度的基础上必须增加其韧性。钢纤维混凝土(简称SFRC)是在普通混凝土中掺加适量钢纤维配制而成的混凝土,钢纤维混凝土的抗弯拉强度高、延性好,国内外学者对钢纤维混凝土进行了大量的研究工作,并且已将其应用到实际工程中。

文献[1]对掺加不同类型纤维的混凝土梁进行了弯曲韧性的研究,结果表明:纤维的变形越大其耗能能力和承载力越大。梁的弯曲强度随着纤维掺量的增加而增加,同时表现出一定的线性关系[2,3,4],但钢纤维体积掺量在1%以上时才能有效提高梁的弯曲韧性[5,6]。文献[7]对掺加不同长径比的钢纤维混凝土梁进行了三点弯曲试验,结果表明:钢纤维的长径比越大,梁的极限抗弯强度越大,但当纤维长度为30mm时,钢纤维出现结团现象,不能均匀分布在混凝土中。文献[6]分析对比了国内外对弯曲韧性的评价方法,并在分析了各国规范的优缺点后提出了一种评价方法。国内其他学者对钢纤维混凝土弯曲韧性也进行了大量研究,着重分析了纤维掺量和混凝土强度对弯曲韧性的影响,对弯曲韧性的评价方法也进行了大量的对比分析[8,9,10,11]。

本试验通过在混凝土中掺加不同体积掺量(0、1%、2%、3%)和不同长度(Lf=6mm、13mm)的钢纤维,着重研究了超细钢纤维在不同体积掺量和不同长度下对SFRC弯曲韧性的影响。

1 试验概况

1.1 原材料及试件制作

(1)原材料与配合比

水泥:P·O 42.5级普通硅酸盐水泥。

砂:级配良好的中砂,细度模数为2.6。

掺合料:Ⅰ级粉煤灰和S95硅灰。

外加剂:聚羧酸高效减水剂(粉剂)。

钢纤维:直径0.2mm超细钢纤维,长度分为6mm和13mm二种。

混凝土设计强度等级为C60,水灰比为0.35,具体配合比见表1。

kg/m3

(2)试件制作

首先将减水剂与水充分混合,制成混合溶液;将砂、水泥、粉煤灰和硅粉放入强制式混凝土搅拌机搅拌3min;再加入水与减水剂的混合溶液继续搅拌,待基体有很好流动性后均匀撒入钢纤维搅拌3min。

根据不同纤维长径比和纤维体积掺量,成型100mm×100mm×400mm和150mm×150mm×150mm试件各一组。试件浇注完成后在水平台上静置、拆模,统一移入温度(20±2)℃、相对湿度大于95%的标准养护室养护至28d。各试件编号及参数见表2。

1.2 试验内容

1.2.1 抗压强度试验

按GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》[12]规定的方法,采用5000k N电液伺服压力试验机(MTS),对立方体试件进行28d抗压强度测试。

1.2.2 弯曲韧性试验

本文试验采用四点弯曲法对8组100mm×100mm×400mm的小梁进行弯曲韧性试验,并通过荷载-挠度曲线对SFRC进行弯曲韧性的评价。为测得梁跨中的挠度,在梁的两侧各安装一个精度为0.001mm的位移计,跨中挠度最终取两个位移计的平均值,采用300k N电子万能试验机(MTS),按0.1mm/min进行加载,加载装置见图1。

2 试验结果及分析

2.1 抗压性能

图2为混凝土立方体抗压强度试验结果。

掺加纤维对混凝土的抗压强度有一定的影响,主要有以下几点原因:①混凝土中空气含量的变化;②纤维与混凝土之间存在的薄弱层对强度的影响;③纤维对混凝土的约束作用。纤维对混凝土抗压强度有一定的影响,但不同学者对影响结果有不同的观点[2,7],文献[5]对比分析了掺加纤维后普通混凝土和高强混凝土抗压强度的变化规律,分析表明:掺加纤维后,普通混凝土的抗压强度降低而高强混凝土的抗压强度提高,但降低和提高的幅度都较小,基本可以忽略。

在受压过程中,钢纤维约束了混凝土的横向膨胀[13],掺加纤维可以提高混凝土的抗压强度,而掺加钢纤维造成混凝土与纤维之间存在的薄弱层对强度又有降低作用。对于长度为13mm的钢纤维混凝土(LS-SFRC类试件),增加纤维掺量对强度影响不大;对于长度为6mm的钢纤维混凝土(SS-SFRC类试件),加入纤维对强度的提高有一定的作用,不过其增幅最大也只有8.2%。

2.2 弯曲韧性

图3为各掺量下试件的荷载-挠度曲线(取三个试件荷载-挠度曲线的平均值),图4为各试件受压破坏情况。试验现象表明,不加纤维时,混凝土达到开裂荷载后瞬间断裂,表现出明显的脆性;掺加纤维后,混凝土开裂后在裂缝处因钢纤维提供的“桥接力”使得SFRC具有较好的延性。

混凝土开裂前,试件可看作均质弹性梁,荷载-挠度曲线呈直线;混凝土开裂后,荷载-挠度曲线逐渐变为非线性,荷载由钢纤维提供的“桥接力”承担。对于钢纤维混凝土,当开裂荷载大于“桥接力”时,裂缝开展较快,荷载-挠度曲线有一段软化段,因为掺加了纤维,在加载后期又有一定的延性,根据文献[14]对纤维水泥基材料受弯破坏的分类属于受弯-软化;当开裂荷载小于“桥接力”时,荷载-挠度曲线出现二次峰值,表现出较好的持荷能力,属于受弯-强化。

对于LS-SFRC试件,随着纤维掺量的增加,荷载-挠度曲线愈加饱满,峰值荷载逐渐增大,荷载-挠度曲线均表现为受弯-强化,但在纤维掺量为3%时,峰值荷载较纤维掺量为2%时出现了降低。对于SS-SFRC试件,纤维掺量在1%时表现为受弯-软化,荷载-挠度曲线有明显的软化段,随着掺量的增加,软化段逐渐消失,当掺量为3%时表现为受弯-强化。对比图3(a)和图3(b)可以发现,增加长径比可以有效提高SFRC的极限承载力,加载后期试件也表现出很好的延性。例如,当跨中挠度均为2mm时,LS-SFRC试件的承载力在18.34~34.67k N之间,而SS-SFRC试件的承载力都降低到了10k N以下。

2.3 抗折初裂强度

对弯曲韧性的研究首先要确定试件的初裂点,因为其它评价指标与初裂荷载都有紧密的联系。我国的CECS 13:2009《纤维混凝土试验方法标准》[15]和美国的ASTM C1018标准[16]对初裂点的定义相同,即在荷载-挠度曲线中线性与非线性的交接点。对此许多学者提出疑问,文献[17]对初裂荷载的取值进行了讨论,结果表明:确定的初裂点位置其对应的跨中挠度不在规范建议的0.3~0.6mm范围内。文献[6]对初裂点的确定也提出同样的疑问,通过对挠度差只有0.06mm的两点作为初裂点分别进行弯曲韧性指标I20的计算,两者相差高达114%。文献[9]对挠度差只有0.045mm的两点作为初裂点分别计算了残余强度指标R10,20,相对误差也高达57%。

根据荷载-挠度曲线提出一种确定初裂点的方法,即通过θ的正切值来进行判定,θ为连接原点与荷载-挠度曲线上任意点的直线与横坐标的夹角,θ的取值方法见图5。试件在受弯过程中其刚度因试件的开裂而有所变化,基于该思想,判定试件在开裂前tanθ稳定在一定值,当试件出现开裂必将反映在θ的正切值上。图6为SS-1试件初裂点的确定,在加载前期θ的正切值有跳动但稳定在一定范围,此时混凝土未出现开裂。随着荷载的增加,试件开裂,反映在θ的正切值上的A点即为初裂点,通过该方法求得初裂点下跨中挠度在0.031~0.046mm。

抗折初裂强度fcr用如下公式计算:

式中:fcr为纤维混凝土的抗折初裂强度,MPa;Fcr为纤维混凝土的初裂荷载,N;L为试验梁支座之间的跨距,mm。

各试件的各项性能试验结果见表3。计算表明,随着纤维掺量的增加,抗折初裂强度逐渐增加,但对于LS-SFRC试件,在纤维掺量大于2%时,初裂强度不再增长。同体积掺量下,SS-SFRC试件的抗折初裂强度略高于LS-SFRC试件。

2.4 等效弯曲强度

等效弯曲强度是衡量SFRC弯曲韧性的一个重要指标,该指标的主要优点是计算简单、不需要考虑初裂点位置,同时不稳定曲线段的面积因其相对于跨中挠度为L/150时的曲线面积较小而对等效弯曲强度影响也不大,等效弯曲强度计算公式如下:

式中:fe为等效弯曲强度,MPa;Ωk为跨中挠度为L/150时荷载-挠度曲线下的面积,N·mm;δk为跨中挠度为L/150时的挠度值,mm。

作为SFRC弯曲韧性的评价指标还有弯曲韧度比Re,其计算公式为Re=fe/fcr。

表3和图7给出了各试件等效弯曲强度和弯曲韧度比。等效弯曲强度与试件的耗能能力有紧密联系,试件的耗能大小可以通过荷载-挠度曲线下的面积来进行衡量,LS-SFRC试件和SS-SFRC试件的荷载-挠度曲线对比见图8,其中2%和3%纤维掺量下的荷载-挠度曲线分别向右平移了2mm和4mm,三种掺量下LS-SFRC试件的极限荷载均大于SS-SFRC试件的极限荷载,荷载-挠度曲线也更加饱满,说明其耗能能力明显高于SS-SFRC试件。例如,当体积掺量分别为1%、2%、3%,在跨中挠度为2mm时,LS-SFRC试件的耗能能力较SS-SFRC分别提高了158.1%、197.9%和107%,且LS-SFRC试件的弯曲韧度比均大于1,而SS-SFRC试件的弯曲韧度比均小于1,即钢纤维长径比越大,钢纤维混凝土的韧性越好。

值得注意的是,对于LS-SFRC试件,在纤维掺量为3%时,其等效弯曲强度出现了较2%降低的现象,而SS-SFRC试件却没有出现这种降低现象。这主要是由于钢纤维混凝土以下两个特点造成的:①增加纤维掺量后,混凝土内部的薄弱层也随之增加;②混凝土对不同纤维的锚固力是不同的。

2.5 弯曲韧性指数

弯曲韧性指标衡量的是试件的耗能能力,是弯曲韧性中重要的参数指标。本文采用CECS 13:2009对弯曲韧性指数I5、I10、I20的定义,计算方法如下:

式中:δ为初裂点对应的跨中挠度,mm;Ωδ、Ω3δ、Ω5.5δ、Ω10.5δ分别为跨中挠度为δ、3.0δ、5.5δ和10.5δ时荷载-挠度曲线下的面积,N·mm,即图5中OAB、OACD、OAEF和OAGH包围的面积。

试验得到的各弯曲韧性指标见表3和图9。

对于理想弹塑性材料,在初裂点后荷载不会增长,其I5、I10、I20分别等于5、10、20。而从表3可知,对于LS-SFRC试件,其I5、I10、I20均大于5、10、20,这主要是因为其荷载-挠度曲线在初裂点后出现二次峰值。同时,随着纤维掺量的增加,各试件的弯曲韧性指标逐渐增加,表明增加纤维掺量是提高SFRC弯曲韧性的重要因素。对于SS-SFRC试件,在纤维体积掺量为1%时,荷载-挠度曲线存在明显的脆性,其弯曲韧性指数均小于理想弹塑性材料。针对此情况文献[6]指出:因软化段内荷载的变化无法真实反映,不能准确评价该试件的弯曲韧性指数。尽管软化段内试件的弯曲韧性指数有待商榷,但试验结果表明,对于I5、I10、I20,LS-SFRC试件的计算结果均大于SS-SFRC试件,表现出良好的弯曲韧性。

3 结论

(1)掺加钢纤维对混凝土的抗压强度有一定的影响,特别是当钢纤维长径比较小时,但纤维的掺入对混凝土抗压强度的影响很小。

(2)根据荷载-挠度曲线提出了一种确定初裂点的方法;抗折初裂强度随钢纤维体积掺量的增加逐渐增加,当纤维长径比较小时增幅更加明显。

(3)随着纤维掺量的增加,荷载-挠度曲线更加饱满,峰值荷载也随之增加;长径比越大荷载-挠度曲线越饱满,峰值荷载的增幅也越明显,但纤维体积掺量应控制在一定的范围,如本文中的LS-SFRC类试件,纤维掺量为3%时,其峰值荷载较纤维掺量为2%出现了降低。

超细纤维 篇6

关键词：超细纤维合成革,染色性能,提高

前言

天然皮革产品具有透水汽性能好、吸湿性能强等优点, 符合人们穿着的需要, 一直深受喜爱。但由于其资源有限, 所以开发性能优良的合成革是很有必要的。近年来国内外的研究表明, 超细纤维合成革可以作为目前替代天然皮革最理想的材料[1 - 2]。

相对于发达国家而言, 我国的超细纤维合成革发展较晚, 很多相关产品还处于开发探索阶段, 但是其发展很快。目前, 我国超细纤维合成革主要分为定岛型超细纤维合成革和不定岛型超细纤维合成革2 大类, 其中以不定岛型超细纤维合成革为主[3 - 4]。超细纤维合成革在体育用品、劳保、制鞋、箱包、家具和服装等方面都有广泛的应用, 随着该行业的不断发展, 它的应用领域也在不断扩大[5]。

超细纤维合成革在外观与性能上与天然皮革十分相似, 物理机械性能等方面甚至都优于天然皮革, 但超细纤维基布上的亲水基团很少, 与蛋白质纤维相比, 仅占其10% 左右[6 - 7], 其染色性能与天然皮革仍然存在很大的差距。本文分别从染料种类、染色条件、超细纤维合成革基布改性和添加相关染色助剂4 个方面, 概述了提高超细纤维合成革染色性能的研究现状。

1 超细纤维合成革基布的结构特点与染色性能

超细纤维聚氨酯合成革是指用海岛纤维制成的非织造布为底基, 经聚氨酯树脂浸渍, 再经减量 ( 苯减量或碱减量) 后形成纤度低于0. 44dtex以下的超细纤维。通过干法聚氨酯面层或染色整理等工艺制成的具有类似天然真皮结构的高档合成革[2]。

用超细纤维模拟胶原原纤维的结构, 用超细纤维的三维无纺结构模拟皮革的胶原纤维编织形态, 使制得的合成革仿天然皮革效果良好[8 - 9]。我国超细纤维合成革就是以聚酰胺超细纤维为基体层、聚氨酯为弹性体复合制成的类似于天然皮革的合成革, 其聚酰胺超细纤维具有与天然皮革蛋白质胶原纤维相似的结构, 并结合了高耐久性PU透湿聚氨酯树脂作表层。因此, 超细纤维合成革属于潜力巨大的新型领域, 具有很好的发展前景[10 - 13]。

聚酰胺超细纤维的组成和结构比较简单, 仅在分子链末端含有羧基和氨基, 分子链中间存在大量的碳链和酰胺键, 但不含侧链, 所以聚酰胺超细纤维含有的活性基团很少。染色时主要依靠染料自身的沉积作用物理结合使纤维上色, 故绝大多数染料难于上染, 且染色后的产品色牢度差, 满足不了实际需求; 而且超细纤维极细, 比表面积很大, 染色时消耗染料的量大[14]。另外, 超细纤维合成革作为一种复合材料, 聚酰胺超细纤维和聚氨酯的染色性能会存在一定的差异, 这也会增加超细纤维合成革染色的难度, 影响其染色性能。所以提高超细纤维合成革的染色性能是很有必要的。

基于超细纤维合成革基布特殊的结构特点, 就决定了它具有接近天然皮革的物理化学性能, 且在诸多方面都优于天然皮革, 使用超细纤维合成革可以有效地提高产品的档次, 因此, 它在很多行业都能够得到广泛的应用。

2 超细纤维合成革染色所用染料

不同种类的染料对超细纤维合成革会产生不同的染色效果, 工业生产中选择染料需要考虑所用染料的污染问题、价格问题以及染料的渗透性和结合性等。能够用于超细纤维合成革染色的染料有很多种, 包括酸性染料、中性染料、分散染料、金属络合染料和活性染料等。

酸性染料色谱齐全、色泽鲜艳、渗透性好, 且使用方便, 但其抗水性较差, 不耐水洗, 特别是耐碱洗坚牢度差[15]。中性染料的解度高、匀染性好、色牢度较高, 其染色工艺简单, 适合于染深色, 可作为基布染色的主要染料品种[16]。分散染料的疏水性强, 水溶性小, 结构中没有水溶性基团但含有很多极性较大的基团, 如—NO2、—NH2、—CN、—OH等, 其染色速率因染料品种不同会有较大差别。金属络合染料价格比较昂贵, 主要用于染中等色调和浅色调, 在中性或弱酸性条件下染色良好, 染色均匀, 坚牢度好, 但欧盟已经禁止使用含铬的金属络合染料。活性染料价格比较高, 染色p H高, 染料的上染率不高, 超细纤维合成革需要后续加工, 而这些加工材料不适宜在高的p H条件下使用, 因此活性染料会受到限制[17]。

马兴元等人[16]通过对比分析了酸性染料、分散染料、中性染料和活性染料等各类常用染料对超细纤维合成革基布染色性能的影响。试验结果表明: 在聚酰胺超细纤维合成革的染色中, 中性染料染色的综合性能最好, 可以作为最主要的染料品种; 而酸性染料的综合性能较中性染料差, 但可以作为辅助染料, 以降低染料成本。

李戎等人[18]选用HDSET系列的中性染料, 研究了超细锦纶PU合成革的染色性能, 考察了该系列染料染色处理后产品的染色牢度、K/S值及上染速率等。试验结果显示: 在60 ~100℃ 之间, 其染料上染速率提高较快; 100 ~ 110℃ 之间变得平缓; 而达到110℃ 保温时提高不再明显; 染色后其产品的染色性能得到了很大的提高。

罗晓民等人[19]通过对染料的筛选, 研究了定岛型超细纤维合成革基布的染色性能。试验结果表明: 酸性和弱酸性染料对定岛型超细纤维合成革的匀染性、结合性及染深性良好; 分散染料则对聚氨酯的染色性能较好, 将其与酸性染料或其它染料配伍使用, 可以达到更好的着色效果和匀染效果。

S. M. Burkinshawa等人[20]研究了不同酸性染料和还原性染料对超细锦纶染色性能的影响。试验结果表明:对超细锦纶进行染色处理, 酸性染料的使用量较大, 且染色效果不佳; 而还原性染料染色后其颜色强度较高、耐水性性能较好、耐摩擦牢度也较强, 可以在一定程度上提高超细锦纶的染色性能。

3 超细纤维合成革的染色条件

染色条件不同对超细纤维合成革的染色性能会有很大影响, 每种染料都有其最适的染色温度、染色p H及染色时间等条件, 不同的染色效果需要控制不同的染色条件, 所以根据实际需要选择最合适的染色条件是至关重要的。

常梅等人[21]采用中性染料对超细锦纶PU合成革进行染色, 研究了染色温度、时间和p H等染色条件对其染色性能的影响。试验结果表明: 该染色的最佳工艺为浴比1∶20, 染浴p H值4, 染色温度90℃ , 时间80min, 染料浓度4% ~ 6% , 匀染剂用量1. 0g/L。在此染色条件下, 超细锦纶PU合成革的上染速率较快, 染色性能最好。

吕爱丽等人[22]选用Erionyl染料的三原色, 分别在3 种不同的染色条件下, 对束状超细纤维PU合成革的染色性能进行了研究。试验结果表明:在98℃ 下染色60min, 其染色牢度较好, 但上染率、K/S值和透染性较差;在65℃ 下染色5min、75℃ 和85℃ 下染色10min、98℃ 下染色60min, 其色牢度、K/S值、上染率和透染性都最好;而在高温高压下染色60min, 其染色牢度最差, 但上染率、透染性和K/S值较好。

郭生伟等人[23]采用酸性染料对海岛型锦纶超细纤维PU合成革进行染色处理, 研究了相关染色条件对其染色性能的影响。试验结果表明: 上染浅色和深色时染料用量分别为2%~ 4% 和4% ~ 6% , 匀染剂用量0. 5g /L, 浴比1∶15 ~ 1 ∶20, 染色p H值4 ~ 5, 染色温度98℃ 及染色时间60min可作为最佳的染色工艺, 该条件下染色后合成革产品的各项染色性能都较好。

4超细纤维合成革的改性

基于超细纤维合成革的特殊结构与性能特点, 国内外研究者已经对超细纤维合成革作了很多改性研究, 以增加超细纤维合成革基布的活性基团, 从而提高其染色性能。目前, 其相关研究主要从聚酰胺超细纤维和聚氨酯弹性体2 个方面着手改性。

4. 1 聚酰胺超细纤维的改性

聚酰胺超细纤维作为超细纤维合成革基布的基体层, 其性能对基布的性能有决定性作用, 所以提高超细纤维合成革的染色性能, 研究聚酰胺超细纤维的改性是必不可少的部分。

马兴元等人[24]采用1398 蛋白酶对聚酰胺超细纤维合成革基布进行了水解改性, 优化出改性的最佳条件, 并研究了改性后基布的染色性能等。试验结果表明: 1398 蛋白酶用量0. 5% , 改性时间2h和p H值7. 5 可作为改性处理的最佳工艺; 改性处理后超细纤维表面的部分酰胺键水解, 暴露出大量亲水性基团, 能够有效地改善基布的染色性能。

罗晓民等人[25]研究了铝单宁交联改性超细纤维合成革基布的染色性能, 优化出最佳的改性工艺为: 预处理时间60min, 甲酸用量3% , 铝单宁用量6% , 交联温度50℃ , 交联p H值6。试验结果表明: 改性后基布的染色性能得到了提高, 且没有降低其力学性能。

任龙芳等人[26]研究了端羟基超支化聚合物改性超细纤维合成革基布的染色性能, 优化出端羟基超支化聚合物的最佳用量。试验结果显示: 基布中加入端羟基超支化聚合物对染料有固定作用, 且能在一定程度上提高超细纤维合成革的染色性能。

Longfang Ren等人[27 - 28]采用端氨基超支化聚合物对超细纤维合成革进行改性研究, 通过单因素试验确定了改性的最佳工艺, 并对其改性产物的染色性能进行研究。试验结果表明:将端氨基超支化聚合物接枝改性到超细纤维合成革基布上, 增加了基布表面的活性基团, 提高了基布染色时的上染率和色牢度, 有效地改善了超细纤维合成革基布的染色性能。

4. 2 聚氨酯弹性体的改性

为了提高超细纤维合成革的染色性能, 除了在聚酰胺超细纤维方面的改性研究之外, 国内外对聚氨酯成分也进行了一系列的相关研究。

张卫东[29]通过提高超细纤维合成革所用聚氨酯树脂的亲水性, 来提高其染色性能。试验结果表明: 在一定程度上提高聚氨酯树脂的亲水性, 能够提高超细纤维合成革的染色速率和染料的上染量, 但若是亲水性过高, 会使其耐水解性及产品的成膜性能下降; 此外, 针对超细纤维合成革基本纤维材料的特性, 在聚氨酯的分子链段引入叔胺基基团, 该基团容易与酸性染料结合, 进而能够提高超细纤维合成革酸性染料染色时的上染率。

Hashimoto Kazuo[30]将明胶加入到聚氨酯树脂中, 稀释搅拌将明胶均匀分散于树脂中, 增加了树脂的亲水性, 从而制得了能够提高超细纤维合成革染色性能的聚氨酯材料。

Gugliuzza A等人[31]以乙二醇为原料, 开发了一种新型的亲水性聚氨酯薄膜及涂层, 并用作超细纤维合成革的面层, 所制得的超细纤维合成革的染色性能, 可以得到很大提高。

Ishikawa Haruo等人[32]将天然皮革粉屑或者动物毛屑加入到聚氨酯树脂中, 成膜后浸入含有动物蛋白酶的溶液中, 由于蛋白酶对皮革粉屑和动物毛屑有水解作用, 所以形成的涂层具有特殊的微孔结构, 该聚氨酯树脂结构也能够使所制得的超细纤维合成革的染色性能良好。

5 超细纤维合成革染色添加助剂

在染色过程中加入助剂, 是提高超细纤维合成革染色性能的重要途径, 所以染色助剂越来越受到人们重视。在染浴中, 助剂是一种良好的分散剂和增溶剂, 还是一种匀染剂和缓染剂, 它在纤维表面可以起到增进移染、增深和加快上染的作用, 在纤维内部则可以提高染料的上染率和牢度, 甚至使原来不能上染的染料也可以上染和固着在纤维中。染色助剂在染色过程中不仅起到辅助作用, 有些助剂还参与染料与纤维的结合, 是染料染色的重要因素之一[15]。

白刚等人[33]针对超细纤维合成革深染性差的问题, 研究了苯甲醇助剂对超细纤维合成革染色性能的影响。试验结果表明: 加入苯甲醇能使中性染料对超细纤维合成革的上染速率和扩散速率加快, 半染时间缩短, 平衡吸附量增大。苯甲醇对染料有增溶作用, 对纤维有增塑作用, 促进了染料分子向纤维内部的扩散, 在中性染料染浴中加入苯甲醇, 可在纤维表面形成溶剂层, 提高染料在纤维内外的浓度梯度。

黄玲等人[34]研究了超细PA6 /PU合成革酸性染料染色过程中, 加入了壳聚糖与乙二醛的交联体系对超细纤维合成革染色性能的影响, 通过对ΔE、摩擦牢度、皂洗牢度等参数的检测分析发现: 壳聚糖与乙二醛的交联体系能改善超细PA6 /PU合成革酸性染料染色的染色性能, 并对其有较好的增深固色效果。

马兴元等人[35]通过筛选染料、确定染色温度, 研究了固色剂与匀染剂对聚酰胺超细纤维合成革染色性能的影响。试验结果表明: 固色剂MCF和PA可以提高其上色率和湿擦牢度, 匀染剂可以提高染色的均匀性, 但会降低其湿擦牢度。

潘笑娟等人[36]探讨了固色剂对超细PA/PU合成革染色性能的影响。试验结果表明: 固色剂能提高含磺酸基团的酸性或弱酸性染料的固色率;在染浴中加适当的缓染剂或匀染剂, 可以有效地提高染料的上染率。

张磊等人[37]选用聚乙二醇和环氧氯丙烷为原料, 合成了阴离子型匀染剂TP - 1, 将其应用于酸性染料超细锦纶织物染色中, 考察了其染色性能。试验结果表明: 在超细锦纶织物的染色中, 加入一定的匀染剂TP - 1, 可以获得较为理想的染色效果。

6 结束语

超细纤维 篇7

水性聚氨酯超细纤维合成革是由超细纤维底基和水性聚氨酯树脂复合制成的合成革,其微观结构和性能类似于天然皮革[1,2],其厚度、色彩、花样、质感等比天然皮革更为均匀,其力学强度、耐酸碱、耐折、耐水解、透水汽等性能可以通过制造工艺中对底基及表面涂层的特性控制来进行调节[3,4,5,6,7]。水性聚氨酯超细纤维合成革的生产工艺较天然皮革的生产工艺更为简单、可控,较溶剂型聚氨酯合成革在生产成本、生态、环保等方面有较大优势[8]。目前水性PU超细纤维合成革作为制鞋帮面材料在制鞋厂的接受程度较低,应用甚少。究其原因,是鞋厂对新材料的性能了解不够,没有对水性PU超细纤维合成革作为帮面材料的制鞋工艺进行开发。如果有成熟的生产工艺,且能保证所生产的成鞋质量能达到标准或厂家的要求,结合以上提到的水性PU超细纤维合成革的性能、环保上的优势,可以预见,其在制鞋工艺上的应用前景十分广阔。

水性PU超细纤维合成革作为帮面材料,在生产工艺过程中最值得关注的就是粘合性能,如何达到工艺要求的粘合强度,并在穿着过程中保持一定的剥离强度,不出现开胶现象。粘合工艺的工艺重点是半成品帮面和鞋底配双、帮面和大底刷胶处理、烘箱烘干活化、帮底的粘合、贴底、压底、补胶、成鞋配双、冷冻定型等。粘合工艺是产品质量生产控制的重点,本论文即着重考察水性PU超细纤维合成革的帮底粘合工艺。

本文以水性PU超细纤维合成革作为帮面材料,橡胶作为鞋底材料,水性胶水作为粘合剂,首先初步建立了一套冷粘工艺流程,再通过实验进一步优化该工艺的各项参数,最后得到最佳工艺条件。

2 实验部分

2.1 主要试验材料及仪器

2.1.1 主要试验材料

水性PU超细纤维合成革由峰安皮业股份有限公司提供;911DE PU处理剂,南宝树脂;RFE固化剂,拜耳;大底处理剂1016A(G),南宝树脂;水性PU胶NP-585,南宝树脂;固化剂c L-80,南宝树脂。

2.1.2 主要试验仪器

GT-7024-A2恒温恒湿机,高铁检测仪器有限公司;T214电子天平,北京赛多利斯仪器系统有限公司;GT-AI7000-S拉力机,高铁检测仪器有限公司;HY-832烘箱,恒宇仪器股份有限公司;150游标卡尺,上海巨龙量具有限公司。

2.2 实验方法

2.2.1 水性PU超细纤维合成革帮面/橡胶鞋底/水性胶水制鞋过程中帮面与鞋底粘合工艺流程的制定

综合文献资料[9,10]、作者经验和制鞋厂家、原料厂商及制鞋一线专家的建议,初步建立一套水性PU超细纤维合成革帮面/橡胶鞋底/水性胶水制鞋帮面与鞋底粘合工艺流程。再通过实验进一步优化该工艺的各项参数,最后得到最佳工艺条件。

2.2.2 粘合强度试样的制备

将橡胶片和水性PU合成革裁成20 cm×20cm的试片;橡胶片用40目砂纸打磨,去掉光滑表面;根据实验设计,按比例在水性胶水NP-585中加入硬化剂c L-80,用搅拌器搅拌10 min,混合均匀,混合后胶水应在4小时内使用;分别在水性PU合成革表面和打磨好的橡胶表面用刷子刷上配制好的水性胶水。胶水的刷涂注意胶水层应均匀且越薄越好,不可有积胶;将涂好胶水的橡胶片和PU合成革按照实验设计的条件分别放置于一定温度的烘箱中干燥一定时间;取出橡胶片和合成革,将二者粘合,用10 N重物压3 h;3 h后取出粘合好的样品,在(23±2)℃,相对湿度(50±5)%条件下放置24 h后可进行粘合强度的测试。

2.2.3 粘合强度测试方法

在粘合好的样片上裁取10 mm×100 mm的试样三片,注意裁下来的试样都是粘合完全,粘合层无空鼓;测试试样宽度,用游标卡尺测量5点,计算平均值,精确到1 mm;用钳子对粘合处理后的试样进行剥离,使PU革与橡胶片一端分开至70 mm,将分开的两端分别夹在拉力试验机的夹具上,以(100±20)mm/min的速度进行剥离,记录试样剥离力的峰谷值平均值。用以下公式计算粘合强度。

式中:R———粘合强度,N/cm;

F———剥离力峰谷值平均值,N;

A———平均宽度,cm。

2.2.4 对粘合工艺过程中影响因素分析的正交实验设计

按2.2.1所述的实验方法,选取涂胶后水性PU合成革烘干的温度A、时间B、涂胶后橡胶片烘干的温度C、时间D和水性胶水中加入硬化剂的比例E共5种影响因素,不考虑交互作用,对粘合后合成革与橡胶鞋底的剥离强度进行正交试验分析。选用5水平6因素正交表L25(56)来安排正交试验。正交实验各因素的水平和取值如表1所示。

3 实验结果与讨论

3.1 工艺流程的建立

3.1.1 帮面材料选择

本论文研究对象水性聚氨酯超细纤维合成革作为制鞋帮面材料。

3.1.2 鞋底材料的选择

该工艺选择了橡胶鞋底作为考察对象。橡胶是当代制鞋工艺中十分常见的鞋底材料,我们选择橡胶鞋底作为研究对象,有其实用性,实验方法的建立和工艺参数的确定也可作为其他材料鞋底工艺的参考和借鉴。

3.1.3胶水的选择

水性胶水以其优秀的环保性能[11],更为适合现代的生产,本工艺中选用了水性PU胶水。水性PU胶水应用在制鞋工业中,优点在于:可以减少工厂基础设施的火灾、爆炸;净化工作环境,使员工最低限度地暴露于溶剂环境之中,降低职业病的发生;降低或减少废气排放,減少空气污染,降低企业在车间的通风设施投资,减少相关法律方面的问題。水性PU胶水已经在许多大厂应用,也是今后全面推广的一个方向。

3.1.4流程的确定

运动鞋的帮底装配工艺主要就是胶粘压合工艺。根据经验,制定的水性PU超细纤维合成革帮面/橡胶鞋底/水性胶水制鞋过程中帮面与鞋底粘合工艺流程包括:定点画线→配双检验→帮面粘合处打粗→鞋面及大底药水处理→鞋面刷水性胶→大底刷水性胶→贴底→压底→补胶→压胶→后配双→冷冻箱。各流程的详细说明及注意事项如表2所示。

该工艺流程已在制鞋生产厂家的生产线上运行,证明其可行性。但在运行的过程中也发现了一些问题,比如粘合强度不够,脱胶等,需要通过实验对工艺参数做进一步的细化。我们发现要加强控制的参数包括水性胶水和硬化剂的配比、刷胶后鞋底和合成革胶水烘干所需的温度和时间。这几项是否控制得好,直接影响粘合质量。水性胶水与硬化剂的配比厂家的建议是3%~6%,但在使用过程中发现在这一范围内胶水的性能差异还是比较大的,需要更为精确的配比。刷胶后鞋底与帮面需要烘箱加热,对胶膜进行干燥活化,才能达到良好的粘结效果。在生产线上干燥时间温度的控制主要是看干燥后的胶膜用手指触摸要感觉“不湿”但又有粘性(“指触干”),对干燥时间和温度的控制常常是主观和经验性的,所以需要对温度、时间两个参数进行确认。

为了更为精确的制定工艺参数,我们设计了水性PU超细纤维合成革与橡胶鞋底的粘合试验(见2.2.2、2.2.3),采用正交试验的方法筛选最佳的工艺参数(2.2.4),进一步优化该工艺流程。

3.2 正交实验结果分析

根据2.2.4正交试验设计,用25个不同组合的工艺条件开展实验,测试所的试样的粘合强度,结果如表3所示。

由表3可知,对水性PU超纤合成革与橡胶鞋底的粘合强度影响因素的主次排序为:E>B>C>D>A,即水性胶水中硬化剂的比例>革面刷胶后合成革干燥所需的时间>涂胶后橡胶片烘干温度>涂胶后橡胶片烘干的时间>涂胶后水性PU合成革烘干的温度。

最优水平组合为A3B4C3D3E3:水性PU胶水NP-585中加入其质量比4%的固化剂CL-80,搅拌10 min,待均匀后使用;刷胶后合成革放置于60℃的烘箱内加热4.5 min,而刷胶后的橡胶鞋底放置于55℃的烘箱内干燥4 min,待胶层干燥后取出,再进行帮面水性PU合成革与橡胶鞋底的贴合。

正交结果分析得到各因素对水性PU合成革与橡胶鞋底粘合强度影响的效应曲线如图1至图3所示。

由图1、图2可知,水性PU合成革帮面和橡胶鞋底刷胶后、粘合前烘干的温度和时间对粘合强度有影响。鞋底和帮面革刷胶后在烘箱内加热一定时间的目的是促使胶水中溶剂的挥发,形成粘合作用的胶层。水性胶溶剂为水,水本身不具有粘性,它的存在影响粘合强度。加热可以加速水的挥发。溶剂挥发后,在被粘物表面形成胶膜,加热促使分子活化,分子间交联能力加大,使粘合剂的粘性增加,扩散作用加强,从而提高粘合能力。对于不同粘合剂,其活化温度范围不同,因此烘干条件也不相同。同时,加热在一定程度上软化被粘物———帮面合成革和橡胶鞋底,降低其弹性,增加可塑性,使帮底粘合容易操作。胶膜烘干的温度和时间应该控制在一定范围内,温度过低不利于溶剂的挥发,必须延长烘干的时间;温度过高,表层溶剂挥发过快,形成结晶或交联,反而不利于底层溶剂的挥发,最终影响粘合强度。

图1胶水烘干温度对粘合强度的影响Fig.1 Effect of glue drying temperature on bonding strength

图2胶水烘干时间对粘合强度的影响Fig.2 Effect of glue drying time on bonding strength

图3硬化剂比例对粘合强度的影响曲线Fig.3 Effect of curing agent content on bonding strength

图3反映了水性PU胶水NP-585中加入固化剂CL-80的质量百分比对最终帮底粘合强度的影响。随着硬化剂量的增加,粘合强度升高,但当硬化剂添加量超过4%后,粘合强度反而有较为明显的下降。这正是硬化剂与胶粘剂发生交联反应,改变改变了胶黏剂的分子结构,从而改变其粘合强度的反映。硬化剂用量太少时,胶粘剂分子之间的交联反应程度低,分子间内聚力小,因而粘合强度低;但硬化剂用量过大,胶黏粘分子之间产生过度交联,胶粘剂呈刚性状态,在外界应力作用下反而容易被破坏,粘合强度也不好。因此,硬化剂的用量必须严格控制。PU胶水使用的硬化剂为以异氰酸酯为主要化学成分的,其活性基团易与水反应,使用时要注意空气中的水汽会消耗掉一部分异氰酸酯,所以潮湿天气可适当增加硬化剂用量,使用后的硬化剂及时旋紧瓶盖,以免水分进入影响效果。

3.3 正交试验的验证试验

按照上述3.2正交试验优化所得的最佳粘合工艺方案,按2.2.2的方法制备粘合样品,再按2.2.3的方法测试粘合强度。上述试验进行5次,粘合平均强度结果为:

平均粘合强度=(39.6+41.1+40.3+40.5+39.8)/5=40.3(N/cm)

结果表明在该最优正交试验条件下所得试样的粘合强度结果令人满意,符合行业标准HG/T2017-2011《普通运动鞋》中对鞋底围条与鞋帮的粘合强度的要求(≥2.0 N/mm)[12]且工艺重复性良好。

4 结论

水性聚氨酯超细纤维合成革作为一种新型、优质的合成革材料,在制鞋厂的接受程度较低,应用甚少。为了其在制鞋工业推广,本文建立了一套水性聚氨酯超细纤维合成革帮面/橡胶鞋底/水性胶水粘合工艺。工艺选取水性聚氨酯超细纤维合成革作为帮面材料,橡胶鞋底作为大底材料,水性PU胶水为胶粘剂,建立了一套水性聚氨酯超细纤维合成革帮面/橡胶鞋底/水性胶水粘合工艺,并通过正交试验对工艺中的重要参数进行优化。最佳工艺参数为:水性PU胶水NP-585中加入固化剂CL-80的量为4%,合成革粘合前胶膜的烘干条件为60℃、4.5 min,橡胶鞋粘合前胶膜的烘干条件为55℃、4 min。所建立的粘合工艺和常见的合成革/橡胶鞋底/溶剂型胶水粘合工艺比较,所用材料更为安全、环保,对生产线要求不高,其产品的帮底粘合强度符合国家标准要求。工艺的制定方法和工艺本身均可以为制鞋厂所借鉴。

摘要：论文建立了一套水性聚氨酯超细纤维合成革帮面材料/橡胶鞋底/水性胶水制鞋帮底粘合工艺流程,再通过正交试验进一步优化该工艺的各项参数,最后得到最佳工艺条件。所建立的粘合工艺和常见的合成革帮面/橡胶鞋底/溶剂型胶水粘合工艺比较,所用材料更为安全、环保,对生产线要求不高,其产品的帮底粘合强度符合国家标准要求。工艺的制定方法和工艺本身均可以为制鞋厂所借鉴。

关键词：水性聚氨酯,超细纤维合成革,制鞋工艺

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超细纤维 篇8

超细纤维合成革在结构与性能上酷似真皮,它的主要优势和特点是:(1)束状超细纤维的形成及连续的网状聚氨酯结构,使它具有部分接近天然皮革的结构与手感;(2)物理化学性能优异,在机械强度、耐水、耐油、耐候性等方面,均优于天然皮革,特别适合在恶劣环境和高强度、高湿度、大运动量条件下使用;(3)加工手段多样,花色品种繁多;(4)革体均一无部位差,在厚薄上可调整自如,适应多种产品的需要,适合大规模连续化工业生产,它的使用能有效提高产品的档次和附加值,因而在军工、劳保、制鞋、箱包、家具、服装以及运动器材等行业得到了广泛的应用[1,2]。

但其在性能及品位的再现化方面与天然皮革仍有一定差距,其中最突出的缺点就是超细纤维合成革的透水汽性较天然皮革差,透水汽性能不仅与水蒸汽的分压力差有关,亲水性基团的存在及其运动频率的大小,也会对水分子在皮革中的扩散和传递有很大影响[3],据资料显示[4]:天然皮革透水汽在700mg/10cm2·24h左右,合成皮革的仅有200mg/10cm2·24h左右,这主要是由于超细纤维基布上的亲水基团很少,与蛋白质纤维相比,仅有其10%左右,超细纤维对水汽的传递速度自然就比天然皮革慢得多。天然皮革具有优越的透水汽性和除湿功能,可减少鞋内产生的异味,改善鞋内的微气候状况,使之具有穿着舒适性、符合人体的卫生要求,这也是天然皮革一直深受人们喜爱的原因之一。舒适性(亲水、吸汗、弹性、透气、透湿、保暖)是中高档鞋的最基本要求,作为鞋材,必须具有良好的透水汽性,以保证穿着过程中脚上的汗水得以均匀散发,所以改善超细纤维合成革的透水汽性能,是提高其使用性能及档次的重要途径[5]。

超细纤维合成革基布占合成革的主要部分,故基布的透水汽性从本质上决定了合成革的透水汽性能,进而决定了合成革的使用性能,超细纤维合成革制造中所使用的聚氨酯树脂及超细纤维非织造布的性能,对超细纤维合成革的性能有着重要影响。本文介绍了2组分的分类及相关性质,并分别从超细纤维合成革的重要组分聚氨酯树脂的改性及超细纤维合成革基布的改性2方面,概述了改善超细纤维合成革透水汽性能的研究现状。

1 超细纤维合成革的组成

超细纤维合成革,是指用海岛纤维制成的非织造布为基底,经聚氨酯树脂浸渍,再经减量(苯减量或碱减量)后形成纤度低于0.44dtex以下的超细纤维。通过干法聚氨酯面层或染色整理等工艺制成的,具有类似天然真皮结构的高档合成革。

超细纤维合成革(简称超纤革)是超细纤维与聚氨酯(PU)弹性体的复合材料。从结构上一般分为2层:面层和基体层。面层一般为PU膜结构,基体层为超细纤维束三维编织结构,起到骨架和支撑作用,形成类似于真皮的结构。超细纤维具有近似胶原纤维的纤度与结构,因此在表面形态及力学性能方面具有相似特性。超细纤维在形态与组织结构上模拟天然皮革,三维编织使它达到“仿形”效果;纤维束之间为聚氨酯,它在革体中不是简单的填充,而是具有许多圆形的、针形的微孔,呈立体网状,形成微孔的通透结构,使革体具有一定的透气透湿性能及压缩弹性[6]。

1.1 聚氨酯树脂

聚氨酯(PU)树脂作为合成革生产中的重要化学品,国内现在基本采用溶剂型聚氨酯,按聚氨酯在超细纤维合成革中的用途、成膜方法及结构性能,可分为干法成膜树脂、干法粘结层及湿法成膜树脂3类。干法成膜树脂是合成革表面层的主要部分;干法粘结层树脂是用于黏合基材与面层涂膜的树脂。湿法成膜树脂主要用于基布加工中的浸渍工序。合成革生产中干法成膜树脂要求表面处理层表面光滑,耐磨性能优良,耐弯曲性好,耐溶剂性好。作为合成革用湿法聚氨酯,要具备以下基本性能[7]:(1)无色或浅色;(2)拉伸负荷较好,柔软性和弹性较好;(3)耐光、耐水解和耐溶剂好;(4)玻璃化温度低而软化点高,耐热和耐低温优异;(5)粘接性及与着色剂的混合性较好;(6)易形成微细孔。

湿法聚氨酯中硬段部分通常为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),所以根据多元醇原料的不同,基本可分为聚酯型、聚醚型、酯醚共聚型及聚碳酸酯型。聚酯型的特点是机械性能和加工性能好,耐油耐热性能好,但是耐水解性、耐低温型、耐酸碱稳定性较差,尤其在碱性环境和p H值小于5的酸性环境中会很快水解。聚醚性PU水解稳定性好,成膜柔软,透气性好,但机械性能较差,在甲苯中易膨胀,耐紫外线及耐候性也不好。共聚型则兼顾了两者的特定与性能,凝固成肌性好,成膜耐久性、耐低温、耐水解性能优良[6]。

1.2 超细纤维非织造布

超细纤维是一类单丝纤度极细小的化学纤维,世界各国对超细纤维的标准尚无规范定义,我国通常把单丝纤度<0.3dtex的纤维称为超细纤维。目前,应用于非织造布生产中的超细纤维主要有裂离型复合纤维、海岛型复合纤维及直纺型纤维。

目前在合成革领域中应用的超细纤维,主要是以溶解去除法生产的海岛型超细纤维(去“海”、留“岛”)。海岛纤维的岛组分一般采用聚酯(PET)或聚酰胺(PA);海组分可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)或改性聚酯等,海岛纤维按其纺丝技术可分为定岛型和不定岛性2类,目前,市场上流行的海岛型纤维中,岛的组分为聚酰胺,其中定岛型海的组分为可溶性聚酯,不定岛型海的组分一般为聚乙烯[8,9]。不定岛基布中纤维质量约为超细纤维合成革基布质量的50%~55%,而定岛型要高一些,达到60%~70%[6]。

超细PA/PU合成革是一种用超细聚酰胺纤维与聚氨酯经特殊工艺制成的合成革,其外观特征和内在结构特性均接近或达到真皮程度。由于这一材料中超细聚酰胺纤维具有与天然皮革蛋白质胶原纤维极其相似的结构,又结合以高耐久性PU透湿聚氨酯树脂表层,因此它具有高仿真性和耐久性[10,11,12,13]。聚酰胺大分子主链存在大量碳链和酰胺基,无侧链,仅在分子链的末端才具有羧基和氨基,在等电点时氨基全部以离子的形式存在,而羧基只是部分以离子的形式存在,由于大分子链上的酰胺基易发生酸解而导致酰胺键的断裂,使聚合度下降,所以锦纶对酸的作用比较敏感,表现为较不耐酸而较耐碱。

2 聚氨酯树脂的改性

聚氨酯树脂大部分性能都非常优越,但也存在着透水汽性差的缺陷,这也就影响了合成革穿着的舒适性和卫生性,所以人们试图通过各种方法来提高超细纤维合成革用聚氨酯树脂的透水汽性。针对合成革用的干法面层树脂和湿法成膜树脂性能要求不同,改善聚氨酯树脂透水汽性能的研究,主要分干法面层树脂的改性及湿法成膜树脂的改性2个方面。

2.1 干法面层聚氨酯树脂的改性

对干法面层树脂的改性主要是通过增加聚氨酯膜中的微孔,或在聚氨酯膜中添加填料、超细粉体及纳米材料等,以改善聚氨酯膜的透水汽性能。干法面层树脂的改性主要分为物理致孔改性、超细粉体改性以及纳米杂化改性3个方面。

2.1.1 物理致孔改性

在物理致孔改性方面,有人将含有高沸点的有机液滴的聚氨酯乳液浇铸成膜,干燥除去水分,再加热可除去有机液滴,形成微孔膜;另外还有人先将聚氨酯与相应的溶剂混合,用浇铸法制造成内部含有溶剂的具有理想厚度的膜,再用另一种聚氨酯的非溶剂对膜内的溶剂进行清洗,这种非溶剂与聚氨酯不相容而与聚氨酯的溶剂部分相容,清洗掉膜内的溶剂,从而形成微孔膜;再者,可以在聚合物内加入固体填料,制成薄膜,填料溶于水或其他溶剂,可用水或溶剂进行萃取,形成微孔膜,这就是萃取固体填料技术,人们还利用湿法涂层技术(水凝聚法),有选择地萃取球晶技术及机械打孔技术(如激光)等方法来形成微孔膜[14,15]。上述这些方法都是在聚氨酯薄膜中形成许多微孔,其孔径非常小,只能透过粒径约为0.4nm的水蒸气分子,这样人体内散发出的水蒸气就能有效地通过微孔向外扩散,从而达到改善聚氨酯树脂膜透水汽性的效果。

然而,微孔膜及涂层制作技术难度大、加工工艺复杂、使用溶剂价格昂贵,易造成环境污染;微孔形成后比表面积增大,容易吸尘。较晚开发的萃取固体填料技术可解决上述问题,但萃取时间长,且填料是否被全部萃取难以确定。国内外用发泡剂或致孔剂改善聚氨酯透湿性的相关文章较多,Lewin M[16]等人将聚氨酯薄膜首先浸入一定浓度的溴水中,膜吸附溴水后形成电荷转移络合物(CTC)。随后,将此CTC浸入氨水中,吸附的溴与氨水反应生成溴化铵和氮气,氮气外逸就形成了微孔结构。由此形成的膜水蒸气透过率有很大提高,并且力学性能下降很少。刘燕[17]等人采用正交试验的方法探讨了致孔剂Na HCO3、NH4HCO3和Ca CO3的用量和种类以及反应条件,对薄膜透湿性和力学性能的影响。此外,徐旭凡[18]等用纤维素来改善聚氨酯的防水透湿性,张韬琳[19]研究白木粉对聚氨酯膜结构和性能的影响,郝文涛[20]等人用环糊精作为透湿改性剂,以甲苯作为致孔剂,并添加少量的非离子表面活性剂OP-10,分别考察了3种化合物对聚氨酯合成革透湿性能的影响。

国外相关公司为提高聚氨酯膜的透水汽性,使用微孔膜技术及亲水性无孔膜技术开发出了一系列产品。日本公司Toray[13]开发的Entrant GⅡ使用亲水膜和微孔膜结合的复合膜,将2种聚氨酯材料复合,内层聚氨酯膜含微孔和超微孔(<0.5μm)。利用其类似于“芯吸”作用,抽吸皮肤上的水分,扩散到外层,再排放到空气中,提高排汗作用。微孔薄膜及涂层虽然具有高透湿的优点,但存在着回弹性差、机械稳定性低、耐磨性差及加工工艺复杂、生产成本高等不足,所以目前应用最多的是亲水性或微孔、亲水复合型聚氨酯薄膜及涂层材料。

2.1.2 超细粉体改性

超细粉体技术是20世纪60年代末70年代初随着现代科学技术的发展而发展起来的。目前,用超细粉体材料改善聚氨酯合成革透水汽性的研究报道比较多,比如用超细羊毛粉体[21]、超细羽绒粉体[22]及超细蚕丝粉体[23]对聚氨酯膜进行改性,均已取得较好效果。其中刘欣[22]等人认为,超细羽绒粉体对聚氨酯膜透水汽性的改善作用主要来自以下3个方面:其一,PU膜本身的孔隙可以形成一定的透湿气性;其二,超细羽绒粉体本身较强的透湿气性,因为超细羽绒粉体具有强大的表面张力和较多的表面亲水官能团,形成了水分子向外迁移的阶石。其三,超细羽绒粉体的加入在PU膜中造成了更大的孔隙,这些孔隙和羽绒粉体与PU之间的间隙,共同增加了水分子向外扩散的通道,增加了PU膜的透湿气性能。胡玉琴[23]等人将超细蚕丝粉体改性聚氨酯合成革后,合成革的透湿性明显改善,透湿量随着蚕丝粉体量的增加、透湿时间的延长而增大,且合成革的厚度对其透湿量也产生一定影响,它们之间呈现一定的三维曲面关系,但超细粉体的加入会降低聚氨酯薄膜的力学性能。邓春雨[24]等人用超细羊毛粉体和Ti O2复合改性聚氨酯的方法制成了聚氨酯干法膜。探讨了粉体的加入对干法膜力学、透湿、吸湿、防水等性能的影响。

2.1.3 纳米杂化改性

范浩军[25]等人采用原位有机-无机杂化技术将Ti O2/Si O2颗粒引入到合成革用聚氨酯中,并对杂化聚氨酯膜的截面形态、透水汽性、孔径分布和比表面积进行了检测。结果表明:当Ti O2/Si O2的含量适中时,原位生成的Ti O2/Si O2颗粒不仅在聚氨酯膜中分布均匀,且其粒径被控制在70~150nm间;由于有机聚氨酯和无机纳米Ti O2/Si O2颗粒间形成了相间空隙,因此聚氨酯膜的透气(氢气、氮气和氧气)、透水汽性随纳米Ti O2/Si O2含量的提高而逐渐增加。当Ti O2/Si O2的含量过高时,原位生成的Ti O2/Si O2颗粒属微米级且团聚明显,其阻透作用将导致聚氨酯膜透气、透水汽性能的降低。

2.2 湿法成膜聚氨酯树脂的改性

由于湿法成膜树脂在超细纤维合成革中的存在方式,主要是浸渍于无纺布中及基布的涂层中,树脂在凝固过程中本身会形成微孔,所以对该类用途树脂的改性,主要是通过化学改性增加聚氨酯树脂的亲水基团,从而达到改善聚氨酯树脂透水汽性的目的。对于增加聚氨酯树脂亲水基团的研究,国内外相关报道较多,Iskender Yilg9r[11]等人将PEO(聚氧乙烯)成功嵌入PU大分子链段,取得较好的力学性能和透水汽性能;Kuitian Tan[12]等人将PEG(聚乙二醇)接枝到PU膜的表面,得到透湿性较好的聚氨酯膜。Hao Mo jeong[26]等人通过提高共聚物组成中亲水性软段聚乙二醇和羧基的含量,来提高聚氨酯的透水汽性;而C P Chwang[27]等人则通过在主链上引入乙二醇、二乙二醇、二甲基二乙氧基硅烷等极性亲水基团,来增强分子链间的相互作用,迫使聚合物链采取伸展的构象,从而有利于提高聚氨酯的透水汽性;此外,Gugliuzza A[28]以聚乙二醇为原料,开发了一种新型的聚氨酯薄膜及涂层,通过调节亲水软段的比例及相对分子质量,它的水蒸气透过率与微孔材料可达到同一水平,从而可控制与皮肤接触的周围环境的湿热平衡。Spaans等人[29]利用异氰酸酯基与己二酸反应生成的二氧化碳使聚氨酯发泡,并用直径为150~350μm的氯化钠晶体在聚氨酯中形成大孔隙,通过表面活性剂的添加及超声波的使用以调节孔径,控制反应条件,可以得到一种含有由微孔交织成大孔隙的聚氨酯材料,这是一种物理与化学相结合的改性方法。

3 超细纤维合成革基布的改性

合成革基布名称来源于英文BASE,是基布、底布、半成品的意思。合成革基布通常指非织造布经过浸渍或涂层树脂后形成的纤维-树脂复合材料。基布必须再经过进一步加工如贴膜、印刷、压花、磨皮、染色等,才能成为成品。

由于影响皮革透水汽性因素的主次关系是:吸水率>厚度>密度>孔隙率,所以提高亲水性基团数量是提高超细纤维合成革基布透水汽性能的重要途径。

马兴元[30,31]等人采用1398蛋白酶对聚酰胺超细纤维合成革基布进行水解,对基布的手感、透水汽性、染色性能和物理机械性能进行了测试,研究认为,在适当的水解条件下,1398蛋白酶对基布的水解作用,可以更好地分散纤维束,增加聚酰胺超细纤维表面的亲水基团,从而提高超细纤维合成革基布的手感、透水汽性、染色性能和物理机械性能。他们还研究了硫酸水解、甲酸水解、三乙醇胺水解、胰酶水解等改性方法,对超细纤维合成革透水汽性能的影响。研究表明:甲酸水解可以使基布的透水汽性能提高27%;三乙醇胺水解可以使基布的透水汽性能提高31%;胰酶水解可以使基布的透水汽性能提高30%,这些处理对基布透水汽性的改善作用主要是靠聚酰胺纤维的适度水解实现的。这是由于聚酰胺纤维适度水解后会暴露出更多的—COOH、—NH2等亲水集团,从而达到提高基布透水汽性的目的。

强涛涛[32,33]等人研究了端基为亲水性基团(如羟基、羧基)的超支化聚合物,对超细纤维合成革基布卫生性能的改善情况,结果表明:超支化聚合物对合成革基布的透水汽性和吸湿性影响显著。当端羧基超支化聚合物用量为5%时,透水汽性和吸湿性最佳,分别为632.7mg/10cm2·24h和36.41mg/10cm2·24h,比空白分别提高了37.67%和32.34%;当端羟基超支化聚合物用量为10%时,合成革基布透水汽性和吸湿性达到最大,分别为553.4mg/10cm2·24h和51.3mg/10cm2·24h,比空白分别提高了33.6%和32.31%。

4 结束语