填料含量對(duì)皮邊油性能影響研究

程 巍

(山西省應(yīng)用化學(xué)研究所有限公司，山西 太原 030027)

引 言

皮邊油又稱為皮革邊油、封邊劑、邊緣整飾劑，主要用于皮革切邊或邊緣涂層，起修飾和美觀作用[1]。在皮帶和包具的制作過程中，由于皮革切割會(huì)形成側(cè)面毛邊，若直接使用既不美觀也易破損。為了達(dá)到美化外觀與保護(hù)皮革缺口，常用各種色彩的特制涂料進(jìn)行封邊處理。皮革封邊是一種用于遮蓋皮料切口與裸露邊角的傳統(tǒng)工藝，通過在皮具制品部件邊緣涂覆一層封邊涂料實(shí)現(xiàn)對(duì)皮制品的保護(hù)與裝飾，使用范圍覆蓋了整個(gè)皮革制品行業(yè)，如座椅、箱包、腰帶、皮衣、鞋靴、皮制保護(hù)套等。皮革水性封邊涂料成膜樹脂(皮邊油)以聚丙烯酸酯乳液為主，本文主要探討了聚丙烯酸酯皮邊油乳液中淀粉填料含量對(duì)其性能的影響。在其他合成路線和工藝條件一致的情況下，通過不斷改變淀粉的填充量，研究對(duì)皮邊油飽滿度、光澤度、抗熱黏連性能以及成膜后薄膜硬度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率等性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)過程

1.1 主要原料

水性丙烯酸樹脂、淀粉、消泡劑、流平劑、顏料色膏，廣州奧格新材料有限公司，工業(yè)品。

1.2 儀器設(shè)備

JA3003電子天平：上海菁海儀器有限公司；101AB-0電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海申光儀器儀表有限公司；攪拌分散機(jī)：金壇白塔新寶儀器有限公司；HT-6510D型邵氏硬度計(jì)：廣州蘭泰儀器公司；ETM304C型拉力試驗(yàn)機(jī):深圳萬測(cè)試驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 水性丙烯酸乳液的合成

先將單體、乳化劑、去離子水投入燒瓶中，室溫下高速分散制成均勻穩(wěn)定預(yù)乳液，備用。在裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管、恒壓滴液漏斗的四口燒瓶中，加入計(jì)量引發(fā)劑、緩沖劑、乳化劑、20%預(yù)乳液和去離子水，升溫至80 ℃，保溫0.5 h，獲得淡藍(lán)色外觀的種子乳液。升溫至85 ℃，開始緩慢滴加預(yù)乳液，整個(gè)滴加過程控制在3 h左右。滴加完畢后保溫一段時(shí)間，并補(bǔ)加適量叔丁基過氧化氫和雕白粉水溶液進(jìn)行后消除。反應(yīng)結(jié)束后，降溫至50 ℃以下，用氨水調(diào)節(jié)pH值為7～8，得到固含量為45%的一系列水性丙烯酸乳液。

1.4 皮邊油乳液的合成

將丙烯酸樹脂、淀粉、消泡劑、流平劑按照既定的比例稱重，并用電動(dòng)攪拌分散機(jī)進(jìn)行分散，攪拌過程中視黏度加適量去離子水，再加入所需顏料色膏攪拌均勻。

1.5 邊油涂膜的制備

將乳液倒入聚四氟乙烯材質(zhì)模具中，制成厚度為1 mm的薄膜，用于測(cè)試乳液聚合物的硬度、力學(xué)性能等性能。

1.6 測(cè)試與表征

1.6.1 飽滿度、光澤度測(cè)試

主要采用在對(duì)光環(huán)境下的觀察、撫拭等方式對(duì)邊油飽滿度、光澤度性能進(jìn)行表征。

1.6.2 抗熱黏連性能測(cè)試

將邊油乳液涂飾于皮革表面，待涂層干燥后，將皮革折疊、固定、擠壓，放入60 ℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中烘烤0.5 h后，從折疊處撕開，觀察涂層脫落情況。

1.6.3 硬度測(cè)試

采用邵氏硬度計(jì)按QB/T 2415-1998的5.5測(cè)試聚合物膜的硬度。

1.6.4 力學(xué)性能測(cè)試

采用拉力試驗(yàn)機(jī)按QB/T 2415-1998的5.6和5.7測(cè)試聚合物膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率等力學(xué)性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 填料含量對(duì)邊油光澤度、飽滿度的影響

本文選用自制水性丙烯酸樹脂，制備填料含量分別為30%、40%、50%、60%、70%的皮邊油乳液，探究淀粉含量對(duì)邊油光澤度、飽滿度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：淀粉的填充量越大，邊油飽滿度越好，光澤度越差。其原因可能是皮邊油組份中丙烯酸樹脂乳膠粒子之間存在著未被其他分子占據(jù)的空隙，隨著填料含量的增多，填料將乳膠粒子之間的空隙填充，從而導(dǎo)致皮邊油飽滿度的增大；同時(shí)由于淀粉顆粒體積大、表面粗糙，隨著填料含量的增大，邊油乳液變得不再細(xì)膩，涂層凹凸不平，致使光澤度下降。如圖1所示，從上到下依次為70%、60%、50%、40%、30%淀粉含量的皮邊油涂層，30%、40%、50%淀粉含量的涂層飽滿度較差，70%淀粉含量的涂層光澤度較差，因此選擇填充量為60%的皮邊油乳液能夠兼顧兩者，在飽滿度和光澤度之間找到完美的平衡點(diǎn)。

圖1 填料含量對(duì)邊油涂層光澤度、飽滿度的影響

2.2 填料含量對(duì)抗熱黏連性能的影響

影響邊油抗熱黏連性能的因素除了樹脂乳液自身交聯(lián)程度外，還與邊油淀粉填充量有著密不可分的聯(lián)系。填料含量對(duì)抗熱黏連性能的影響，如圖2所示。

圖2 填料含量對(duì)邊油抗熱黏連性能的影響

圖2中從左到右依次為30%、40%、50%、60%、70%淀粉含量的皮邊油涂層，由圖可知，隨著填料含量的增多，抗熱黏連性能逐漸變好。30%的邊油涂層幾乎全部被撕起，抗熱黏連性能最差；40%和50%含量的涂層也有較大區(qū)域被撕起；當(dāng)?shù)矸厶畛淞窟_(dá)到60%及以上時(shí)，涂層未被撕起，抗熱黏連性能最好。其原因?yàn)榈矸垲w粒將乳膠粒子之間的空隙填充，粒子之間堆積更加緊密，乳膠粒子與淀粉顆粒相互碰撞交織，整個(gè)皮邊油薄膜的自由體積減小，形成一個(gè)致密結(jié)構(gòu)單元，從而提高了邊油的抗熱黏連性能。當(dāng)填充含量達(dá)到60%及以上時(shí)，涂層無明顯脫落現(xiàn)象，抗熱黏連性能良好，因此優(yōu)選填料含量為60%的皮邊油乳液。

2.3 填料含量對(duì)邊油薄膜物理性能的影響

本文主要從填料含量對(duì)薄膜硬度、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率等物理性能影響的角度展開研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如表1所示。

表1 填料含量對(duì)邊油薄膜物理性能的影響

根據(jù)表1可知，隨著填料含量的增大，硬度、拉伸強(qiáng)度逐漸增大，斷裂伸長率逐漸減小。其原因可能是淀粉分子結(jié)構(gòu)中含有羥基，能夠與樹脂分子間形成氫鍵作用力，伴隨著淀粉含量的增多，淀粉與樹脂間氫鍵作用增強(qiáng)，從而導(dǎo)致硬度、拉伸強(qiáng)度增加，斷裂伸長率減少。綜合考慮各項(xiàng)物理性能，最終選定填料含量為60%，硬度、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率都在一個(gè)比較合適的范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

本文制備了一種水性丙烯酸樹脂型皮邊油乳液，主要探究了填料含量對(duì)皮邊油光澤度、飽滿度、抗熱黏連性能以及成膜后薄膜硬度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率等性能的影響。當(dāng)填料含量為60%左右時(shí)，制備的邊油乳液和薄膜綜合性能較好，具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景和較強(qiáng)的市場(chǎng)競爭力，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)運(yùn)營與成果轉(zhuǎn)化。