天然革屑支撐發(fā)泡聚氨酯涂層的構(gòu)建及表征*

張 建，付紀(jì)文，樂 園，陳建峰

(1. 北京化工大學(xué) 教育部超重力工程研究中心，北京 100029；2. 北京化工大學(xué) 有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029)

0 引 言

天然皮革由于其特有的天然粒面，出色的手感，力學(xué)性能和衛(wèi)生性能得到人們青睞。然而，天然皮革存在原料有限與加工過程產(chǎn)生污染這兩大問題[1-2]。為了解決這些難題，合成革被提出取代天然皮革。合成革主要由基布層，發(fā)泡層以及面層三部分組成[3]，其中，基布層與發(fā)泡層是影響合成革性能最重要的兩部分?；紝釉诤铣筛镏械淖饔妙愃朴谔烊黄じ镏械木W(wǎng)狀層，而發(fā)泡層則類似于天然皮革中的粒面層[4]。無紡布作為承載樹脂涂料的基質(zhì)，提供力學(xué)性能與柔韌性，而發(fā)泡聚氨酯因其泡沫結(jié)構(gòu)能提供柔軟豐滿的手感以及一定的透水汽性能[5]。兩種特性使得合成革具有接近天然皮革的產(chǎn)品物性與使用性能。同時(shí)，合成革特有的加工方便性、質(zhì)量均一性、耐溶劑性能優(yōu)于天然皮革，極大地彌補(bǔ)了天然皮革的不足，使得其具備極強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[6-8]。近年來，我國(guó)逐漸成為世界合成革產(chǎn)業(yè)中心，占據(jù)全世界80%的產(chǎn)能，市場(chǎng)需求量達(dá)到67億平方米[9]。

相較于天然皮革，合成革也存在明顯的不足，即透水汽性能不理想。目前市場(chǎng)上合成革所用聚氨酯主要為溶劑型聚氨酯，其DMF溶劑易造成環(huán)境污染，且其官能團(tuán)的疏水性使得其透水汽性能差。因此近年來水性聚氨酯發(fā)展勢(shì)頭迅猛，綠色環(huán)保，透水氣性較溶劑型強(qiáng)的特點(diǎn)使得其受到極大關(guān)注，但其透水汽性能仍無法與真皮相比。水性聚氨酯乳液的干燥過程分為水分揮發(fā)過程中乳液粒子的排列，乳液粒子的緊密堆積以及最終的分子鏈擴(kuò)散粒子融合成為致密涂層三大部分[10]。而在發(fā)泡聚氨酯涂層干燥過程中，由于氣泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散，泡沫間液體的流失會(huì)帶來泡孔的衰變[11]。這一過程中，小泡孔會(huì)逐漸合并形成大泡孔，使得整體泡孔數(shù)量減少，分布密度降低，由此導(dǎo)致孔壁厚度上升。這兩種變化會(huì)阻礙水汽的滲透和傳遞，最后導(dǎo)致透水汽性能的下降[12]。而水性聚氨酯本身親水性官能團(tuán)不如天然皮革里膠原纖維豐富則是另一個(gè)原因。這兩個(gè)原因制約了水性聚氨酯合成革性能的進(jìn)一步提升。目前針對(duì)于此的改進(jìn)方法主要是填料法，常見填料有木質(zhì)素，輕質(zhì)碳酸鈣，皮粉等等。填料的作用有兩個(gè)，一是在聚氨酯凝固過程中提供成核點(diǎn)，起到調(diào)節(jié)發(fā)泡層微孔結(jié)構(gòu)的作用，如增加穿透性毛細(xì)孔數(shù)量便可以提升透水氣性能，而另一作用是某些親水性填料的引入可以增加親水性基團(tuán)，使得透水氣性能增強(qiáng)[13]。但是對(duì)于整體發(fā)泡層來講，填料的引入只能調(diào)節(jié)部分泡孔的結(jié)構(gòu)，無法改變發(fā)泡層烘干過程中厚度降低的趨勢(shì)，同時(shí)對(duì)發(fā)泡層的透水汽性的提高很有限(10%以內(nèi))[13]，在這些過程中，填料起到的作用反而是降低聚氨酯的使用量來降低成本。所以維持聚氨酯發(fā)泡層的泡孔結(jié)構(gòu)在烘干過程中的穩(wěn)定性以提高水性聚氨酯發(fā)泡涂層的透水汽性仍然是一個(gè)難題。

本文區(qū)別于常規(guī)的皮粉填料(通常400目以下，<38 μm)，創(chuàng)新性地提出了以尺寸與發(fā)泡層干燥前厚度相近的天然革屑作為填料，來作為發(fā)泡層中的支撐材料。天然革屑是皮革加工過程中切削步驟產(chǎn)生的削勻末廢棄物，尺寸在數(shù)百μm至幾個(gè)mm之間。其本質(zhì)為鞣制后的膠原纖維，具有出色的親水性與力學(xué)性能，如圖1所示。當(dāng)革屑尺寸與聚氨酯發(fā)泡乳液涂層的初始厚度相當(dāng)時(shí)，其理論上可以形成一個(gè)上下支撐的結(jié)構(gòu)來防止涂層變薄，并維持涂層內(nèi)的泡孔結(jié)構(gòu)，而另一方面，由于革屑纖維天然的親水性，在加之其能貫穿整個(gè)聚氨酯涂層，也能起到水汽通道的作用，這兩方面的作用將使得材料具有出色的透水汽性。同時(shí)，革屑的纖維結(jié)構(gòu)以及其與聚氨酯良好的相容性也能有效提升復(fù)合材料的力學(xué)性能。

圖1 革屑/聚氨酯涂層特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Characteristics and structure diagram of chrome shavings/polyurethane coating

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

含鉻革屑，明新旭騰新材料有限公司；水性聚氨酯(發(fā)泡型，固含：50%，牌號(hào)：DG-9002)，水性聚氨酯(面層型，固含：30%，牌號(hào)：3751)，發(fā)泡劑(牌號(hào)：HR)，穩(wěn)泡劑(牌號(hào)：HT)，增稠劑(牌號(hào)：230)，交聯(lián)劑(牌號(hào)：8000)，煙臺(tái)道成化學(xué)有限公司；無紡布(厚度～1.2 mm)，福建萬鑫無紡布有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

真空干燥箱(6020)，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；掃描電子顯微鏡(JSM-7800F)，日本電子株式會(huì)社；熱重分析儀(DTG-60A)，日本島津公司；電子天平(XA105)，梅特勒-托利多公司；純水機(jī)(ZYWL-10B-UP)，北京中揚(yáng)永康環(huán)?？萍加邢薰?；磁力攪拌器(MS-M-S10)，大龍興創(chuàng)儀器公司；厚度儀(B型百分規(guī)，精度0.01 m)，鷺工精密儀器有限公司；透濕杯(YM-11)，紹興市元茂機(jī)電設(shè)備有限公司；微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)(CMT6503)，美特斯工業(yè)系統(tǒng)(中國(guó))有限公司；熱重分析儀(DTG-60A)，日本島津公司。

1.3 革屑支撐聚氨酯發(fā)泡涂層的制備

革屑準(zhǔn)備：將革屑洗凈之后，在烘箱中80 ℃烘20 h，隨后將干燥革屑進(jìn)行研磨粉碎，過篩，分別得14～18目革屑(0.88～1.18 mm)，18～30目革屑(0.55～0.88 mm)，30～40目革屑粉末(0.38～0.55 mm)。

水性發(fā)泡聚氨酯乳液制備：將水性聚氨酯進(jìn)行發(fā)泡，取100 mL水性聚氨酯乳液，加入3%發(fā)泡劑與3%穩(wěn)泡劑，0.3%增稠劑，0.3%增稠劑，0.3%交聯(lián)劑，用打蛋器發(fā)泡5 min，得到發(fā)泡聚氨酯漿料。

復(fù)合漿料制備：按照m(革屑)∶m(聚氨酯漿料)=1∶8進(jìn)行配比，用玻璃棒混合攪拌得到復(fù)合漿料。

發(fā)泡涂層制備：準(zhǔn)備兩塊潔凈玻璃板，分別緊密貼合上離型紙，在玻璃板兩邊緣放置0.75 mm塞尺，將復(fù)合漿料均勻倒在玻璃板之上形成一定厚度，隨后將貼有離型紙的玻璃板緩緩蓋在漿料上進(jìn)行壓制，使得漿料充分延展并排出氣泡，最終壓制厚度為0.75 mm。將壓制完成的涂層隨放入烘箱，80℃烘干10 min后，去掉壓制基板，升至120 ℃(升溫速率0.8 ℃/min)后，撕掉涂層表面離型紙，再烘干10 min，得到最終產(chǎn)品。

1.4 皮纖維合成革的制備

革屑準(zhǔn)備：將革屑烘干剪碎研磨，篩分得到18～30目范圍內(nèi)干燥革屑(0.55～0.88 mm)。

復(fù)合漿料制備：發(fā)泡聚氨酯漿料制備同前文，取革屑纖維1質(zhì)量份，發(fā)泡聚氨酯6～10質(zhì)量份，在燒杯中混合，以玻璃棒攪拌均勻，使得干燥革屑充分吸收水性聚氨酯，得復(fù)合漿料。

發(fā)泡涂層制備：取潔凈玻璃板，平鋪1.2 mm厚無紡布，墊上0.75 mm厚塞尺，以玻璃棒在基布上大致涂覆復(fù)合漿料，以包覆離型紙的玻璃板進(jìn)行壓制，得到厚度為0.75 mm的發(fā)泡層，放入80℃烘箱維持10 min后，取下玻璃板，在80℃程序升溫至120℃(升溫速率0.8 ℃/min)，撕下離型紙后，再烘10 min，取出，得到水性聚氨酯發(fā)泡層。

面層涂覆：以砂紙打磨水性聚氨酯發(fā)泡層表面，暴露出革屑纖維頭，方便在涂覆面層時(shí)，能夠使得革屑纖維有部分沒入面層聚氨酯中，在表面均勻涂覆面層聚氨酯，在80 ℃烘干30 min，得到皮纖維合成革。

2 結(jié)果與討論

2.1 革屑/聚氨酯復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)與形貌表征

首先探究了革屑尺寸對(duì)復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)的影響。其中，14～18目的革屑尺寸大于涂層厚度，18～30目的革屑尺寸與涂層厚度相當(dāng)，30～40目的革屑尺寸小于涂層初始厚度。將革屑記為CF，聚氨酯記作PU。不同尺寸的革屑與聚氨酯的復(fù)合涂層分別記為CF14～18/PU，CF18～30/PU，CF30～40/PU。

測(cè)得干燥后厚度如圖2(a)所示，其中，CF14～18/PU以及CF18～30/PU很好的維持住了初始涂層的厚度，分別達(dá)到0.73與0.72 mm，而CF30～40/PU樣品，由于填料尺寸小于涂層，其厚度維持能力下降，厚度為0.69 mm，而沒有革屑填料的空白樣，其厚度為0.61 mm，相較于初始厚度出現(xiàn)明顯下降。4種樣品的厚度維持率分別為0.97，0.96，0.92以及0.82(圖2(b))?？梢钥闯霎?dāng)革屑尺寸大于或者等于涂層時(shí)，對(duì)于涂層厚度有及其明顯的維持作用。但是，可以看到當(dāng)革屑尺寸明顯大于涂層厚度時(shí)，對(duì)于涂層的平整度會(huì)有影響，CF14～18/PU樣品的厚度誤差棒明顯大于其余樣品，這是由于過大革屑尺寸造成的厚度差異。相關(guān)示意圖如圖2(c)所示，在CF14～18/PU樣品中，由于其革屑尺寸明顯大于涂層初始厚度，在壓制之后的烘干過程中，會(huì)造成涂層厚度的波動(dòng)差異，革屑支撐部分會(huì)有部分凸起現(xiàn)象，引起涂層的突出，而沒有革屑支撐部分會(huì)有厚度的下降。而在CF18～30/PU樣品中，由于其革屑填料的尺寸與涂層初始厚度相當(dāng)，因此不會(huì)有明顯的突出現(xiàn)象，厚度相對(duì)均一。而在CF30～40/PU樣品中，由于填料本身尺寸小于初始涂層厚度，所以對(duì)于樣品的厚度維持能力有所下降，同時(shí)樣品整體的厚度比較均一。而在PU樣品中，由于沒有革屑作為支撐材料，其厚度出現(xiàn)了較為明顯的下降。厚度測(cè)試的結(jié)果證明，CF18～30/PU樣品同時(shí)擁有較好的涂層平整度以及涂層厚度維持能力，與構(gòu)思相符。

圖2 干燥成膜后樣品的涂層厚度特性：(a) 各樣品的厚度；(b) 各樣品的厚度保持率；(c) 各樣品結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Coating thickness characteristics of samples after drying and film formation: (a) thickness of each samples; (b) thickness retention ratio of each samples; (c) schematic diagram of the structure of each sample

隨后，對(duì)這些樣品的截面進(jìn)行了表征，如圖3所示。可以看到PU樣品的泡孔分布相較其他樣品明顯更稀疏，且孔尺寸相對(duì)較大，集中在100～160 μm之間，平均孔徑為133 μm。由于泡孔數(shù)量少且分布不均勻，泡孔的壁厚非常大，且尺寸分布廣，主要集中分布在40～140 μm范圍，平均厚度達(dá)到了85 μm(圖3(a))。而在CF/PU系列樣品中，革屑的存在對(duì)泡孔表現(xiàn)出了出色的調(diào)節(jié)功能，這些樣品的泡孔密度均明顯大于PU樣品，且具備較多的小孔與較薄的孔壁結(jié)構(gòu)?？梢钥吹?，在CF14～18/PU中，由于革屑尺寸大于涂層厚度，整體革屑呈現(xiàn)傾斜在涂層中，如圖3(b)中黃色虛線所標(biāo)處。其孔洞直徑分布范圍在10～120 μm之間，平均直徑為48 μm，孔壁厚度分布在0～60 μm，平均厚度為21 μm。在CF18～30/PU中，由于革屑尺寸的減小，可以看到其支撐在涂層上下兩面之間，如圖3(c)中黃色虛線所標(biāo)處。從泡孔分布來看，其分布范圍相較于CF14～18/PU有增大的趨勢(shì)，出現(xiàn)了直徑至140 μm的更大的泡孔。整體平均泡孔直徑為57 μm，壁厚集中分布在10～40 μm之間，平均厚度為20 μm。而在CF30～40/PU中，可以看到革屑尺寸更小，小尺寸的革屑分布在涂層中已無法起到支撐作用如圖3(d)所示。同時(shí)泡孔的直徑也有所增大，有更多大泡孔出現(xiàn)，平均孔徑達(dá)到58 μm。泡孔壁厚出現(xiàn)增大，平均壁厚達(dá)到25 μm。

圖3 單獨(dú)發(fā)泡層形貌與其泡孔直徑及孔壁厚度分布圖: (a) 純PU發(fā)泡層；(b) CF(14～18目)/PU發(fā)泡層；(c)CF(18～30目)/PU發(fā)泡層；(d)CF(30～40目)/PU發(fā)泡層Fig.3 Morphologies of individual foamed layer: (a) pure PU foamed layer; (b) CF(14-18 mesh)/PU foamed layer; (c) CF(18-30 mesh)/PU foamed layer foam layer; (d) CF (30-40 mesh)/PU foam layer

從SEM圖，樣品的孔徑以及壁厚的分布圖分析來看，革屑的加入對(duì)于發(fā)泡層泡孔結(jié)構(gòu)具有顯著的調(diào)節(jié)作用，3種不同尺寸革屑的加入均明顯減小了涂層泡孔的直徑與壁厚。其中，14～18目革屑以及18～30目革屑作用明顯。而30～40目革屑由于尺寸不足以支撐發(fā)泡層，出現(xiàn)泡孔合并現(xiàn)象，使得泡孔直徑與壁厚均有增加趨勢(shì)，但是泡孔結(jié)構(gòu)還是明顯優(yōu)于純PU發(fā)泡層，還說明革屑本身的存在也能在發(fā)泡層干燥過程中提供成核點(diǎn)，起到對(duì)發(fā)泡涂層孔洞結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)作用。

接下來，進(jìn)行了革屑與聚氨酯復(fù)合之后的紅外與XRD表征。如圖4(a)所示，CF在3 317 cm-1處具有寬峰，此峰主要為N—H與O—H的伸縮振動(dòng)峰。同樣，PU也具備此峰，由于具體分子結(jié)構(gòu)的差異，其位置在3 458 cm-1。而CF/PU的該峰位置介于二者之間，為3 423 cm-1，顯示出二者的復(fù)合效果[14-15]。2 879～2 930 cm-1為甲基與亞甲基峰，其中2 930 cm-1處為CF的C—H不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，2 879 cm-1處為CF/PU與PU的C—H對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰[16]。從該峰位置來看，CF/PU與PU的性質(zhì)更為接近，這是由于PU為其分散基質(zhì)，占比更高。相似的，CF/PU與PU還表現(xiàn)出相同的C=O伸縮振動(dòng)峰(1 643 cm-1),而CF的此峰位置為1 663 cm-1。此外，1 549 cm-1處為CF的N—H彎曲振動(dòng)峰，1 539 cm-1處為PU的N—H彎曲振動(dòng)峰，而CF/PU的該峰位置為1 531 cm-1[17]，波數(shù)小于二者，說明在CF/PU中CF與PU產(chǎn)生了氫鍵作用[18-19]。在XRD圖中(圖4(b))，PU有兩個(gè)峰，分別為 19.2°與20.5°，前者為聚氨酯硬段結(jié)晶峰，后者為聚氨酯軟段結(jié)晶峰[20]。而CF為單一的無定形峰，位置為20.7°[21，而CF/PU介于二者之間，峰位置為19.7°，進(jìn)一步證實(shí)了二者間的相互作用。

隨后考察了革屑與聚氨酯復(fù)合后的熱性能。如圖4(c)所示，革屑(CF)，聚氨酯(PU)二者表現(xiàn)出截然不同的熱失重分解特性。首先CF的熱失重可分為3個(gè)階段：第一階段為40～200 ℃，這一階段為水分蒸發(fā)階段，主要包括革屑中的自由水與結(jié)合水；第二階段為200～500 ℃，此階段為膠原的分解與燃燒[22]；第三階段為500 ℃及之后，此階段為最后的固體殘?jiān)姆纸鈁23]。而PU分解也分為3個(gè)階段：第一階段為250～350 ℃，該階段主要是聚氨酯中氨基甲酸酯鍵的降解[24]；第二階段為350～550 ℃，主要為軟段聚醚鏈的分解。而這CF/PU復(fù)合物的熱重曲線結(jié)合了二者的特點(diǎn)，整體熱解曲線特征與PU相仿，最后固體殘留率介于PU與CF之間。而從DTG曲線來看，CF/PU與PU兩者更為類似，此外聚氨酯與革屑之間存在的包括氫鍵在內(nèi)的相互作用力，使該復(fù)合物的熱穩(wěn)定性有一定的提高，最大分解溫度為366 ℃，高于PU(352 ℃)與CF(328 ℃)。

圖4 革屑，聚氨酯以及革屑/聚氨酯復(fù)合物的(a)紅外圖，(b)XRD圖，(c)TG曲線與(d)DTG曲線Fig.4 (a) FT-IR spectra, (b) XRD patterns, (c) TG curve and (d) DTG curves of chrome shavings, polyurethane and chrome shaving/polyurethane composites

2.2 革屑/聚氨酯復(fù)合涂層性能表征

隨后，進(jìn)行了樣品的力學(xué)性能測(cè)試，如圖5(a)所示。3種不同尺寸的革屑均提升了樣品的拉伸強(qiáng)度。CF14～18/PU，CF18～30/PU以及CF30～40/PU樣品的拉伸強(qiáng)度分別達(dá)到2.08，2.09以及2.32 MPa。相較于純PU(1.65 MPa),分別提升了26%，27%以及41%。其中，可以看到，革屑尺寸越小，復(fù)合涂層的拉伸強(qiáng)度提升越明顯，這是因?yàn)楦镄汲叽鐪p小之后，與聚氨酯接觸的比表面積增加所致。此外，革屑尺寸的減小還會(huì)提升復(fù)合涂層的斷裂伸長(zhǎng)率，但是這3種CF/PU復(fù)合涂層的斷裂伸長(zhǎng)率均低于純PU樣品。這主要是由于革屑的加入使得復(fù)合涂層的彈性模量提升，即剛性增強(qiáng)，因而導(dǎo)致了斷裂伸長(zhǎng)率的下降，

在了解革屑對(duì)發(fā)泡層結(jié)構(gòu)的影響之后，對(duì)其進(jìn)行了透水汽性能測(cè)試，結(jié)果如圖5b所示。這四者的透水汽性能分別為499，466，347以及327 mg/10 cm2·24 h。可以看到，在革屑具有較好支撐作用時(shí)，即CF14～18/PU與CF18～30/PU樣品，均能實(shí)現(xiàn)出色的透水汽性能，相較于純PU樣品分別提升了52.6%與42.5%，這同時(shí)體現(xiàn)出革屑本身的水汽通道作用與對(duì)泡孔的成核調(diào)節(jié)作用。而當(dāng)革屑尺寸小于發(fā)泡層厚度時(shí)，即CF30～40/PU樣品，革屑便只能體現(xiàn)出對(duì)泡孔的成核調(diào)節(jié)作用而無法實(shí)現(xiàn)水汽通道作用，透水汽性能較純PU樣品提升有限，只達(dá)到6.1%。

2.3 皮纖維合成革L(fēng)-CF/PU性能

接下來，將涂層與無紡布復(fù)合，并涂敷面層樹脂進(jìn)行了最終的皮纖維合成革，即L-CF/PU-x(Leather-CF/PU coating)系列樣品的制備，x為m(PU)/m(CF)的值，并進(jìn)行了性能探究。圖6展示了不同革屑與聚氨酯配比下的合成革形貌圖。圖6(a)-(e)為革屑的比例逐漸降低的過程。革屑對(duì)水性聚氨酯本身具有較好的吸附作用以及成核誘導(dǎo)作用，但是當(dāng)革屑含量過高時(shí)，過多聚酯被革屑吸附影響，會(huì)使得形成泡孔結(jié)構(gòu)的聚氨酯量減少。如圖6(a)所示，L-CF/PU-6的截面大部分被革屑所占據(jù)，發(fā)泡聚氨酯所占部分很小。隨著革屑含量的降低，從L-CF/PU-7開始，截面中的泡孔聚氨酯占比開始增加(圖6(b))。此外，基本上從L-CF/PU-8開始，截面能保留完整的發(fā)泡層結(jié)構(gòu)，泡孔大小均一，同時(shí)具備支撐的革屑纖維(圖6(c), (d))。而到L-CF/PU-10時(shí)，因革屑比例過低，可以看到其截面基本上全為發(fā)泡聚氨酯而幾乎看不到革屑存在(圖6(e))。在空白樣L-PU中可以看到，截面為大小不均一的泡孔結(jié)構(gòu)，且涂層扁平化明顯。

圖6 皮纖維合成革的相關(guān)SEM圖：(a) L-CF/PU-6; (b) L-CF/PU-7; (c) L-CF/PU-8; (d) L-CF/PU-9; (e) L-CF/PU-10 and (f) L-PUFig.6 SEM images of leather fiber synthetic leather: (a) L-CF/PU-6; (b) L-CF/PU-7; (c) L-CF/PU-8; (d) L-CF CF/PU-9; (e) L-CF/PU-10 and (f) L-PU

最后，研究了最終產(chǎn)品皮纖維合成革L(fēng)-CF/PU系列的力學(xué)性能。如圖7(a)所示，相較于空白的L-PU樣品，添加了革屑的L-CF/PU樣品在拉伸強(qiáng)度，彈性模量上均有明顯提升。且L-CF/PU樣品的彈性模量與拉伸強(qiáng)度隨聚氨酯配比增加都呈現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì)。L-CF/PU-8樣品擁有最高的拉伸強(qiáng)度達(dá)到11.45 MPa，相較于L-PU(6.16 MPa)樣品提升幅度達(dá)到85%。

樣品形貌直接影響最終的透水汽性能。如圖7(b)所示，L-CF/PU系列樣品的透水汽性能隨聚氨酯配比的上升呈現(xiàn)出先增后減的變化趨勢(shì)。其中，L-CF/PU-8樣品擁有最高的透水汽性能，達(dá)到了368 mg/10 cm2·24 h，相較于空白的L-PU提升232%。

圖7 不同聚氨酯革屑配比下皮纖維合成革的(a)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，(b)透水汽性能Fig.7 (a) Stress-strain curves and (b) water vapor permeability of leather fiber synthetic leather with different ratios of chrome shavings and polyurethane

3 結(jié) 論

(1)革屑的加入對(duì)發(fā)泡層的厚度保持能力，透水汽性能，力學(xué)性能均有提升。其中，革屑尺寸大于等于涂層厚度時(shí)，對(duì)厚度保持能力以及透水汽性能提升明顯，而革屑尺寸越小對(duì)力學(xué)性能提升越大。

(2)當(dāng)革屑尺寸與涂層初始厚度相當(dāng)時(shí)，即CF18～30/PU為較優(yōu)選擇，其厚度保持率，透水汽性能與拉伸強(qiáng)度分別達(dá)到0.96，466 mg/10 cm2·24 h，2.09 MPa，相較于純PU發(fā)泡層分別提升18%，43%以及27%。

(3)在最終的成品革中，m(PU)/m(CF)=8為最佳配比，其透水汽性能達(dá)到368 mg/10cm2·24h，拉伸強(qiáng)度達(dá)到11.45 MPa，相較于不添加革屑的L-PU樣品分別提升232%與85%。