水性貼面超纖汽車革的性能探究

王霏霏，馮國飛

（山東同大海島新材料股份有限公司，山東 昌邑 261300）

0 前言

超纖革是超細(xì)纖維合成革的簡稱，是超細(xì)纖維和聚氨酯兩種成分組成的復(fù)合材料。超細(xì)纖維具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能起到支撐和骨架的作用，形成類似于真皮膠原纖維的結(jié)構(gòu)；聚氨酯分散在纖維周圍，使整個(gè)基布形成一個(gè)整體，聚氨酯不僅具有填充作用，還可形成具有發(fā)泡結(jié)構(gòu)的立體網(wǎng)絡(luò)[1]。

超纖革是最接近真皮結(jié)構(gòu)的人造革，基于其優(yōu)良的物理性能廣泛地應(yīng)用于箱包、沙發(fā)、皮鞋等領(lǐng)域，隨著行業(yè)的發(fā)展，在汽車革領(lǐng)域也得到應(yīng)用，主要用于汽車座椅、門板、扶手等部位。超纖革貼面是通過離型紙轉(zhuǎn)移的方式進(jìn)行，獲得表面具有不同花紋效果的產(chǎn)品。傳統(tǒng)的超纖革貼面產(chǎn)品通過采用DMF（二甲基甲酰胺）MEK（丁酮）等有機(jī)溶劑調(diào)節(jié)漿料黏度形成致密的干法成膜，生產(chǎn)過程中揮發(fā)的有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境和工人的健康有一定的傷害。隨著政府低碳環(huán)保理念的推廣及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的提高，綠色環(huán)保生態(tài)超纖革成為發(fā)展趨勢(shì)。目前環(huán)保型貼面方式有很多，主要應(yīng)用的有在線反應(yīng)型無溶劑貼面、水性貼面、TPU 熱熔膠貼面、有機(jī)硅貼面等方式。本文主要探討了水性貼面汽車革和油性貼面汽車革的性能指標(biāo)，結(jié)果表明水性貼面汽車超纖革性能指標(biāo)已達(dá)到汽車革產(chǎn)品的要求，可實(shí)現(xiàn)汽車革領(lǐng)域超纖革貼面的綠色環(huán)保生產(chǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)主要原料

聚氨酯TD-03(工業(yè)品，旭川化學(xué)品有限公司)；聚氨酯TD-04(工業(yè)品，旭川化學(xué)品有限公司)；水性聚氨酯H-01N(工業(yè)品，臺(tái)州宏得利樹脂有限公司)；水性聚氨酯H-02（工業(yè)品，臺(tái)州宏得利樹脂有限公司）；基布TDH11ZS(工業(yè)品，山東同大海島新材料股份有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)器材

電子天平（FA2004，上海舜宇恒平有限公司）；U60 系統(tǒng)拉力機(jī)（GT-AI-3000，上海高鐵檢測(cè)儀器有限公司）；立式耐寒彎折試驗(yàn)機(jī)（GT-7006-V30，上海高鐵檢測(cè)儀器有限公司）；汽車內(nèi)飾物燃燒試驗(yàn)機(jī)（GT-7057-C，上海高鐵檢測(cè)儀器有限公司）；皮革柔軟度測(cè)試儀(GT-303，上海高鐵檢測(cè)儀器有限公司)；TABER 耐磨試驗(yàn)機(jī)(GT-7012-T，上海高鐵檢測(cè)儀器有限公司)；恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)（GT-7005-TN，上海高鐵檢測(cè)儀器有限公司）；干法生產(chǎn)線（常州機(jī)械設(shè)備有限公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)工藝

油性貼面與水性貼面工藝參數(shù)在烘燥溫度、風(fēng)量、車速等工藝條件方面有一定的差距，需在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行調(diào)整，本文主要討論水性貼面和油性貼面超纖汽車革的性能指標(biāo)的區(qū)別。工藝主要從原材料配比方案、貼合方式等主要不同點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比。表1 是油性貼面工藝與水性貼面工藝對(duì)比表。

表1 工藝對(duì)比表

從表1 工藝對(duì)比可以看出，水性聚氨酯通過增稠劑調(diào)節(jié)黏度，使用助劑種類較多，貼面工藝采用雙面層工藝進(jìn)行；油性貼面產(chǎn)品通過DMF 有機(jī)溶劑進(jìn)行調(diào)節(jié)黏度，采用雙底層貼面。

2 性能與討論

汽車革產(chǎn)品與箱包、皮鞋等產(chǎn)品的性能指標(biāo)要求有一定的區(qū)別，汽車革產(chǎn)品在性能方面有更高的要求，除了剝離、斷裂強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、斷裂伸長率物理性能指標(biāo)外，還要求耐磨、耐曲折、耐老化、阻燃性、氣味等指標(biāo)。

2.1 物理性能

超纖革產(chǎn)品的物理性能指標(biāo)包含剝離強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度（3 cm）、撕裂強(qiáng)度、斷裂伸長率。性能指標(biāo)按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2888-2007 聚氨酯束狀超細(xì)纖維合成革的要求進(jìn)行測(cè)試。

水解后剝離強(qiáng)度的測(cè)試：將樣品置于10%濃度NaOH 溶液中，樣品完全沒于溶液中。24 h 后將樣品取出，用水清洗干凈，烘干，按照剝離強(qiáng)度的測(cè)試方法進(jìn)行水解后剝離強(qiáng)度的測(cè)試。

表2 是物理性能指標(biāo)的對(duì)比，從表2 的數(shù)據(jù)可以看出，各項(xiàng)指標(biāo)波動(dòng)范圍在± 8 N，二者在物理性能指標(biāo)方面無明顯差距，水性貼面汽車革從物理性能方面可以替代油性貼面汽車革產(chǎn)品。

表2 水性貼面汽車革與油性貼面汽車革物理性能指標(biāo)

2.2 功能性指標(biāo)

汽車革產(chǎn)品相比于其他種類的超纖革產(chǎn)品在功能性方面有一定的要求，包含阻燃性、耐磨性、耐寒曲折、常溫曲折等指標(biāo)。

阻燃性能測(cè)試按照標(biāo)準(zhǔn)GT/8410-2006（汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性）測(cè)試樣品的阻燃性能。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣大小為365 mm× 100 mm，至少取樣5 塊，取平均值[2]。

耐磨性能測(cè)試用TABOR 耐磨試驗(yàn)機(jī)，按照GB/T 2726-2005（皮革物理和機(jī)械試驗(yàn)?zāi)湍バ阅艿臏y(cè)定）規(guī)定的方法測(cè)試樣品的耐磨性能[3]。

耐寒曲折測(cè)試在-10℃ 3 萬次，按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 38465-2020（人造革合成革試驗(yàn)方法耐寒性的測(cè)試）規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)試。常溫曲折10 萬次，按照標(biāo)準(zhǔn)要求將樣品夾在夾具上，進(jìn)行測(cè)試，完成后觀察表面是否有破點(diǎn)、破損等異常。

表3 是功能性指標(biāo)對(duì)比，各項(xiàng)結(jié)果均合格。

圖1 是耐磨測(cè)試結(jié)果對(duì)比圖（左油性貼面，右水性貼面），測(cè)試結(jié)果合格，皮紋不消失，不破損。圖2是耐寒曲折的效果對(duì)比圖，樣品表面無裂紋，無破損。

圖1 耐磨效果對(duì)比圖

圖2 耐寒曲折效果對(duì)比圖

從圖1、2 可以看出耐磨樣品表面紋路清晰沒有變化，表面均無破點(diǎn)、起皮等異?，F(xiàn)象，耐寒曲折樣品表面無裂痕，無破點(diǎn)，效果較好，且二者測(cè)試完成后無明顯區(qū)別。所以水性貼面超纖革可以達(dá)到油性貼面超纖革的性能指標(biāo)要求。

2.3 老化性能

汽車革產(chǎn)品較其他領(lǐng)域的產(chǎn)品耐老化性能方面有更高的要求，不同的汽車革廠家有不同的要求，根據(jù)客戶提出的具體要求進(jìn)行產(chǎn)品改進(jìn)。主要老化性能指標(biāo)包含耐老化、熱老化、光老化。

耐老化性能要求5 年（恒溫恒濕室中放置一周相當(dāng)于常溫放置1 年）。測(cè)試時(shí)，將試樣放入相對(duì)濕度95%，溫度70± 2℃的恒溫恒濕室中，放置5 周，觀察表面紋路效果以及表面狀態(tài)。

熱老化性能測(cè)試時(shí)，將樣品放置在80℃的環(huán)境中168 h，完成后對(duì)比表面顏色效果變化，評(píng)定級(jí)別。

光老化性能按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16422.2-1999 的規(guī)定進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，336 h 后對(duì)比表面效果，評(píng)定級(jí)別。

從表4 數(shù)據(jù)可以看出，耐老化指標(biāo)合格，熱老化和光老化二者的等級(jí)一樣，水性貼面汽車革產(chǎn)品的指標(biāo)可以達(dá)到油性貼面汽車革產(chǎn)品的效果。

表4 老化性能指標(biāo)

2.4 其他性能指標(biāo)

水性貼面汽車超纖革產(chǎn)品在氣味、溶劑殘留方面有一定的改善。DMF 溶劑殘留測(cè)試選擇第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。軟度測(cè)試進(jìn)行不同點(diǎn)測(cè)量，多次測(cè)量取平均值。氣味性測(cè)試按照汽車革標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在80℃烘箱內(nèi)，烘燥4 h，由氣味評(píng)價(jià)小組進(jìn)行進(jìn)行氣味等級(jí)的評(píng)價(jià)。表5 為各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果。

表5 其他指標(biāo)對(duì)比

從表5 數(shù)據(jù)可以看出，水性貼面產(chǎn)品的軟度較常規(guī)貼面產(chǎn)品偏小，在手感方面偏硬，汽車革產(chǎn)品對(duì)于軟度要求在3.5 以上，可以達(dá)到產(chǎn)品要求。氣味性方面水性產(chǎn)品低于油性產(chǎn)品0.5 級(jí)，水性貼面產(chǎn)品無DMF 殘留。從氣味性和DMF 殘留量兩項(xiàng)指標(biāo)比較，水性貼面產(chǎn)品明顯優(yōu)于油性貼面產(chǎn)品汽車革。

3 結(jié)論

通過對(duì)比油性貼面汽車革與水性貼面汽車革各項(xiàng)性能指標(biāo)可知，二者在物理性能指標(biāo)方面無明顯區(qū)別，在功能性能指標(biāo)方面，耐磨、阻燃、曲折等指標(biāo)水性貼面均能達(dá)到油性貼面汽車革產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，而在柔軟度方面水性貼面汽車革軟度值略低于油性貼面產(chǎn)品，但可以滿足汽車革產(chǎn)品的要求，在氣味性、DMF 有機(jī)溶劑殘留方面明顯優(yōu)于油性貼面汽車革。因此水性貼面超纖汽車革產(chǎn)品完全可以取代油性貼面產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)超纖革貼面的清潔化生產(chǎn)，擴(kuò)大超纖革的應(yīng)用領(lǐng)域。