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探究疏水皮革表带的性能及制备方法

2020-07-01 323 上传者：管理员

摘要：采用甲基丙烯酸六氟丁酯、十三氟辛基三乙氧基硅烷及异丙醇分散的ZnO纳米颗粒分散液对皮革表带进行低温超声浸泡处理，以提高其防水性能，并对其防水性能等级、耐人工汗腐蚀性能、弯折疲劳性能及防水耐久性能进行研究。结果表明，经该方法处理的皮革表带防水性能等级可达8级，耐人工汗腐蚀性能和弯折疲劳性能均良好，防水耐久性可达12个月。

关键词：
疏水
皮革工业
皮革表带
自组装
表面改性
防水
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现今手表行业皮革表均采用缝纫和胶粘工艺，在皮革表带制作过程中，缝纫处（缝纫针孔处）、表扣和箍环的连接处、轴孔端以及长边上的带孔处的皮料的完整性均有一定程度地损坏。即使是防水皮料，其完整性受到损坏，其防水性能将受到极大地影响，水汽及水（或汗水）可通过皮革表带破损处渗透至皮革表带内部，而皮革表带内部是不防水的，尤其是填料，其不仅不防水而且易吸水，这样皮革表带将从内部腐蚀损坏，使皮革表带佩戴使用寿命缩短。

皮革防（疏）水是指皮革表面不被水润湿及渗透的性能[1,2]。从理论上说，皮革表面被水润湿的问题，可以归结为固体表面的浸润性问题。皮革表面的防水处理一般是通过鞣制、涂饰工艺来完成的，其所用的防水涂饰剂主要以硅氧烷类聚合物或含氟丙烯酸酯类聚合物组成[3,4]。有机氟单体也可用来合成多功能皮革涂饰剂，使涂饰剂具有特种功能，如防水、防油、防污和阻燃性能[5,6,7,8]。有机合成型的含硅或含氟高分子聚合物防水涂饰剂即使能使皮革产品的防水性得到明显提高，但其合成过程复杂、成本高。此外，这些涂饰剂涂覆在皮革表面会将皮革表面的胶原纤维及皮革表面的毛细孔完全遮盖，严重影响了天然皮革的卫生性能（主要是透水、透气性能），从而降低了皮革的穿着舒适性[9,10]。有机硅类的主要作用是降低材料表面能，使材料表面具有透气性、透水性和抗水性，能有效阻止渗水、透水进程[8,9,10,11]。

1、实验部分

1.1疏水皮革表带的制备

（1）试验条件

试剂：异丙醇（分析纯，含量≥99.7%），台山粤侨；甲基丙烯酸六氟丁酯（纯度≥96%，水分≤0.5%），哈尔滨雪佳；十三氟辛基三乙氧基硅烷（纯度≥95%，水分≤0.5%），哈尔滨雪佳；ZnO纳米颗粒（1nm～10nm），阿拉丁；超声波清洗机（AIX-C1006），深圳艾柯森。

(2）试验步骤

(1)将甲基丙烯酸六氟丁酯、十三氟辛基三乙氧基硅烷及异丙醇分散的ZnO纳米颗粒分散液（ZnO浓度：质量分数2%～5%）冷冻至4℃～8℃，待用；(2)将皮革表带（长短边）浸入甲基丙烯酸六氟丁酯中超声浸泡（频率50Hz～60Hz，超声波浸泡温度≤20℃）1min～4min;(3)将(2)中被甲基丙烯酸六氟丁酯湿润后的皮革表带放入异丙醇分散的ZnO纳米颗粒分散液中超声浸泡（频率50Hz～60Hz，超声波浸泡温度≤20℃）3min～8min，取出自然干燥20min～40min;(4)将(3)中皮革表带放入十三氟辛基三乙氧基硅烷中超声浸泡（频率50Hz～60Hz，超声波浸泡温度≤20℃）1min～6min，取出，通风厨内自然干燥24h。

1.2防水等级试验

依据BSISO23232:2009《Textiles-Aqueousliquidrepellency-Water/alcoholsolutionresistancetest》进行。按表1配制皮革表带静态防水性能测试试剂（不同溶度的异丙醇溶液）；采用移液器吸取5μL试剂滴于皮革表带表面，静置3min观测液滴的形态及皮革表面的吸水状态，皮革表带防水性能良好的判断标准为：滴于皮革表带表面的液滴无扩散和渗入皮革表带内，液滴饱满。

表1皮革表带防水性能测试试剂等级与技术指标

1.3动态防水试验

将经疏水处理的皮革表带和未经疏水处理的皮革表带同时置于流速为1.2m/s的自来水水龙头下冲洗5min后，取下皮革表带并擦干，观察皮革表带的表面润湿情况。

1.4人工汗腐蚀试验

依据QB/T2540-2013《皮革表带》进行。将尺寸约10cm×10cm的棉织物放入玻璃器皿中，倒入适量的人工汗溶液，直至人工汗液完全浸透棉织物，再将经疏水处理的皮革表带里料面朝下放在浸透人工汗的棉织物上，随后用塑料薄膜或保鲜膜密封玻璃器皿，并放入(40±2)℃HK-D58型精密高温烘箱（东莞华凯）中恒温24h后，取出试样，并观察试样表面的腐蚀情况并进行防水等级测试试验。

1.5弯曲疲劳试验

依据QB/T2540-2013《皮革表带》进行。将经疏水处理的皮革表带固定在WF-580皮带折曲试验机（香港宏发）上，折曲间距2cm，仪器设置次数为2000次，进行90°的弯曲试验。试验结束后，取下皮革表带观察皮带表面是否出现龟裂、起皮等不良现象，并进行防水等级测试试验。

1.5自然老化试验

经10对皮革表带的长边进行疏水处理，而短边不进行疏水处理，进行实际佩戴试验，分别于佩戴3个月、6个月进行防水等级测试试验。

2、结果与讨论

2.1防水等级试验

如图1所示，当在未经疏水处理的皮革表带表面依次滴0和1级防水标准等级液滴时，液滴在皮革表带呈椭球状，且液滴未渗透至皮革表带内部；当在未经疏水处理的皮革表带滴2级防水标准等级液滴时，液滴开始轻微渗入皮革表带里面，3min后液滴完全消失；当在未经疏水处理的皮革表带滴3级防水标准等级液滴时，液滴开始渗入皮革表带里面，2min后液滴完全消失；当在未经疏水处理的皮革表带滴上4级防水标准等级液滴时，液滴立即渗入皮革表带里面，液滴同时在皮革表带表面扩散开至液滴完全消失。经疏水处理的皮革表带表面依次滴0至8级防水标准等级液滴时，液滴在皮革表带呈椭球状，且液滴未渗透至皮革表带内部，10min后，液滴依然饱满并呈椭球状，擦干液滴后，皮革表带表面无明显渗透痕迹。试验结果表明，经疏水处理的皮革表带其防水等级显著提高，达BSISO23232:2009最高级——8级。

图1皮革表带防水等级测试表面液滴形貌图

2.2动态防水试验

如图2所示，未经疏水处理的皮革表带在水流速度为1.2m/s的水龙头下冲洗5min后，皮革表带明显润湿，而经疏水处理的皮革表经同样的动态防水试验后，表面无明显润湿痕迹。试验结果表明，经疏水处理的皮革表带具有优良的动态防水性能。

图2皮革表带动态防水测试表面润湿形貌图

2.3人工汗腐蚀试验

疏水处理和未疏水处理的皮革表带经24h人工汗腐蚀试验后，皮革表带表面均无明显腐蚀痕迹。经防水等级试验后，疏水处理的皮革表带的防水等级依然为BSISO23232:2009最高级——8级。24h人工腐蚀试验对应的是皮革表带佩戴1年的腐蚀情况，24h人工汗腐蚀试验表明，汗液腐蚀不会明显影响疏水处理的皮革表带的防水性能。

2.4弯折疲劳试验

疏水处理和未疏水处理的皮革表带经2000次弯折疲劳试验后，皮革表带表面均无明显龟裂、脱皮等不良现象。经防水等级试验后，疏水处理的皮革表带的防水等级依然为BSISO23232:2009最高级——8级。2000次弯折疲劳试验对应的是皮革表带佩戴1年的弯折疲劳情况，2000次弯折疲劳试验表明，正常的弯折佩戴不会影响疏水处理的皮革表带的防水性能。

2.5自然老化试验

疏水处理的长边皮革表带实际佩戴3个月、6个月和12个月后，其防水等级分别为8级、8级和6级，佩戴6个月后皮革表带无明显腐蚀，佩戴12个月后皮革表带有轻微变色，但无明显腐蚀斑点；未经疏水处理的短边皮革表带实际佩戴3个月、6个月和12个月后，其防水等级分别为1级、0级和0级，且其在佩戴6个月后部分区域出现点状腐蚀黑点，佩戴12个月后腐蚀区域明显扩大，且散发出恶臭。

3、结论

经甲基丙烯酸六氟丁酯、十三氟辛基三乙氧基硅烷及异丙醇分散的ZnO纳米颗粒分散液低温超声浸泡处理的皮革表带具有良好的防水性能，其防水等级可达BSISO23232:2009最高级——8级，耐人工汗腐蚀性能和弯折疲劳性能良好，防水耐久性可达12个月。

参考文献：

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