有机硅皮革，合成革行业的颠覆者！

七号楼

一、前言目前市场上传统的聚氨酯橡胶(PU)合成革和聚氯乙烯(PVC)人造革不透气，不耐老化，不耐温，易水解，易沾污，且在制造及使用过程中都会使用大量的二甲基甲酰胺，丁酮，甲苯等有害物质，环保已成为每个合成革厂家不可忽视的问题。应对环保及市场需求。
有机硅材料是分子结构中含硅元素的有机高分子合成材料，有机硅聚合物形式多样，按主链结构的不同可分为聚硅氧烷、聚硅氮烷、聚硅烷、聚硅碳烷等，其中聚硅氧烷是研究最多、应用最广的一类，同时聚硅氧烷按照功能可分为硅油、硅橡胶、硅树脂、硅烷偶联剂四大类，如图1。图2是全球聚硅氧烷产能分布图，其中中国的聚硅氧烷产能接近50%，无疑是目前全球最大的有机硅生产大国。


图1 聚硅氧烷的分类

图2 聚硅氧烷产能分布（折100%聚硅氧烷，万吨）

二、有机硅皮革的特点
有机硅材料的性能在很大程度上与它独特的分子结构紧密相关，其主链结构（Si-O-Si），本质上和石英一样，区别仅在于侧链上连接了有机基团，有机硅这种特殊的结构使得它兼具有机和无机性能。聚硅氧烷因主链Si-O结构，具有无机二氧化硅的安全可靠、无毒、无污染、无腐蚀、耐老化及耐候性，又因侧链含有有机基团而具有高分子材料的柔韧性及易加工的特点。两者结合及其兼具有机和无机的双重优点，如优异的防潮、憎水、电气绝缘、耐高低温、化学温度、消泡、脱模及生理惰性。有机硅材料的特点如下：
低表面张力：甲基上的三个氢原子因甲基的旋转占有较大空间，增加了相邻硅氧烷分子之间的距离。根据分子间作用力原理，范德华力与分子间距离的六次方成反比，故聚二甲基硅氧烷分子间作用力比碳氢化合物要弱得多，从而它的表面张力比相近摩尔质量的碳氢化合物小，导致硅氧烷在界面上易铺展。
良好透湿透氧性：硅氧烷能降低体系的表面张力(约25mN/m)，能促进溶液经气孔渗透而进入表皮内部，从而极大地增大了聚合体系的渗透率。
优良的疏水性：硅原子在化合物中处于四面体中心，根据四面体结构，两个甲基垂直于硅与两相邻氧原子连接的平面上。此外，Si-C键键长较长，以致两个非极性的甲基上的三个氢就像撑开的伞，使它具有很好的疏水性。
耐低温性：有机聚硅氧烷是由无机硅氧链和有机碳氢链两部分组成，加上相对较大的Si-Si键角(145度)以及低的弯曲力，这些特点大大促进了有机硅链的流动性，降低其玻璃化温度，使得有机硅具有超强的耐低温性能，能在-50℃长期使用。
耐高温、耐候、抗氧化性：硅原子具有特殊的电子结构和空的d轨道，这种结构决定了硅化物与碳化合物具有不同的成键能力:即硅原子能与电子或孤对电子形成共扼，从而使得Si-0键具有部分双键性质(与C-O(344.4kJ/mol)相比，其键能(422.5kJ/mol)要大得多，并且硅与其他原子形成双键的可能也很小。这就导致了有机硅化合物具有耐高温、耐候和抗氧化等优越性能。
电绝缘性：在常态下，硅树脂的电气性能与电性能优良的有机树脂相近，但在高温及潮湿状态下，前者的电气性能则远优于后者。
阻燃、抑烟性：有机硅具有优异的热氧化稳定性，主要有C、Si、O三种元素组成，燃烧产物为H2O、SiO2、CO2，无毒无污染；并且有机硅材料具有难燃性，随着有机硅材料交联密度的提高，阻燃系数越高。另外，通过在硅橡胶配方中加入助熔剂等特殊助剂可使有机硅皮革在燃烧过程中进行陶瓷化转变，仍具有一定的强度。
毫无疑问，有机硅的优越性能极大地促进了有机硅研究的深入和有机硅新材料的出现，有机硅皮革就是其中一种。有机硅皮革是近几年应市场需求而诞生的新型合成革体系，具有透气、环保、无毒、生理相融性能优、防水、抗污、柔顺、滑爽、阻燃、防臭、耐老化、耐高低温（-73-260℃）等特性。同时，有机硅合成革生产加工时不需要更换生产线，可直接采用PU干法工艺生产，另外我司为满足客户需求，还开发各种型号有机硅表处剂，包含前处理表处剂、后处理表处剂、各种手感表处理，满足客户需求。



图3 有机硅皮革的优点
有机硅合成革与市场上传统PVC及PU人造革主流产品相比较，采用与婴儿奶嘴相同的原材料，原料安全环保，质感优，透气好，抗老化，价格适中，有机硅皮革优越的性能使得硅胶皮革成为同类真皮、PVC和PU制品的代替品是大势所趋。

表1 有机硅皮革与目前市场中主流材料的比较
三、有机硅皮革的应用领域
有机硅皮革采用PU干法工艺生产，产品应用涵盖多种行业，如家具革，汽车革、军工服装面料、航空航天设备制品、户外设备、航海设备、电子电气皮具、户外用品、医疗用品等。


图4 有机硅皮革的应用领域
四、结语
有机硅应用在合成革虽然有很多优点，但也有一些自身的缺陷，有机硅材料表面张力低，表面能小，很难与基布进行粘接，另外，有机硅本身力学性能不如PU及PVC弹性体，耐磨性较差，撕裂强度低，有机硅相对于普通PU及PVC粘度体系大，加工工艺性差，同时，有机硅的原材料价位高限制了有机硅皮革只能应用在一些高端及特殊应用行业。未来如何降低有机硅皮革原材料成本，产品功能化等还需要有机硅材料供应商及皮革生产厂家共同努力。