水性PU 合成革物理发泡层的性能及其影响因素

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水性PU 合成革物理发泡层的性能及其影响因素
通过模仿真皮组织结构可以得到发泡层结构信息，获得与真皮类似的手感及舒适程度。发泡层具有大量的微型泡孔结构，能够提高合成革材料的透水透气性能，使其获得较高的丰满性、柔软性。发泡层制作过程涉及化学反应，在受热分解之后会产生气体，形成微孔结构，降低浆料表面的张力。
一、水性PU 合成革物理发泡层树脂产品介绍水性PU 合成革发泡层树脂是含有阴离子型水性聚氨酯的乳液，在生产水性合成革贝斯及纺织涂层过程中具有重要的应用价值。在经过机械发泡之后制作出来的贝斯具有较好的手感及剥离强度，透气性良好，能够广泛应用于生产各种服装革、箱包革、沙发革产品中，为制作出精美的汽车内饰材料奠定了良好的基础。
该材料具有水性环保的特点，有机溶剂含量较低。固含量较高，能够有效提高生产效率。同时，由于该材料柔软性较高，回弹率高，具有较好的触摸手感。可以在其中添加大量的填料，具有较高的性价比，获得更高的经济效益。
在运输过程中，该材料需要保存在通风良好且保持干燥的库房中，避免光照直射，在0℃到40℃之间进行存储及运输。通常来讲，该材料的有效期是半年，可以按照非危险品标准运输。
二、验证水性PU 合成革物理发泡层的性能试验分析（一）试验过程中需要用到的原料分析首先，试验过程中需要用到聚醚多元醇原料，用有机聚合物作为起始剂，在环氧乙烷等多种催化剂的作用之下发生加聚反应，确定科学的配比及加料顺序，生产出各种通用的试剂种类。
其次，试验过程中需要用到三羟甲基丙烷及二羟甲基丙酸两种原料，均属于化学纯材料，具有稳定的性能，能够溶于其他化学试剂中，在合成航空润滑油及印刷油墨时具有十分重要的应用，起到热稳定剂的作用。
再次，试验过程中需要用到丙酮材料，也被称作是二甲基酮。该有机物是最简单的饱和酮，表现为无色透明液体状态，具有微香气味，能够溶解于水、甲醇、乙醚等其他有机溶剂中，具有容易挥发、在空气中燃烧的特点，具有较活泼的化学性质。在工业生产过程中，该材料被广泛应用于纤维制造、皮革生产及喷漆领域中，具有较大的应用价值。
另外，试验过程中需要用到三乙胺试剂。该有机化合物是一种无色的油状液体，有强烈氨臭气味，容易在空气中燃烧。能够在水、乙醇等溶剂中溶解，有强烈的刺激性，在明火及高温条件下甚至可能会发生爆炸危险，在工业生产过程中可以被用作催化剂、防腐剂、合成染料，具有极高的应用价值。

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最后，试验过程中需要用到脂肪醇聚氧乙烯醚助剂，是活性剂中发展速度较快、用量最多的化学品种之一。由聚乙二醇及脂肪醇缩合形成的醚具有较高的活性，理化性质优良，在皮革生产行业中具有较大的发展潜力。
（二）试验中需要用到的设备分析首先，在试验中需要用到精密电动搅拌机，以获得良好的搅拌效果。该设备是在大功率电动搅拌机基础上改进形成的，具有优越的抗腐蚀功能，操作简单便捷，运作过程平稳，能够无极调速，强有力的马达能够在较大范围内搅拌高粘度的液体，在大货样品的生产过程中具有十分重要的作用。
其次，在试验中需要用到电热鼓风烘箱，对生产的产品或研究试验样品进行快速烘干处理，运用热处理功能解决生产过程中遇到的加热问题，在保证质量的前提条件下，具有较好的安全性能。
再次，在试验中需要用到织物透湿探测仪，用来测定各种织物、絮棉及太空棉等用于制造过程的材料透湿性，反映了产品的透气、排汗功能，是评价产品舒适性及安全性的重要指标。
最后，在试验中需要用到高速剪切混合乳化机，物料在底锅内搅拌的过程中，不断更新界面信息，将物料压缩在均质器中，通过转子与定子之间的剪切力、分散物料，打破物粒，在短时间内完成乳化目标。
（三）试验具体过程分析首先，需要合成水性PU 树脂材料，为试验过程提供研究对象。将聚醚多元醇及多异氰酸酯加入到搅拌装置中，经过加热、搅拌冷凝之后加入二羟甲基丙酸材料，经过足够的反应时间之后，在催化剂作用之下促使完成乳化过程。在蒸馏出丙酮之后可以获得固含量较高的水性PU 乳液。
其次，需要制备出高质量的超微皮革粉末。把皮革厂削匀、磨革及从成品革车间渠道的牛皮碎屑放在机械粉碎机中，经过一个小时之后取出，用过滤网获得高纯度的粉末，并保留起来备用。过滤之后的皮革粉末需要在水中浸泡24 小时以上，在分散机的作用之下获得高速的乳化速度，在搅拌均匀之后可以获得粒子大小大致相等的皮革粉末。
再次，为了更好的运用水性PU 树脂的物理发泡程序，可以在乳液中加入适量的发泡剂及稳定剂，在获得足够的发泡倍率之后加入适量的填料，在经过搅拌之后即可获得填料与发泡浆料均匀混合的发泡液体。
最后，需要制备好合成革水性PU 物理发泡层，称量一定量的水性PU 发泡材料，倒入铺于玻璃板上的离型纸上，在涂抹棒的作用下均匀混合，并在烘箱中烘干，经过冷却之后即可获得试验中用到的水性PU 物理发泡层材料。
三、试验测试项目分析（一）测量发泡浆料的粘稠度及发泡层的成肌性根据生产流程中的比例制备水性PU 浆料，将其均匀涂抹在具有一定深度的凹槽中，经过干燥作用之后测量其厚度，即可得到膜厚度与凹槽深度的比例关系，获得涂层的成肌数值大小，定量表示试验数据，获得可靠性较强的试验结果。
在测量发泡浆料的粘度时，可以运用数显粘度计获得测量数据信息，将转速设定为每分钟30 转，测试温度设置为25℃。为了获得更加准确的测量结果，可以运用多次测量取平均值的方式，获得发泡浆料粘度数据信息。
（二）测定涂膜的各项力学性能及透水透气性在测定力学性能时，需要严格按照相应标准制取样本，使其在合适的抗张强度、撕裂强度及断裂伸长长度内获得合理的拉伸速率。
为了获得涂膜的SEM 表征信息，需要将制作好的水性PU 合成革物理发泡层切断，制成大小适中的样品，并在载物台上添加电胶材料，经过喷金处理之后，将载物台放在扫描仪器当中，科学调整载物台的高度，及时观察扫面电镜开口，开动扫描设备，严格按照操作步骤完成试样拍照任务，经过处理分析之后获得合理的表征数据信息。在测量涂抹的透水透气性时，需要将适量的蒸馏水放置在器皿中，并在其上放置橡皮垫圈及试样，确保铝制螺丝紧紧固定在器皿上，再放到称量设备上称重。在试验器具中放置适量的浓硫酸，经过空气的风华作用之后获得称重信息。
（三）测量合成革发泡层的剥离强度沿着中间线剪开已经加工完成的合成革，并用专用的表面粘结剂固定材料表层，经过辊压、烘干及粘贴之后将样品剪成长宽固定的长条形样品，用速度固定的拉力试验机完成拉伸任务，完成角度为180 度的剥离，测量出表面层及基体层之间的剥离强度状况信息。
四、影响水性PU 合成革物理发泡层材料性能的因素分析

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（一）发泡剂的种类对发泡层材料性能的影响不同种类的发泡剂具有相异的发泡能力及稳泡能力，其表面的活性对发泡层材料的性能具有较大影响。在泡沫形成的过程中，气泡的数量会对液膜表面产生较大影响，泡沫体系表面能会随之发生变化。表面能较大时会使得液膜的存在时间逐渐缩短，给泡沫形成过程产生了较大的阻碍作用。发泡剂表面会附着着大量的表面活性剂，决定着表面活性水平，其中表面活性越高的发泡剂越容易形成泡沫。泡沫液膜性质由稳泡性能决定，为弹力较好、强度较高的液膜形成奠定了良好基础。
（二）发泡倍率的大小对发泡层材料性能的影响水性PU 合成革材料的剥离程度较差，需要运用控制涂层小孔大小及数量的方式解决剥离程度难题。发泡倍率会对发泡层的机械性能及使用手感产生较大影响，在控制发泡剂用量时，改变发泡倍率及搅拌时间，能够达到高效控制小孔实际大小与数量的目的。在水性PU溶液中加入发泡剂及稳泡剂，运用物理机械发泡控制发泡倍率，能够获得关于合成革材料的剥离强度及机械性能信息。
实际上，水性PU 合成革材料的剥离强度及抗张撕裂嵌强度会随着发泡倍率的增加而降低。发泡倍率的提升会使得树脂乳液中融入较多的空气，增大发泡层中小孔的大小及数量，导致微孔结构变薄，强度严重降低。小孔数量增加会使得发泡层的柔软度提高，但是在发泡倍率超过200%之后，会获得较差的手感，微孔结构大量破裂。
（三）填料种类对发泡层机械性能及透水透气性的影响填料在合成革材料中具有重要作用。首先，填料会调整发泡层中的小孔结构，使其以微小颗粒状态分布在发泡体系当中，加速了水性聚氨酯分子的凝聚过程，提高树脂材料的凝固速率。其次，填料会使得合成革材料具备一些特殊功能，间接改变发泡层的功能。
超微皮革粉体的表面是肉面层，在没有经过加脂之前，会获得较为疏松、干枯的纤维结构，在与浆料充分混合之后可以获得较高的浆料粘稠度，使其流动性变差。添加超微皮革粉体之后的发泡浆料具有较细腻均匀的泡孔结构，但填料对其发泡能力影响较小，对发泡层的小孔结构影响较大。添加填料不会影响发泡层微孔结构的完整性，可以有效改善发泡层的平整程度及丰满度，使其具备更好的手感。超微皮革粉体的纤维排列较为紧密，在加工过程中具有大量的砂砾杂质。
在发泡工艺相同的条件下，不同种类的填料会对水性PU 合成革材料的机械性能产生较大影响。在填料加入之后，发泡层的孔结构会随之增加，对泡沫产生较大的破坏性，机械性能受到的影响较大。在实际生产过程中，加入填料能够降低生产成本，改变发泡层的特殊性能。
填料种类也会对发泡层的透水透气性产生较大影响。合成革的透水透气性是评判质量的一项重要标准。在添加填料之后，发泡层的透水透气性会有明显提高，其中成品超微皮革粉体的作用最为明显。纤维素材料具有较好的亲水性，有效改善材料的透水透气性能，使其具备柔软的手感。
（四）超微皮革粉末用量大小对发泡层材料性能的影响首先，粉体用量会对水性PU 合成革的透水透气性产生较大影响。超微皮革粉末用量增加时，发泡层的透湿率也会随之增加。发泡层本身具有良好的透水透气性，在粉末的作用之下，会在一定范围内提高透湿率。但是在粉末用量增加到一定值时，发泡层的透水透气性会随之趋于平衡，达到相对稳定的标准。
其次，粉体用量会对水性PU 合成革的机械性能产生较大影响。粉末含量的增加会使得发泡层的抗张强度及撕裂强度不断降低。粉末会对发泡层内部均匀分布的结构产生一定的破坏性，阻碍了新化学键的生成，在界面处存在大量的缝隙，对其机械性能产生了较大影响。
（五）烘干温度对发泡层材料性能的影响在水性PU 合成革生产的过程中，温度大小起着至关重要的作用，影响着实际生产过程。随着烘干温度的提高，烘干时间会随之变短，干燥速率会加快。较高的温度可以对发泡层带来较多能量，使得水分能够快速蒸发出去，获得较高的干燥速率。较高的温度会使得撕裂抗张强度不断增强，机械性能不断提高。高温下发泡层的颗粒感较强，聚氨酯分子之间的粘结度较高。但是在过高的温度环境中，发泡层表面呈现出粗糙的特征，颗粒感较强。这是因为在温度高于水的沸点之后，溶剂水会迅速蒸发，小泡也会随之快速破裂，颗粒感严重。
在较低温度情况下，发泡层会获得稳定的结构及平整的表面，温度增高会伴随着水分的蒸发，颗粒纤维震荡频率增加，机械性能逐渐改善。
五、结语综上所述，水性PU 合成革树脂材料柔软，具有良好的性能。经过试验可知，水性PU 合成革物理发泡层性能会受到烘干温度、填料种类、发泡倍率、粉末用量、发泡剂种类等因素影响，可以在实验中通过测量合成革发泡层的剥离强度、涂膜的各项力学性能及透水透气性等,验证各种因素对水性PU 合成革材料的影响程度。