皮革涂饰颜料体积浓度与涂膜性能研究

泽鑫新材

在制革的生产过程中，涂饰赋予成革各种外观，增加革的美感及其商业价值，涂饰直接关系到成革质量的优劣和档次，是十分重要的步骤之一。


　　在制革的生产过程中，涂饰赋予成革各种外观，增加革的美感及其商业价值，涂饰直接关系到成革质量的优劣和档次，是十分重要的步骤之一。

　　皮革涂饰品由于品种的不同，对涂饰的要求各有不同，即对涂层的性能要求不同，这就要求适当的涂饰配方。无论在鞋面革、服装革及家具革的涂饰中，所涉及的因素很多，情况也较为复杂。因此，对涂饰中各组分的变化而引起的涂膜性能的改变进行深入、系统的研究是十分必要的，这对涂饰工艺的确定有着十分重要的指导意义。

　　一般说来，皮革涂饰剂的基本组成是粘结剂、颜料、助剂、水或溶剂组成。粘结剂又称成膜剂，顾名思义，它的作用在于粘结涂膜中其它组分的作用。本次研究主要采用生产中广泛使用的树脂皮革化工做粘结剂。树脂是配方中的主要成份，因此，树脂的种类及用量对涂膜性能起决定作用。可采用丙烯酸树脂和聚氨酯树脂混合使用作成膜剂。另外，颜料膏在涂饰配方中起着十分重要的作用，它不仅在涂膜中起着色剂的作用，而且颜料在涂膜中含量的变化对涂膜各种性能产生较大或重大影响。助剂对成膜的影响也较为明显，加入不同的助剂，调节涂饰剂的流变性、流平性，使之形成均一的涂膜，以及改善涂膜的手感、光亮度及柔韧性，赋予膜各种特殊效应。

　　涂料工业的涂饰配方中，通过控制配方中各组分比例的变化以及加入不同助剂对涂膜性能的影响的研究是比较多的，尤其对溶剂型树脂的研究比较多。在制革行业涂饰工艺中，有关不同的涂饰剂或涂饰配方对成膜性能影响的研究已有了大量的报道。然而，有关涂饰剂中组分的变化对涂膜性能的影响进行系统的研究则少有报道，本次研究就此问题，通过改变树脂和颜料的比例及加入不同的助剂，进行了较为深入、系统的试验研究。

　　用于皮革涂饰的涂饰剂种类较多，为了使本次研究更具现实意义，采用丙烯酸树脂和聚氨酯树脂混合使用做粘结剂（这种方法在实际生产中广泛使用），颜料膏选用高细度黑色无机颜料膏，以及少量常用的助剂如蜡乳液、油脂、硅手感剂、酪素作为助剂材料。通过改变树脂和颜料膏在干膜中的比例以及加入不同的助剂，研究涂膜的各种性能（断裂伸长率、抗张强度、耐折性能、耐水和溶剂的能力以及涂膜密度）的变化，找出涂膜性能变化的趋势及临界颜料体积浓度（CPVC），揭示涂膜在CPVC处的变化规律。

　　1试验部分在现在的制革行业确定涂饰配方设计时，通常是以涂饰剂和颜料膏的重量来计算其用量的。

　　对于大生产来说比较易于计算称量，这符合人们常规的习惯。但这种方法不够科学，它不能反映出树脂和颜料膏固含量的变化。颜料体积浓度是皮革涂饰剂中zui重要、zui基本的表征参数，为此引入颜料体积浓度（PVC），颜料体积浓度（PVC）能准确地体现出涂膜中的树脂和颜料膏的确切含量。在涂饰中，颜料体积浓度（PVC）是指在颜料和粘结剂的总体积中，颜料所占体积分数，即：颜料粘结剂颜料）颜料体积粘结剂）粘结剂体积当粘结剂逐渐加入到颜料体系中，颜料粒子堆积空隙中的空气将逐渐被粘结剂所取代。此时，整个体系由颜料、粘结剂和尚未被取代的空气组成。随着粘结剂用量的增加，颜料粒子堆砌空隙将不断减少，粘结剂恰好填满全部空隙时的颜料体积浓度称临界颜料体积浓度，并用CPVC来表示，进一步添加粘结剂，颜料粒子开始彼此分离，粒子间的距离逐渐增大，从而，使颜料堆砌更加松散。据研究发现涂饰剂组分的比例变化都会引起涂膜性能的改变，随着PVC增加，膜的物化性能会按照一定的规律变化，而在CPVC处，这种趋势会发生突变。据有关资料显示涂膜的断裂伸长率、抗张强度、耐水和溶剂能力、光亮度以及柔软度等在CPVC处会发生突变。

　　这是因为：当PVC CPVC时，颜料以分散形式存在于粘结剂相中当PVC CPVC时，没有足够的粘结剂使颜料粒子得到充分的润湿，颜料与粘结剂的混合体系存在空隙，因而，涂膜在CPVC处性能会发生突变。事实上，在生产中使用的涂饰配方，其PVC值都是小于CPVC值的，因而，着重对小于CPVC的部分进行讨论更具现实意义。

　　虽然，用颜料体积浓度（PVC）和临界颜料体积浓度（CPVC）可以定量地表征涂膜组分和性能上的变化，但是这种方法的实施有一定的困难，不便操作。因此，引入颜料质量分数来表征涂膜组分。颜料质量分数是指干膜中颜料所占树脂和颜料总质量的百分数，即：颜料质量分数=颜料质量/（颜料质量树脂质量），颜料质量分数和颜料体积浓度在表征涂膜组分和性能上没有本质上的区别，其意义是相同的。而且颜料质量分数可以直观又准确地反映出配方的组成，更符合人们的习惯。本次研究中，采用颜料质量分数来表征配方中各组分的含量。并以PVC、CPVC表征颜料质量分数与临界颜料质量分数。

　　本次研究的试验方案是：在膜的总质量不变的情况下，改变颜料和树脂的配比，使颜料含量（以下凡没有特殊说明，皆指固含量）从0升至70以及分别加入蜡乳液、硅手感剂、油脂以及酪素做助剂材料。通过对不同颜料及助剂含量涂膜的各种性能测试、研究，找出其变化规律。

　　为了缩小研究范围，突出研究重点，不对树脂和颜料本身的性质对涂膜性能的影响做深入的讨论。本次研究的主旨在研究PVC和CPVC对涂膜的断裂伸长率、抗张强度、光亮度以及柔软度等物化性能的影响，以及加入不同助剂所引起的涂膜性能的变化。