抗靜電皮革工藝設計及性能探究范文
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摘要：通過測定皮革的體積電阻率，研究了在加脂工序和涂飾工序中添加導電金屬銀粉對皮革抗靜電性能的影響。實驗結果表明，在涂飾工序中添加銀粉時皮革的體積電阻率下降較明顯，當銀粉用量為2%時，涂飾革樣的體積電阻率達到2.89×107Ω•m。
關鍵詞：抗靜電；抗靜電皮革；體積電阻率；加脂；涂飾
皮革制品因其具有天然獨特的美感，一直深受廣大消費者的喜愛，擁有一件高檔的皮革制品，不僅代表時尚品味，更是一種身份的象征。但是由于皮革同化學纖維一樣為非極性材料，比表面電阻很大，因此皮革制品在使用過程中，由于自身摩擦或與其它物體摩擦易產生和積聚正負不同或電荷大小不同的靜電[1~2]。帶靜電的皮革制品，在使用過程中，不僅會吸附灰塵，不利于清潔，還有很多潛在的危害。目前，我國對抗靜電技術研究較多的是紡織材料，迄今為止，我國對抗靜電皮革的研究尚處于起步階段，也沒有相關抗靜電皮革的產品標準[3]，因此，研究皮革的抗靜電性和處理方法，不僅具有非常重要的理論意義，而且可為提高皮革的電導率，發展抗靜電皮革材料提供必要的研究基礎和實驗方法。
1實驗部分
1.1主要試劑和儀器
1.1.1主要試劑銀粉，粒徑1~5um，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；常規鉻鞣牛皮藍濕革，浙江明新皮業有限公司；常規鉻鞣牛皮沙發坯革，海寧瑞星皮革有限公司；常規加脂和涂飾材料，工業級，主要來自湯普勒公司和斯塔爾公司。
1.1.2主要儀器GSD型熱泵循環不銹鋼控溫試驗轉鼓，GSD4004-4，無錫新達輕工機械有限公司；YG(B)406型織物電阻率測試儀，溫州市大榮紡織儀器有限公司；拉力試驗機，WDL-5000N，江都市道純試驗廠；透水汽性能試驗機，GT-7005-EV，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司；掃描電子顯微鏡，S-4800，日本日立高新技術公司。
1.2實驗方法
抗靜電處理的方法主要有兩種:（1）通過增加抗靜電材料表面的潤滑性，來抑制電荷的產生；（2）通過提高周圍環境的空氣濕度和增加抗靜電材料的導電率，使已經產生的靜電荷盡快泄露[4]。在上述兩種方法中，提高材料的導電率是抗靜電處理最有效、最根本的方法。而摻雜導電材料又是提高導電率的有效方法之一，銀是最好的導電金屬材料，因此，本文選擇添加導電金屬銀粉來考察其對皮革抗靜電性能的影響。
1.2.1抗靜電皮革加脂工藝設計加脂劑中除了含有油脂成分外，還有大量的乳化劑，因此在加脂工序中添加抗靜電材料，可以使抗靜電材料進行很好的分散和滲透，抗靜電處理的加脂工藝設計如下：取一張鉻鞣牛皮藍濕革，在對稱部位分割取樣，編號稱重，增重50%計重，進行實驗。水洗：水，200%，常溫，悶水洗兩次，每次10min。復鞣：水，150%，35℃；鉻粉，2%，轉90min；分次加甲酸鈉、醋酸鈉，X%，120min后控制浴液pH值4.0~4.2。水洗：水，200%，常溫，悶水洗兩次，每次10min。中和：水，200%，35℃；甲酸鈉，1%，中和單寧，1%，小蘇打，X%，轉60min，控制pH5.5~6.0。水洗：水，200%，常溫，悶水洗兩次，每次10min。加脂：水，200%，50℃；加脂劑，10%，銀粉，X%，轉動60min，降至常溫；甲酸，0.5%，轉30min；甲酸，X%，轉60min后測pH3.6~3.8。水洗：水，200%，常溫，轉10min。控水、出鼓，常溫掛晾干燥，搓軟。
1.2.2抗靜電皮革涂飾工藝設計添加導電材料摻雜于涂層中處理皮革，是有效提高皮革導電性的方法之一。因此，在涂飾工藝中摻雜導電金屬銀粉對皮革進行抗靜電處理，抗靜電處理的涂飾工藝設計如下：底涂：RC-77-122，150份，RU-77-108，100份，顏料膏50份，水250份，銀粉X%，噴兩遍，熨平（100℃，20kg）。中涂：RA-2312，200份，RU-77-197，150份，WAX4077，30份，顏料膏，30份，水400份，導電材料X%，噴兩遍，熨平（100℃，20kg）。LACWG/4，100份，FeelCLD，5份，水，100份，噴一遍，熨平（100℃，20kg）。注：X%表示銀粉在涂飾劑配方中的質量百分數。
1.3測試分析
1.3.1抗靜電性能測試皮革樣品晾干后，在標準空氣中調節24h，然后取樣。使用YG（B）406型織物電阻率測試儀，測定皮革樣品兩點間的體積電阻Rv（Ω），利用公式1計算樣品的體積電阻率。
1.3.2掃描電鏡采用日本日立公司生產的S-4800型掃描電子顯微鏡對皮革樣品形貌進行掃描，考察銀粉在皮革樣品中的分布。
1.3.3皮革抗張強度的測定皮革抗張強度的測定方法按照QB/T2710-2005中規定方法進行。
1.3.4皮革透水汽性能的測定皮革透水汽性能的測定方法按照文獻中方法進行測定[5]。
2結果與討論
2.1加脂處理對皮革抗靜電性能的影響
在加脂工序中添加銀粉處理皮革試樣之后，加脂革樣的體積電阻率測定結果見表1。由表1可知，在加脂工序中加入銀粉作為導電材料處理皮革，對皮革試樣的電阻率影響較小。這可能是由于導電金屬的導電機理是導電性粒子相互接觸形成連續相而導電[4]，而實驗中加入的銀粉用量為皮重的0.5%~2.0%之間，銀粉很難在皮革纖維中形成連續相，故在加脂工序中添加銀粉對皮革的抗靜電性影響較小。銀粉用量為1%時，加脂皮革試樣的掃描電鏡見圖1。由圖1可知，皮革纖維中的銀粉粒徑為1~3um，在皮纖維中分散較均勻，但沒有形成連續相。加脂革樣的抗張強度和透水汽性能的測定結果見表2。由表2可知，銀粉對皮革抗張強度的也影響較小，這是因為銀粉在加脂劑的乳化分散下，進入皮革纖維內部，沒有與皮革纖維進行有效的結合，故對皮革的抗張強度影響很小。而隨著銀粉用量的增大，皮革試樣的透水汽性呈下降趨勢，這是因為銀粉使得皮革纖維內部的孔隙略有減小，從而使革樣的透水汽性略有下降。
2.2涂飾處理對皮革抗靜電性能的影響
在涂飾中摻雜銀粉進行抗靜電處理的皮革試樣的電阻率測定結果見表3。由表3可知，未添加銀粉的涂飾革樣的電阻率與未涂飾革樣的電阻率相比，差別不大，說明實驗中使用的涂飾材料對皮革的電阻率幾乎無影響。從表3中可以看出，在涂飾工序中添加銀粉，涂飾革樣的體積電阻率隨著銀粉用量的增加而減小，涂飾革樣的體積電阻率下降比較明顯，但下降幅度在一個數量級之內。這是因為導電金屬材料的用量需要達到40%~50%以上，才能使導電粒子相互接觸形成連續相而導電[6]，從而顯著降低材料的電阻率。然而銀粉用量的大幅度增加，不僅會影響皮革涂層的性能，而且銀粉的價格較高，大量使用也必然增加生產成本。因此后續可以選用粒徑更細的銀粉或其它材料，以期其在較小用量下便能在涂層中形成連續的網絡結構，從而顯著降低革樣的體積電阻率，最終達到良好的抗靜電效果。銀粉用量為2%時，涂飾革樣的掃描電鏡圖見圖2，由圖2可知，銀粉在皮革表面含量較高，但也沒有形成連續相。涂飾革樣的抗張強度和透水汽性能測定結果見表4。由表4可知，銀粉的添加對涂飾革樣的抗張強度影響較小。而隨著涂飾劑中銀粉用量的增加，涂飾革樣的透水汽性能呈上升趨勢。
3結論
（1）在加脂工序中加入銀粉對皮革進行抗靜電處理，當銀粉的用量為0.5%~2.0%時，加脂革樣的體積電阻率和抗張強度變化不明顯，但革樣的透水汽性能略有下降。（2）在涂飾工序中加入銀粉對皮革進行抗靜電處理，當銀粉的用量為0.1%~5.0%時，涂飾革樣的體積電阻率下降較為明顯，但在一個數量級之內。涂飾革樣的透水汽性能略有增加，但其對涂飾革樣的抗張強度影響較小。
參考文獻:
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[3]孫立蓉,李學田,章川波.鞣制方法對皮革電導率的影響[J].中國皮革,2008,37(3):14-15,20.
[4]郭松,張笑東,劉萌,等.抗靜電少鉻鞣黃牛鞋面革的工藝設計與優化[J].中國皮革,2016,45(10):8-11,16.
[5]丁紹蘭,羅曉明,周越.革制品分析檢驗[M].北京:中國輕工業出版社,2010.49-52.
[6]田瑤珠.抗靜電劑在聚乙烯中的應用及其力學性能影響的研究[D].貴陽：貴州工業大學，2003.
作者：洪晨佳 洪新球 陳俞安 鄭樂 趙一 單位：嘉興學院材料與紡織工程學院