仿毛皮織物聚氨酯涂層的涂覆及性能研究

李 玲，張尚勇

（武漢紡織大學，湖北 武漢 430074）

在“時尚”和“環保”間做選擇不是件容易的事［1］，“反皮草”、“反皮革”的環保運動從未停止過，因為皮草銷售背后隱藏的是對動物殘忍的虐待和殺戮。另外，制革工業在迅速發展的同時，不僅帶來了嚴重的生態破壞，對環境的污染也是不容小覷的［2］。所以，探索出一種可以與真皮草相媲美甚至優于真皮草的仿真裘皮是必要的。這種仿真裘皮是通過以保型性良好的雙針床經編真毛織物為起毛或植毛基布，在其上涂覆適當厚度、濃度的聚氨酯／DMF溶液，使其無論是外觀手感，還是內在性能都可以達到與真皮相比擬的效果，同時，保證革層與基部的粘度。最大限度地以假代真，從資源利用和生態保護方面做出貢獻。

本文研究生態功能性聚氨酯合成革技術和改性廢山羊毛的結合利用，使得生態PU 革與山羊毛相結合，制成各方面性能都優于真皮草的人造仿真裘皮。基布選用腈綸毛紗編織的起毛基布毛，后期可以換為以廢毛或者動物本身自然褪掉的毛等編織而成的織物。

1 實驗

1.1 材料及儀器

DMF（N，N—二甲基甲酰胺），分析純；熱塑性聚氨酯；玻璃棒（兩側用膠布均勻卷出一定厚度）；電子天平；JJ-1精密增力電動攪拌器；101-D型電熱鼓風干燥箱；YG065H 型電子織物強力實驗儀；YG（B）461D 型數字織物透氣量儀；YG502織物起毛起球儀。

1.2 材料準備及聚氨酯／DMF溶液制備

將腈綸經編雙面毛毯剪為邊長20cm的正方形織物，并將其一面絨毛剪掉至露出基布組織紋路，且保持布面平整無破洞。

把一定重量的聚氨酯彈性體加入對應體積量的DMF溶劑中，用攪拌器攪拌2～3h，得到所需聚氨酯／DMF溶液。另外，在凝固槽中配制由水和DMF組成的凝固液，其中，DMF 質量分數為20%～25%，溫度控制在25℃左右［3-4］。

1.3 涂覆涂層

首先將準備好的正方形織物置于清水中充分潤濕后取出，鋪在表面光滑平整的操作臺上，通過（順毛方向）擠壓和進一步吸濕，除去多余水分，然后在織物上用玻璃棒涂覆聚氨酯／DMF溶液后將其放入凝固槽中，凝固時間為12 min，再在水槽中充分沖洗，最后將織物四邊固定放入烘箱，以80℃左右的溫度烘干8h后取出，成樣。

涂層時的溶液使用量：第一層40mL；第二層約28mL；第三層涂量為30mL。本實驗采用多因素對比統籌進行，即通過控制涂層數（單層、雙層、三層）、涂層溶液聚氨酯質量分數（0%，8%，12%，15%）進行比較［5-6］。

1.4 性能測試

1.4.1 透氣性測試

透氣量是指織物在規定的壓差條件下，測定一定時間內垂直通過試樣給定面積的氣流流量。它是影響織物舒適性的一個重要因素，織物的透氣性用透氣量來表示，透氣量越大表示織物的透氣性能越好。實驗采用YG（B）461D 型數字式透氣儀，工業用織物壓差一般設定為200Pa，服裝用織物則設置為100Pa。本次測試設定壓差為100Pa，此外還要選擇流量孔徑的大小（即噴嘴代號）。透氣性較好的織物，選擇較大的孔徑；反之，則選擇較小的孔徑。該儀器配套噴嘴代號對應直徑情況見表1。試驗方法參照標準GB／T 5453—1997織物透氣性的測定。每塊布樣分別對三個不同的位置進行測量。

表1 透氣儀噴嘴代號及其對應直徑

1.4.2 脫毛率測試

本實驗采用YG502織物起毛起球儀，其工作原理是圓形織物試樣在一定的壓力下，與標準磨料按李莎如（Lissajous）曲線的運動軌跡進行互相磨擦，導致試樣破損，以試樣破損的耐磨次數表示織物的耐磨性能。根據其摩擦起毛的性能，現用此儀器來測試涂層絨毛織物的脫毛率，以此判斷織物上絨毛與基布的固結能力［7-8］。

將試樣織物裁剪為直徑為（113±0.5）mm 的圓形試樣，用電子天平稱其重量g1，之后將試樣裝入夾環內，織物絨面朝外。調節實驗參數（加壓重量300g），啟動開關。然后依次與尼龍刷摩擦50、100、150 次時取下樣布稱其重量g2、g3、g4。根據織物重量的減少量可推算出織物掉毛率。計算方法如公式（1）所示：

式中b表示織物脫毛率。

2 實驗結果與討論

2.1 不同聚氨酯濃度對涂層織物透氣性的影響（見表2）

觀察實驗試樣并結合表2數據可知，聚氨酯質量分數較低（8%）時，涂層溶液易發生滲透現象，很難在基布表面形成均勻薄膜層，織物本身的較大空隙沒有被充分填充，因而透氣率較大。隨著涂層聚氨酯質量分數的增大，或涂層數的增加，織物的透氣率都在逐漸降低，尤其測量多涂層織物時，必須用代號最小，直徑達到0.8mm 的噴嘴時才能得到透氣數據。另外，涂層過程中織物基布上溶液涂抹不均勻，或者在聚氨酯涂料完全凝固后，未完全將泡孔層內的DMF洗干凈，都會影響涂層后織物的透氣性能。涂層封閉了織物表面的孔隙，防水性能增強，但同時透氣性能減弱。所以需對涂層用料進行一些改性處理，改善其透氣性能。

2.2 涂層變化對織物脫毛性能的影響（見表3）

在未涂層情況下，織物經尼龍刷摩擦后，情況如圖1所示。而經涂層處理后的織物經過同樣試驗，情況如圖2所示。從表3中可以明顯發現，單涂層處理后的織物，織物脫毛率隨著聚氨酯濃度的增加而增大，可見當聚氨酯濃度相對較小時，它的粘結性較強。另外，結合試樣涂層效果和試驗數據可知，直接接觸織物的涂層聚氨酯含量較少，最表面涂層聚氨酯含量較大時，試樣織物的效果和脫毛率達到最佳。

表2 不同涂層濃度對織物透氣性能的影響

表3 不同濃度涂層對織物脫毛率的影響

圖1 未涂層織物脫毛情況

這是因為織物在被涂覆過程中，基布上紗線間的微小空隙會不同程度地填充，聚氨酯濃度相對較低時，如為8%和10%時，涂層溶液有較好的滲透作用，涂層可將絨毛根部粘連固結在基布上，在外界力的作用下絨毛就不會輕易脫離基部。注意過度的滲透可能造成涂層背面絨毛堆結，還會使織物手感變硬。實驗過程中，在嘗試涂覆低濃度涂料前先在基布上涂一層漿糊，堵住基布上較大的孔隙，待涂上聚氨酯凝固成膜后再將漿糊洗凈。這種方法可以起到防止滲透的作用，但效果并不顯著。聚氨酯濃度相對較高時，由于溶液本身內部相互粘附力太高，降低了其滲透作用，溶液很快在基布表面形成一層完整的薄膜，降低對反面絨毛的固結作用。

圖2 涂層織物脫毛情況

3 結語

通過多次反復實驗研究發現，形成性能良好的涂層薄膜受到多方面因素的影響，如涂覆壓力、溶液配制、試樣去水程度、涂覆方向等，其中的關鍵是涂覆施加的壓力要適當，壓力太大會造成溶劑過度滲透而使涂層膜表面毛糙僵硬，壓力過小則可能使成形后的薄膜層表面不均勻平坦，甚至部分脫離基布表面。聚氨酯涂料完全凝固后，要通過水洗去除泡孔內殘留的少量DMF，否則，烘干后會造成表面有麻點等缺陷。涂層效果最好是采用三層涂覆，最底層起到粘結基布的作用，中間層有豐富革層手感舒適度的效果，最上層則保證了涂層表面光滑度。最后織物的烘干時間和溫度也要適當控制，溫度過高或時間過長都可能使之變黃發硬。

［1］鄭婷.假皮草，環保主義的時尚［J］.綠色中國，2010，（23）：64—65.

［2］高忠柏.中國皮革工業必須走可持續發展之路［J］.中國皮革，1997，26（2）：21—23.

［3］馬興元，呂凌云，李嘵.DMF用量對聚氨酯濕法成膜的性能及微觀結構的影響［J］.西部皮革，2010，32（5）：7—11.

［4］周國威.人造毛革兩用毛皮［P］.中國專利：88210146，1988—12—21.

［5］王忍，杜文琴.涂層織物生產方法與發展趨勢［J］.紡織導報，2011，（2）：59—61.

［6］余芳.涂層仿皮革織物的服裝加工性能研究［D］.江蘇：蘇州大學，2008.

［7］黃立新.濕法PU 革及其基布的生產工藝探討［J］.嘉興學院學報，2003，15（6）：22—25.

［8］潘紅霞，周康龍，陳大俊.聚氨酯微乳液用于針織人造毛皮底布涂層的研究［J］.毛紡科技，2005，（7）：22—25.