[发明专利]一种提高超细纤维合成革基布透水汽性的方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种提高超细纤维合成革基布透水汽性的方法。

背景技术

天然皮革中胶原纤维之间存在较多空隙，胶原分子链上大量的亲水基团，赋予了天然皮革优良的透水汽性和透湿性能，这是现今其它合成革所不能达到的。

但随着原皮资源全球性匮乏和加工成本迅速提升，具有高仿真性的合成革以其特有的物理机械性能，在制鞋、箱包、服装、家具装饰等领域的应用日益广泛。国际著名运动鞋厂商制作高档运动鞋材料也选择具有特殊功能的合成革。由此可以看出，特种合成革在某些领域已有替代天然皮革的趋势，其中最具发展潜力的当属超细纤维合成革。超细纤维合成革具有与天然皮革极其相似的结构，是仿照真皮的纤维编织结构进行仿制的，所以从手感和物理机械性能上都有着近似真皮的性能，有时部分机械性能更高于真皮。

超细纤维合成革是由超细纤维基布和PU聚氨酯树脂面层两部分组成。超细纤维合成革用基布主要是由聚酰胺纤维（超细纤维）和PU聚氨酯膜组成的复合材料，其各自所占比例为40%～50%。从化学组成来看，聚酰胺和聚氨酯分子链上的极性基团极少，这就决定了其在透水汽性能方面和真皮相比还存在很大的差距。因此研究和改善超细纤维合成革的卫生性能（包括透气性、透水汽性和吸湿性）问题特别是改善其透湿性功能已经成为开发高档合成革的重要指标。据文献报道，在聚氨酯成膜过程中，通过加入发泡剂或制孔剂来改善聚氨酯的微孔结构，在连续性的膜中形成微孔，从而改善聚氨酯的卫生性能，这是聚氨酯材料一种重要的改性手段。但是只能改善合成革面层的透气性能，而对于超细纤维合成革基布并无改善。

在正常的生理活动中,人体是通过部分的不被察觉的蒸发来使体温下降和平衡的,如果所产生的水蒸汽使得服装内微气候环境的相对湿度提高到足以产生明显蒸发并提高隔热空气层的热传导率,那么穿着这种服装就不舒适，即使较之正常的体表温度和体内温度有较小的偏差,也会导致极大的不适和工作效率的下降。

从胶原纤维与超细纤维结构中看，超细纤维亲水基团的含量仅相当于胶原纤维的1/10左右，检测证明，天然皮革的透水汽性在700g/m²·24hr这主要是由于吸水透湿性能不仅与水蒸汽的分压力差有关，亲水性基团的存在及其运动频率的大小也会对水分子在合成革中的扩散和传递有很大影响。由于胶原纤维上的亲水基团比超细纤维的多，所以胶原纤维对水汽的传递速度比超细纤维快。正是因为胶原纤维分子链上大量的亲水基团，使天然皮革对空气湿度变化敏感，具有良好的吸湿和排湿能力。

所以，要改善超细纤维合成革的穿着性、功能性、卫生性，从根本上要改善超细纤维合成革基布透水汽性。

然而透水汽性能的改善关键在于基布化学结构中极性分子及极性基团存在量的多少。

马兴元等人采用1398蛋白酶对聚酰胺超细纤维合成革基布进行水解改性。在水量为1：10（以基布重量为基准），pH为7.5，温度为45℃的条件下对酶用量和处理时间两个因素进行了优化，并对改性后基布的物理机械性能、透水汽性能、染色性能、纤维束微观结构等进行了测定与表征。结果表明：在1398蛋白酶用量为0.5%，处理时间为2h下处理工艺最佳。经过1398蛋白酶处理以后，超细纤维表面的部分酰胺键水解，暴露出-NH₂和-COOH亲水性基团。虽然轻微降低了基布的机械性能，但是基布的透水汽性能由361mg/（10cm²·24h）提高到475mg/（10cm²·24h），透水汽性提高近32%。另外，他们还使用硫酸、甲酸、三乙醇胺、胰酶等对超细纤维合成革基布进行了处理，研究了改性处理对合成革基布透水汽性能的改善作用。结果表明，上述处理均可使基布的透水汽性能有不同程度的提高。

罗晓民等人采用甲酸预处理超细纤维合成革基布，并添加了铝单宁进行交联的方法对超细纤维合成革基布进行改性，在提高其染色性能和卫生性能的同时又不使得其力学性能降低。实验结果表明：预处理时间为60min、甲酸用量为3%、铝单宁用量为6%，交联温度为50℃，交联pH为6时透水汽性为676.1mg/（10cm²·24h），比空白提高了67.2%。