抗静电皮革工艺设计及性能探究范文

摘要：通过测定皮革的体积电阻率，研究了在加脂工序和涂饰工序中添加导电金属银粉对皮革抗静电性能的影响。实验结果表明，在涂饰工序中添加银粉时皮革的体积电阻率下降较明显，当银粉用量为2%时，涂饰革样的体积电阻率达到2.89×107Ω•m。

关键词：抗静电；抗静电皮革；体积电阻率；加脂；涂饰

皮革制品因其具有天然独特的美感，一直深受广大消费者的喜爱，拥有一件高档的皮革制品，不仅代表时尚品味，更是一种身份的象征。但是由于皮革同化学纤维一样为非极性材料，比表面电阻很大，因此皮革制品在使用过程中，由于自身摩擦或与其它物体摩擦易产生和积聚正负不同或电荷大小不同的静电[1~2]。带静电的皮革制品，在使用过程中，不仅会吸附灰尘，不利于清洁，还有很多潜在的危害。目前，我国对抗静电技术研究较多的是纺织材料，迄今为止，我国对抗静电皮革的研究尚处于起步阶段，也没有相关抗静电皮革的产品标准[3]，因此，研究皮革的抗静电性和处理方法，不仅具有非常重要的理论意义，而且可为提高皮革的电导率，发展抗静电皮革材料提供必要的研究基础和实验方法。

1实验部分

1.1主要试剂和仪器

1.1.1主要试剂银粉，粒径1~5um，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；常规铬鞣牛皮蓝湿革，浙江明新皮业有限公司；常规铬鞣牛皮沙发坯革，海宁瑞星皮革有限公司；常规加脂和涂饰材料，工业级，主要来自汤普勒公司和斯塔尔公司。

1.1.2主要仪器GSD型热泵循环不锈钢控温试验转鼓，GSD4004-4，无锡新达轻工机械有限公司；YG(B)406型织物电阻率测试仪，温州市大荣纺织仪器有限公司；拉力试验机，WDL-5000N，江都市道纯试验厂；透水汽性能试验机，GT-7005-EV，高铁检测仪器（东莞）有限公司；扫描电子显微镜，S-4800，日本日立高新技术公司。

1.2实验方法

抗静电处理的方法主要有两种:（1）通过增加抗静电材料表面的润滑性，来抑制电荷的产生；（2）通过提高周围环境的空气湿度和增加抗静电材料的导电率，使已经产生的静电荷尽快泄露[4]。在上述两种方法中，提高材料的导电率是抗静电处理最有效、最根本的方法。而掺杂导电材料又是提高导电率的有效方法之一，银是最好的导电金属材料，因此，本文选择添加导电金属银粉来考察其对皮革抗静电性能的影响。

1.2.1抗静电皮革加脂工艺设计加脂剂中除了含有油脂成分外，还有大量的乳化剂，因此在加脂工序中添加抗静电材料，可以使抗静电材料进行很好的分散和渗透，抗静电处理的加脂工艺设计如下：取一张铬鞣牛皮蓝湿革，在对称部位分割取样，编号称重，增重50%计重，进行实验。水洗：水，200%，常温，闷水洗两次，每次10min。复鞣：水，150%，35℃；铬粉，2%，转90min；分次加甲酸钠、醋酸钠，X%，120min后控制浴液pH值4.0~4.2。水洗：水，200%，常温，闷水洗两次，每次10min。中和：水，200%，35℃；甲酸钠，1%，中和单宁，1%，小苏打，X%，转60min，控制pH5.5~6.0。水洗：水，200%，常温，闷水洗两次，每次10min。加脂：水，200%，50℃；加脂剂，10%，银粉，X%，转动60min，降至常温；甲酸，0.5%，转30min；甲酸，X%，转60min后测pH3.6~3.8。水洗：水，200%，常温，转10min。控水、出鼓，常温挂晾干燥，搓软。

1.2.2抗静电皮革涂饰工艺设计添加导电材料掺杂于涂层中处理皮革，是有效提高皮革导电性的方法之一。因此，在涂饰工艺中掺杂导电金属银粉对皮革进行抗静电处理，抗静电处理的涂饰工艺设计如下：底涂：RC-77-122，150份，RU-77-108，100份，颜料膏50份，水250份，银粉X%，喷两遍，熨平（100℃，20kg）。中涂：RA-2312，200份，RU-77-197，150份，WAX4077，30份，颜料膏，30份，水400份，导电材料X%，喷两遍，熨平（100℃，20kg）。LACWG/4，100份，FeelCLD，5份，水，100份，喷一遍，熨平（100℃，20kg）。注：X%表示银粉在涂饰剂配方中的质量百分数。

1.3测试分析

1.3.1抗静电性能测试皮革样品晾干后，在标准空气中调节24h，然后取样。使用YG（B）406型织物电阻率测试仪，测定皮革样品两点间的体积电阻Rv（Ω），利用公式1计算样品的体积电阻率。

1.3.2扫描电镜采用日本日立公司生产的S-4800型扫描电子显微镜对皮革样品形貌进行扫描，考察银粉在皮革样品中的分布。

1.3.3皮革抗张强度的测定皮革抗张强度的测定方法按照QB/T2710-2005中规定方法进行。

1.3.4皮革透水汽性能的测定皮革透水汽性能的测定方法按照文献中方法进行测定[5]。

2结果与讨论

2.1加脂处理对皮革抗静电性能的影响

在加脂工序中添加银粉处理皮革试样之后，加脂革样的体积电阻率测定结果见表1。由表1可知，在加脂工序中加入银粉作为导电材料处理皮革，对皮革试样的电阻率影响较小。这可能是由于导电金属的导电机理是导电性粒子相互接触形成连续相而导电[4]，而实验中加入的银粉用量为皮重的0.5%~2.0%之间，银粉很难在皮革纤维中形成连续相，故在加脂工序中添加银粉对皮革的抗静电性影响较小。银粉用量为1%时，加脂皮革试样的扫描电镜见图1。由图1可知，皮革纤维中的银粉粒径为1~3um，在皮纤维中分散较均匀，但没有形成连续相。加脂革样的抗张强度和透水汽性能的测定结果见表2。由表2可知，银粉对皮革抗张强度的也影响较小，这是因为银粉在加脂剂的乳化分散下，进入皮革纤维内部，没有与皮革纤维进行有效的结合，故对皮革的抗张强度影响很小。而随着银粉用量的增大，皮革试样的透水汽性呈下降趋势，这是因为银粉使得皮革纤维内部的孔隙略有减小，从而使革样的透水汽性略有下降。

2.2涂饰处理对皮革抗静电性能的影响

在涂饰中掺杂银粉进行抗静电处理的皮革试样的电阻率测定结果见表3。由表3可知，未添加银粉的涂饰革样的电阻率与未涂饰革样的电阻率相比，差别不大，说明实验中使用的涂饰材料对皮革的电阻率几乎无影响。从表3中可以看出，在涂饰工序中添加银粉，涂饰革样的体积电阻率随着银粉用量的增加而减小，涂饰革样的体积电阻率下降比较明显，但下降幅度在一个数量级之内。这是因为导电金属材料的用量需要达到40%~50%以上，才能使导电粒子相互接触形成连续相而导电[6]，从而显著降低材料的电阻率。然而银粉用量的大幅度增加，不仅会影响皮革涂层的性能，而且银粉的价格较高，大量使用也必然增加生产成本。因此后续可以选用粒径更细的银粉或其它材料，以期其在较小用量下便能在涂层中形成连续的网络结构，从而显著降低革样的体积电阻率，最终达到良好的抗静电效果。银粉用量为2%时，涂饰革样的扫描电镜图见图2，由图2可知，银粉在皮革表面含量较高，但也没有形成连续相。涂饰革样的抗张强度和透水汽性能测定结果见表4。由表4可知，银粉的添加对涂饰革样的抗张强度影响较小。而随着涂饰剂中银粉用量的增加，涂饰革样的透水汽性能呈上升趋势。

3结论

（1）在加脂工序中加入银粉对皮革进行抗静电处理，当银粉的用量为0.5%~2.0%时，加脂革样的体积电阻率和抗张强度变化不明显，但革样的透水汽性能略有下降。（2）在涂饰工序中加入银粉对皮革进行抗静电处理，当银粉的用量为0.1%~5.0%时，涂饰革样的体积电阻率下降较为明显，但在一个数量级之内。涂饰革样的透水汽性能略有增加，但其对涂饰革样的抗张强度影响较小。

参考文献:

[1]李燕云,尹振晏,朱严瑾.抗静电剂综述[J].北京石油化工学院学报,2003,11(1):28-33.

[2]宣兆龙,易建政.抗静电剂的研究进展[J].塑料工业,1999,27(5):39-41.

[3]孙立蓉,李学田,章川波.鞣制方法对皮革电导率的影响[J].中国皮革,2008,37(3):14-15,20.

[4]郭松,张笑东,刘萌,等.抗静电少铬鞣黄牛鞋面革的工艺设计与优化[J].中国皮革,2016,45(10):8-11,16.

[5]丁绍兰,罗晓明,周越.革制品分析检验[M].北京:中国轻工业出版社,2010.49-52.

[6]田瑶珠.抗静电剂在聚乙烯中的应用及其力学性能影响的研究[D].贵阳：贵州工业大学，2003.

作者：洪晨佳 洪新球 陈俞安 郑乐 赵一 单位：嘉兴学院材料与纺织工程学院