超細(xì)金屬粉末的用途范文
時(shí)間:2023-11-27 17:54:42
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篇1
Microfiber synthetic leather is a kind of composites with PU as matrix and microfiber nonwovens as reinforcement. Driven by market demands, development of premium products is urgent for microfiber synthetic leather industry. Based on both market and technology, this article discussed the status-quo and development trend of microfiber synthetic leather industry, anticipating that the domestic enterprises can absorb advanced technologies and notion, and furthermore, make a re-innovation in accordance with the practical situations.
天然皮革資源有限,具有優(yōu)良性能的仿真合成革的開發(fā)成為一種趨勢(shì)。目前世界超細(xì)纖維合成革的產(chǎn)量已逾億平方米,但仍呈現(xiàn)供不應(yīng)求的態(tài)勢(shì)。
合成革是以纖維為增強(qiáng)材料,以高分子粘合劑為基體構(gòu)成的復(fù)合材料。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)需求的變化,用于合成革的纖維增強(qiáng)材料也在發(fā)生著變化,由多年前的棉纖維改進(jìn)為合成纖維,由線密度較粗的纖維發(fā)展到超細(xì)纖維;纖維的集合體也由較早的僅用機(jī)織物、針織物,又增加了非織造布品種。而作為基體材料的粘合劑,也曾先后經(jīng)歷了由聚氯乙烯(PVC)向聚氨酯(PU)的進(jìn)步,隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),已經(jīng)不再僅用溶劑型聚氨酯,水性聚氨酯已逐步進(jìn)入市場(chǎng);近年來直接使用熱塑性聚氨酯粉末均勻鋪撒于非織造布上再經(jīng)熱壓熔融的工藝也在研究開發(fā)中。通常所謂的“超細(xì)纖維合成革”是以聚氨酯為基體,用超細(xì)纖維非織造布增強(qiáng)的復(fù)合材料。高質(zhì)量超細(xì)纖維合成革的研制和開發(fā)是市場(chǎng)的需求。
1國(guó)內(nèi)外超細(xì)纖維合成革發(fā)展現(xiàn)狀
1.1國(guó)外情況
“合成革”最早是由美國(guó)DuPont(杜邦)公司于1963年以“Corfam”商品名并投入生產(chǎn)的,遺憾的是僅在市場(chǎng)上出現(xiàn)了 8 年。此后,杜邦公司將專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了日本可樂麗公司和東麗公司。迄今為止,杜邦公司合成革的制造理念仍在被沿用。其主要設(shè)計(jì)思想為,將纖維(當(dāng)時(shí)還不是超細(xì)纖維)制成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的非織造布后作為基材,再敷上聚氨酯等彈性體;在基材表面涂敷透濕性、防水性優(yōu)良的聚氨酯微多孔膜。
超細(xì)纖維合成革的纖維增強(qiáng)材料有兩類,一類是將PA6/PE共混物按一定比例熔融紡絲,制備所謂的不定島型海島纖維,再將其制成高密度針刺非織造布,而后經(jīng)浸膠 固化 剝離 染色 起絨等過程,最終得到合成革;另一類是采用如PA6(或PET)/EHDPET為原料,經(jīng)復(fù)合紡絲制備所謂的定島型海島纖維,而后按照同樣的后續(xù)工藝制成合成革。它們的主要性能與天然皮革對(duì)比情況如表 1 所示。
由表 1 和圖 1 可見,合成革在常規(guī)性能和形態(tài)結(jié)構(gòu)上與天然革很相似。目前合成革已廣泛應(yīng)用于鞋、球、箱包、手套、家具沙發(fā)套、衣料以及汽車內(nèi)飾等領(lǐng)域。這些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)铣筛镂锢?、機(jī)械性能及功能性的要求日益提高。
自1997年以來,日本合成革產(chǎn)量平穩(wěn)增長(zhǎng),保持世界領(lǐng)先地位,2009年達(dá)到 4 230 萬(wàn)m2;韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、意大利的產(chǎn)量緩慢增長(zhǎng),10 年間增長(zhǎng)了約 1 倍,但至2009年增長(zhǎng)速度緩慢;而中國(guó)大陸的合成革發(fā)展速度極快。表 2 是近年來世界超細(xì)纖維合成革的生產(chǎn)量。
1.2中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)超細(xì)纖維合成革的研發(fā)始于20世紀(jì)90年代中期,21世紀(jì)初始正式形成生產(chǎn)能力?,F(xiàn)在已有 10 余家企業(yè)建成了近 30 條超細(xì)纖維合成革生產(chǎn)線,產(chǎn)量在2001年前基本與韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣和意大利相當(dāng),但在2004年后快速增長(zhǎng),帶動(dòng)了世界超纖革總產(chǎn)量的增長(zhǎng),2007年已接近 3 400 萬(wàn)m2,2010年的產(chǎn)量估計(jì)已接近 9 100 萬(wàn)m2,而且還有不斷擴(kuò)大生產(chǎn)能力的需求。除了產(chǎn)量,我國(guó)超細(xì)纖維合成革在產(chǎn)品質(zhì)量和品種方面也顯示出了良好的發(fā)展趨勢(shì),產(chǎn)品已進(jìn)入日本、韓國(guó)、意大利等市場(chǎng),終端產(chǎn)品更是出口到多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。表 3 是我國(guó)超細(xì)纖維合成革不同應(yīng)用領(lǐng)域的用量分布。
盡管我國(guó)的超纖革發(fā)展已有了很大的進(jìn)步,但與世界先進(jìn)水平相比還存在一些差距。日本公司在產(chǎn)量、質(zhì)量和品種方面仍居于領(lǐng)先地位,且都有自己的專有技術(shù)。例如東麗(株)的“エクセ一ヌ”、 “アルカンタ一ラ”, 可樂麗(株)的“クラリ一ノ”, 帝人(株)的“ロエルII”,旭化成(株)的“ラム一ス”等,所使用的纖維集合體增強(qiáng)材料生產(chǎn)方法不同,線密度不一,纖維集合體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各有獨(dú)到之處;作為基體材料的聚氨酯及浸膠、成型也有差異,因此生產(chǎn)的品種和性能迥異,用途多樣,還可依照用途賦予合成革各種特殊的功能。而中國(guó)的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)同一性太強(qiáng),生產(chǎn)管理尚屬粗放型,生產(chǎn)技術(shù)不夠細(xì)膩,品種少,質(zhì)量參差不齊。
目前,中國(guó)超纖革生產(chǎn)企業(yè)大多采用以PA6和LDPE為原料的共混紡絲技術(shù)制備不定島海島纖維,而后通過浸膠 濕法成形 剝離等生產(chǎn)工藝制成合成革。也有一些公司開發(fā)了PET/LDPE共混紡絲技術(shù)制備超纖革;還有幾家公司采用PA6(或PET)/EHDPET復(fù)合紡絲工藝制備定島型海島纖維,而后制成合成革。由于同一性太強(qiáng),質(zhì)量參差不齊,尚難以和國(guó)外高水平、高附加價(jià)值的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。
近來一些企業(yè)正在進(jìn)行賦予合成革彈性、透氣性、抗菌性等功能的研發(fā)工作,表明企業(yè)對(duì)市場(chǎng)和科技開發(fā)認(rèn)識(shí)的不斷提高。而一種新型的PET/PA6雙組分中空橘瓣型紡粘水刺非織造布技術(shù)將有可能給超細(xì)纖維合成革的發(fā)展帶來新的動(dòng)力。
2中國(guó)超細(xì)纖維合成革的發(fā)展展望
2.1現(xiàn)有生產(chǎn)工藝技術(shù)的優(yōu)化
撇開企業(yè)的生產(chǎn)管理水平與能力不談,產(chǎn)品質(zhì)量與性能的提高以及生產(chǎn)成本與原材料、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝流程及技術(shù)水平密切相關(guān)。
例如,對(duì)于現(xiàn)行的PA6/PE共混熔融紡絲制備不定島海島纖維技術(shù),可適當(dāng)提高PA6的配比,選擇具有較高分子量的PA6,有利于超細(xì)纖維線密度的適當(dāng)提高,從而可適度解決纖維的染色難題,并降低生產(chǎn)成本。一些公司將PA6/PE共混物更換為PET/PE,可改變合成革的性能,又能降低生產(chǎn)成本,但生產(chǎn)工藝需做必要的調(diào)整。近來,以PA6為島組分、PE為海組分的復(fù)合紡絲工藝已投入生產(chǎn),可使PA6超細(xì)纖維線密度提高,有利染色。還有人提出研制一種可以以化學(xué)鍵與染料結(jié)合的新型島組分的設(shè)想。
除上述纖維增強(qiáng)材料以外,還應(yīng)當(dāng)研究制革過程中聚氨酯膠的選擇,包括膠的模量、浸膠量等,它們都會(huì)使革制品的性能發(fā)生改善。而水性聚氨酯以及熱熔性聚氨酯的使用對(duì)生產(chǎn)過程及產(chǎn)品的環(huán)保性有益。
2.2現(xiàn)有產(chǎn)品的升級(jí)換代
隨著人們生活水平的提高及需求的增長(zhǎng),市場(chǎng)對(duì)合成革產(chǎn)品的性能提出了更新、更高的要求。現(xiàn)有產(chǎn)品的更新或升級(jí)換代主要是依據(jù)市場(chǎng)需求不斷提高合成革的性能、增加品種、賦予合成革以一種或多種必要的功能性,使它越發(fā)接近天然革的性能或在某些方面優(yōu)于天然革。僅舉幾例說明。
2.2.1防水透氣舒適性加工
在制造光面革時(shí),尤其要保證貼面的PU層具有防水透氣性。主要思路有以下幾點(diǎn)。
(1)提高非織造布密度。使單纖維間隙小到可以阻止水滴通過,又可以使汽態(tài)水排出。
(2)薄膜層壓法。將具有防水透氣功能的微孔薄膜采用特殊的粘合劑,層壓或粘接到織物上,獲得防水透氣的 效果。
(3)織物涂層法。用直接法或轉(zhuǎn)移法將涂層材料涂于織物表面,涂層材料將織物表面孔隙封閉,獲得防水性;而在成形過程中使涂層內(nèi)部形成大量微孔,保證其透氣性。
(4)聚氨酯膜法。采用微多孔聚氨酯成膜法(又稱濕法),控制PU成膜時(shí)形成大量直徑小于 2 µm的微孔。成膜方式有 3 種,即濕法凝固形成微多孔、油包水(W/O)乳液法(又稱干法)和泡沫涂層法。
(5)聚氨酯無(wú)孔薄膜。這是一種兼具防水和透氣功能的加工方法,透氣機(jī)理與微孔薄膜明顯不同。采用含有親水性基團(tuán)的PU,這些親水性基團(tuán)能夠以氫鍵形式“捕獲”人體散發(fā)的水汽分子;由于PU大分子鏈段的熱運(yùn)動(dòng),形成瞬時(shí)孔隙,又以內(nèi)、外水汽壓差為推動(dòng)力,使水汽從接觸皮膚的一側(cè)傳遞到周圍環(huán)境,達(dá)到透氣、舒適的目的。這類涂層織物還應(yīng)作拒水整理,以免被雨淋濕后在表面形成水膜,影響透氣性。
(6)氨基酸改性聚氨酯技術(shù)。將氨基酸和多元醇的混合物與二異氰酸酯進(jìn)行無(wú)規(guī)或嵌段共聚制成的聚氨酯作為涂層或薄膜,可有效提高合成革的透氣性。
(7)兩種類型的聚氨酯復(fù)合。將親水性聚氨酯制成多孔狀,或?qū)⒎怯H水性聚氨酯多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行親水處理,利用親水性與微孔結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用,獲得更佳的透氣效果。
2.2.2添加劑改性
在PU涂層劑中添加其它物質(zhì),不但可以提高PU薄膜的透氣性,而且還能賦予其功能性,如殺蟲、滅菌等功效,以及優(yōu)良的手感。比如摻入一定量的甲殼質(zhì),利用甲殼質(zhì)吸濕性較高和抗微生物性,使汗液、體液保持清潔并具有一定的醫(yī)療保健作用。還可在涂層劑中加入羊毛屑、蠶絲屑、鱗質(zhì)粉、纖維素粉等,添加這些粉末時(shí)溫度較高,冷卻固化后,體積縮小,發(fā)生相分離,在涂層膜內(nèi)部及粉屑周圍形成微隙,增加透濕性。
在保持原有防水透濕性的前提下,將金屬粉末摻入PU樹脂中形成金屬層,可反射人體輻射熱,減少熱量散失。當(dāng)PU中摻入具有較高遠(yuǎn)紅外發(fā)射率的陶瓷粉后,這種涂層能夠吸收陽(yáng)光的能量或人體熱量,具有向人體輻射遠(yuǎn)紅外線的功能,可提高織物保暖性能,并促進(jìn)人體微血管循環(huán)。有些陶瓷還具有吸收氨、硫化氫等異昧的功能。
2.2.3調(diào)溫功能聚氨酯
相變材料(PCM)在熔融時(shí)吸熱,結(jié)晶時(shí)放熱,在熔融和結(jié)晶溫度區(qū)間范圍內(nèi)的相轉(zhuǎn)變過程中可以用來調(diào)節(jié)溫度。若使用PEG作為聚氨酯合成的多元醇組分,合理選擇和設(shè)計(jì)PEG的聚合度和含量,控制聚氨酯中PEG的相變溫度,恰好在人們感覺最舒適的溫度范圍內(nèi)。當(dāng)環(huán)境高于PEG的熔融溫度時(shí),PU涂層中的PEG鏈段熔融并吸熱,使人體有涼爽感;當(dāng)環(huán)境低于結(jié)晶溫度時(shí),PEG鏈段結(jié)晶,PU涂層放熱,感覺溫暖??椢锏倪@種“智能”調(diào)溫功能,可提高其使用性能。