CN108625174A - 一种仿生超细纤维合成革的生产方法 - Google Patents

一种仿生超细纤维合成革的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种仿生超细纤维合成革及其生产方法，采用胶原蛋白溶液A浸渍超细纤维非织造布，轧液后通过烘箱干燥，得到预处理基布A；采用胶原蛋白溶液B浸渍预处理基布A，轧液后通过烘箱干燥，得到预处理基布B；采用胶原蛋白溶液C浸渍预处理基布B，轧液后通过烘箱干燥，得到预处理基布C；以预处理基布C为基材，通过染色和后整理工艺，即可得到仿生超细纤维合成革。本发明以胶原蛋白为组装材料，在超细纤维表面进行自组装，生成以超细纤维为“芯”，胶原蛋白为“壳”的复合纤维，得到具有三维立体交织结构，这种仿生超细纤维合成革具有很好的卫生性能和防静电性能，具有极其广泛的应用领域。

Description

一种仿生超细纤维合成革的生产方法
技术领域
本发明涉及超细纤维合成革技术领域，特别涉及一种仿生超细纤维合成革及其生产方法。
背景技术
用来生产天然皮革的原料皮有限，而且天然皮革的生产是一个高能耗、高污染的过程，会给环境带来极大的污染负荷。近年来，欧盟等发达国家对天然皮革本身的安全性也提出了新的标准，严格限制天然皮革中存在的Cr(Ⅵ)、偶氮染料、五氯苯酚(PCP)及游离甲醛等有毒化学品。从原料皮资源、环境保护、产品安全和市场的角度来看，天然皮革的生产都面临着极大的挑战。
基于以上原因，世界各国都在加速开发新的代替天然皮革的新材料。其中，以超细纤维/聚氨酯(PU)复合材料为基材生产的超细纤维合成革，由于超细纤维的直径几乎达到纳米级尺寸，有巨大的比表面积，与天然皮革中的束状胶原纤维极其相似，力学性能可以与天然皮革相媲美，堪称先进纤维复合材料的典范，成为代替天然皮革的最佳材料。
然而，超细纤维合成革的生产存在着以下主要问题：其一，超细纤维合成革的生产中，超细纤维和PU的复合采用湿法凝固工艺，要使用到大量的二甲基甲酰胺(DMF)溶剂，会产生大量含有DMF的废水，而成品中残留的DMF也会引起产品安全问题。例如，欧盟的绿色天使指标，要求超细纤维合成革中残留的DMF不能超过10ppm，在儿童制品中更是要求合成革必须是“DMF free”的产品，而溶剂型的生产系统很难达到这些要求。其二，超细纤维上含有的亲水基团很少，对水分的吸收和传递性能很差，因此超细纤维合成革的卫生性能(主要为吸湿排湿性能)和舒适性很差，和天然皮革相比有很大的差距，极大的限制了超细纤维合成革的高端应用和未来的发展。
中国是全球合成革生产的大国，生产能力和生产总量排名世界第一，年产量占世界年总产量的80％以上。根据我国石化联合会公布数据显示，2016年我国人造革合成革规模以上企业产量为332.6万吨。另据海关总署数据统计显示，2016年我国人造革合成革出口总量为65.5万吨，占总产量的19.7％，出口总金额25.9亿美元，同比2015年度25.2以美元上涨5.2％。但是，由于目前合成革仍然采用溶剂型生产系统，不仅会产生严重的溶剂污染问题，损害产业工人的身体健康，限制产品进入国内外高端产品市场，而且容易产生因为溶剂残留而造成的产品安全问题。
超细纤维非织造布具有类似天然皮革的三维立体交织结构和优异的力学性能。但是超细纤维表面的亲水基团很少，而天然皮革由胶原纤维组成，胶原纤维上有大量的亲水基团，所以超细纤维非织造布不具备天然皮革的卫生性能，舒适性和手感特性。
发明内容
为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种仿生超细纤维合成革及其生产方法。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种仿生超细纤维合成革的生产方法，包括以下步骤：
(1)以超细纤维非织造布为基材，采用胶原蛋白溶液A浸渍超细纤维非织造布，轧液后通过烘箱干燥，得到预处理基布A；
(2)以预处理基布A为基材，采用胶原蛋白溶液B浸渍预处理基布A，轧液后通过烘箱干燥，得到预处理基布B；
(3)以预处理基布B为基材，采用胶原蛋白溶液C浸渍预处理基布B，轧液后通过烘箱干燥，得到预处理基布C；
(4)以预处理基布C为基材，通过染色和后整理工艺，即可得到仿生超细纤维合成革。
本发明进一步的改进在于，胶原蛋白溶液A的制备过程如下：将胶原蛋白固体粉末溶解于0.2-0.3mol/L的乙酸水溶液中，配成浓度为1-2mg/mL的胶原蛋白溶液，即胶原蛋白溶液A。
本发明进一步的改进在于，步骤(1)的具体过程为：将超细纤维非织造布通过装有胶原蛋白溶液A的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液A的浸渍量为超细纤维非织造布重量的60-70％，然后通过烘箱，在20-35℃的条件下烘干，得到预处理基布A。
本发明进一步的改进在于，胶原蛋白溶液B的制备过程如下：首先将七水合硫酸锌溶解于0.2-0.3mol/L的乙酸溶液中，配制成1-2mg/L的硫酸铜溶液，再将硫酸铜溶液与胶原蛋白溶液A按照体积比为1：(1～2)的比例混合，得到胶原蛋白溶液B。
本发明进一步的改进在于，步骤(2)的具体过程为：将预处理基布A通过装有胶原蛋白溶液B的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液B的浸渍量为超细纤维非织造布重量的60-70％，然后通过烘箱，在20-35℃的条件下烘干，得到预处理基布B。
本发明进一步的改进在于，胶原蛋白溶液C的制备过程如下：将胶原蛋白固体粉末溶解于磷酸缓冲溶液中，配制成浓度为1mg/mL的胶原蛋白溶液，得到胶原蛋白溶液C。
本发明进一步的改进在于，步骤(3)的具体过程为：将预处理基布B通过装有胶原蛋白溶液C的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液C的浸渍量为超细纤维非织造布重量的60-70％，然后通过烘箱，在20-35℃的条件下烘干，得到预处理基布C；胶原蛋白为皮胶原蛋白或骨胶原蛋白；磷酸缓冲溶液的pH值为5.5～6.6。
本发明进一步的改进在于，皮胶原蛋白为牛皮胶原蛋白或鱼皮胶原蛋白，骨胶原蛋白为牛骨胶原蛋白说羊骨胶原蛋白。
本发明进一步的改进在于，超细纤维非织造布为定岛型超细纤维非织造布或非定岛型超细纤维非织造布。
一种仿生超细纤维合成革，仿生超细纤维合成革的该透气性≥8000(ml/cm2·h)，透水汽性≥1.8(mg/cm2·h)。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：其一，以具有三维立体交织结构的超细纤维非织造布为基材，以胶原蛋白为组装材料，在超细纤维表面进行自组装，生成以超细纤维为“芯”，胶原蛋白为“壳”的复合纤维，得到具有三维立体交织结构，微观构造和性能媲美天然皮革的仿生超细纤维合成革；(二)这种仿生超细纤维合成革具有很好的卫生性能和防静电性能，透气性≥8000(ml/cm2·h)，透水汽性≥1.8(mg/cm2·h)，具有极其广泛的应用领域；(三)本发明采用环保的原料和清洁的生产方法，生产过程没有污染。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不只限于这些例子。
一种仿生超细纤维合成革的生产方法，包括以下步骤：
(1)将胶原蛋白固体粉末溶解于0.2-0.3mol/L的乙酸水溶液中，配成浓度为1-2mg/mL的胶原蛋白溶液，即胶原蛋白溶液A。所述胶原蛋白可以是皮胶原蛋白，如牛皮胶原蛋白或鱼皮胶原蛋白，也可以是骨胶原蛋白，如牛骨胶原蛋白或羊骨胶原蛋白。
以超细纤维非织造布为基材，采用胶原蛋白溶液A浸渍超细纤维非织造布，轧液后通过烘箱干燥，得到预处理基布A；具体过程如下：将超细纤维非织造布通过装有胶原蛋白溶液A的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液A的浸渍量为超细纤维非织造布重量的60-70％，然后通过烘箱，在20-35℃的条件下烘干，得到预处理基布A。其中，所述超细纤维非织造布可以是定岛型超细纤维非织造布、非定岛型超细纤维非织造布，或者其它类型的超细纤维非织造布。
(2)首先将七水合硫酸锌(ZnS04·7H20)溶液溶解于0.2-0.3mol/L的乙酸溶液，配制成1-2mg/L的硫酸铜溶液，再胶原蛋白溶液A按照体积比为1：1～2的比例混合，即可得到胶原蛋白溶液B。
以预处理基布A为基材，采用胶原蛋白溶液B浸渍预处理基布A，轧液后通过烘箱干燥，得到预处理基布B；具体过程如下：将预处理基布A通过装有胶原蛋白溶液B的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液A的浸渍量为超细纤维非织造布重量的60-70％，然后通过烘箱，在20-35℃的条件下烘干，得到预处理基布B。
(3)将胶原蛋白固体粉末溶解于磷酸缓冲溶液(pH为5.5～6.6)中，配制成浓度为1mg/mL的胶原蛋白溶液，即可得到胶原蛋白溶液C。
以预处理基布B为基材，采用胶原蛋白溶液C浸渍预处理基布B，轧液后通过烘箱干燥，得到预处理基布C；具体过程如下：将预处理基布B通过装有胶原蛋白溶液C的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液A的浸渍量为超细纤维非织造布重量的60-70％，然后通过烘箱，在20-35℃的条件下烘干，得到预处理基布C。
(4)以预处理基布C为基材，通过常规的染色和后整理工艺，即可得到仿生超细纤维合成革。
实施例1
一种仿生超细纤维合成革的生产方法，包括以下步骤：
(1)将胶原蛋白固体粉末溶解于0.2mol/L的乙酸水溶液中，配成浓度为2mg/mL的胶原蛋白溶液，即胶原蛋白溶液A。其中，胶原蛋白为牛皮胶原蛋白。
将超细纤维非织造布通过装有胶原蛋白溶液A的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液A的浸渍量为超细纤维非织造布重量的60％，然后通过烘箱，在35℃的条件下烘干，得到预处理基布A。其中，超细纤维非织造布为定岛型超细纤维非织造布。
(2)首先将七水合硫酸锌溶解于0.2mol/L的乙酸溶液中，配制成1mg/L的硫酸铜溶液，再将硫酸铜溶液与胶原蛋白溶液A按照体积比为1：1的比例混合，得到胶原蛋白溶液B。
将预处理基布A通过装有胶原蛋白溶液B的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液B的浸渍量为超细纤维非织造布重量的60％，然后通过烘箱，在20℃的条件下烘干，得到预处理基布B。
(3)将胶原蛋白固体粉末溶解于pH值为5.5的磷酸缓冲溶液中，配制成浓度为1mg/mL的胶原蛋白溶液，得到胶原蛋白溶液C。
将预处理基布B通过装有胶原蛋白溶液C的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液C的浸渍量为超细纤维非织造布重量的60％，然后通过烘箱，在20℃的条件下烘干，得到预处理基布C。
(4)以预处理基布C为基材，通过染色和后整理工艺，即可得到仿生超细纤维合成革。
实施例2
一种仿生超细纤维合成革的生产方法，包括以下步骤：
(1)将胶原蛋白固体粉末溶解于0.3mol/L的乙酸水溶液中，配成浓度为1mg/mL的胶原蛋白溶液，即胶原蛋白溶液A。其中，胶原蛋白为鱼皮胶原蛋白。
将超细纤维非织造布通过装有胶原蛋白溶液A的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液A的浸渍量为超细纤维非织造布重量的62％，然后通过烘箱，在30℃的条件下烘干，得到预处理基布A。其中，超细纤维非织造布为非定岛型超细纤维非织造布。
(2)首先将七水合硫酸锌溶解于0.3mol/L的乙酸溶液中，配制成2mg/L的硫酸铜溶液，再将硫酸铜溶液与胶原蛋白溶液A按照体积比为1：2的比例混合，得到胶原蛋白溶液B。
将预处理基布A通过装有胶原蛋白溶液B的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液B的浸渍量为超细纤维非织造布重量的70％，然后通过烘箱，在35℃的条件下烘干，得到预处理基布B。
(3)将胶原蛋白固体粉末溶解于pH值为6.6的磷酸缓冲溶液中，配制成浓度为1mg/mL的胶原蛋白溶液，得到胶原蛋白溶液C。
将预处理基布B通过装有胶原蛋白溶液C的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液C的浸渍量为超细纤维非织造布重量的70％，然后通过烘箱，在24℃的条件下烘干，得到预处理基布C。
(4)以预处理基布C为基材，通过染色和后整理工艺，即可得到仿生超细纤维合成革。
实施例3
一种仿生超细纤维合成革的生产方法，包括以下步骤：
(1)将胶原蛋白固体粉末溶解于0.25mol/L的乙酸水溶液中，配成浓度为1.5mg/mL的胶原蛋白溶液，即胶原蛋白溶液A。其中，胶原蛋白为牛骨胶原蛋白。
将超细纤维非织造布通过装有胶原蛋白溶液A的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液A的浸渍量为超细纤维非织造布重量的67％，然后通过烘箱，在20℃的条件下烘干，得到预处理基布A。其中，超细纤维非织造布为定岛型超细纤维非织造布。
(2)首先将七水合硫酸锌溶解于0.25mol/L的乙酸溶液中，配制成1.5mg/L的硫酸铜溶液，再将硫酸铜溶液与胶原蛋白溶液A按照体积比为1：1.5的比例混合，得到胶原蛋白溶液B。
将预处理基布A通过装有胶原蛋白溶液B的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液B的浸渍量为超细纤维非织造布重量的63％，然后通过烘箱，在30℃的条件下烘干，得到预处理基布B。
(3)将胶原蛋白固体粉末溶解于pH值为5.8的磷酸缓冲溶液中，配制成浓度为1mg/mL的胶原蛋白溶液，得到胶原蛋白溶液C。
将预处理基布B通过装有胶原蛋白溶液C的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液C的浸渍量为超细纤维非织造布重量的65％，然后通过烘箱，在30℃的条件下烘干，得到预处理基布C。
(4)以预处理基布C为基材，通过染色和后整理工艺，即可得到仿生超细纤维合成革。
实施例4
一种仿生超细纤维合成革的生产方法，包括以下步骤：
(1)将胶原蛋白固体粉末溶解于0.2mol/L的乙酸水溶液中，配成浓度为2mg/mL的胶原蛋白溶液，即胶原蛋白溶液A。其中，胶原蛋白为羊骨胶原蛋白。
将超细纤维非织造布通过装有胶原蛋白溶液A的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液A的浸渍量为超细纤维非织造布重量的70％，然后通过烘箱，在25℃的条件下烘干，得到预处理基布A。其中，超细纤维非织造布为非定岛型超细纤维非织造布。
(2)首先将七水合硫酸锌溶解于0.2mol/L的乙酸溶液中，配制成1mg/L的硫酸铜溶液，再将硫酸铜溶液与胶原蛋白溶液A按照体积比为1：2的比例混合，得到胶原蛋白溶液B。
将预处理基布A通过装有胶原蛋白溶液B的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液B的浸渍量为超细纤维非织造布重量的66％，然后通过烘箱，在25℃的条件下烘干，得到预处理基布B。
(3)将胶原蛋白固体粉末溶解于pH值为6的磷酸缓冲溶液中，配制成浓度为1mg/mL的胶原蛋白溶液，得到胶原蛋白溶液C。
将预处理基布B通过装有胶原蛋白溶液C的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液C的浸渍量为超细纤维非织造布重量的62％，然后通过烘箱，在35℃的条件下烘干，得到预处理基布C。
(4)以预处理基布C为基材，通过染色和后整理工艺，即可得到仿生超细纤维合成革。
本发明制备的仿生超细纤维合成革的该透气性≥8000(ml/cm2·h)，透水汽性≥1.8(mg/cm2·h)。
发明人经过深入研究发现：如果以具有三维立体交织结构的超细纤维非织造布为基材，以胶原蛋白为组装材料，在超细纤维表面进行自组装，生成以超细纤维为“芯”，胶原蛋白为“壳”的复合纤维，就能够以超细纤维非织造布为骨架，得到具有三维立体交织结构，微观结构和性能媲美天然皮革的仿生革。这一极具创新的设想为仿生革的研究打开了一条新的通道。
因此，本发明以具有三维立体交织结构的超细纤维非织造布为基材，以胶原蛋白为组装材料，在超细纤维表面进行自组装，生成以超细纤维为“芯”，胶原蛋白为“壳”的复合纤维，得到具有三维立体交织结构，微观构造和性能媲美天然皮革的仿生革，无疑有重大的研究意义。

Claims (10)

1.一种仿生超细纤维合成革的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以超细纤维非织造布为基材，采用胶原蛋白溶液A浸渍超细纤维非织造布，轧液后通过烘箱干燥，得到预处理基布A；
(2)以预处理基布A为基材，采用胶原蛋白溶液B浸渍预处理基布A，轧液后通过烘箱干燥，得到预处理基布B；
(3)以预处理基布B为基材，采用胶原蛋白溶液C浸渍预处理基布B，轧液后通过烘箱干燥，得到预处理基布C；
(4)以预处理基布C为基材，通过染色和后整理工艺，即可得到仿生超细纤维合成革。
2.根据权利要求1所述的一种仿生超细纤维合成革的生产方法，其特征在于，胶原蛋白溶液A的制备过程如下：将胶原蛋白固体粉末溶解于0.2-0.3mol/L的乙酸水溶液中，配成浓度为1-2mg/mL的胶原蛋白溶液，即胶原蛋白溶液A。
3.根据权利要求1所述的一种仿生超细纤维合成革的生产方法，其特征在于，步骤(1)的具体过程为：将超细纤维非织造布通过装有胶原蛋白溶液A的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液A的浸渍量为超细纤维非织造布重量的60-70％，然后通过烘箱，在20-35℃的条件下烘干，得到预处理基布A。
4.根据权利要求1所述的一种仿生超细纤维合成革的生产方法，其特征在于，胶原蛋白溶液B的制备过程如下：首先将七水合硫酸锌溶解于0.2-0.3mol/L的乙酸溶液中，配制成1-2mg/L的硫酸铜溶液，再将硫酸铜溶液与胶原蛋白溶液A按照体积比为1：(1～2)的比例混合，得到胶原蛋白溶液B。
5.根据权利要求1所述的一种仿生超细纤维合成革的生产方法，其特征在于，步骤(2)的具体过程为：将预处理基布A通过装有胶原蛋白溶液B的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液B的浸渍量为超细纤维非织造布重量的60-70％，然后通过烘箱，在20-35℃的条件下烘干，得到预处理基布B。
6.根据权利要求1所述的一种仿生超细纤维合成革的生产方法，其特征在于，胶原蛋白溶液C的制备过程如下：将胶原蛋白固体粉末溶解于磷酸缓冲溶液中，配制成浓度为1mg/mL的胶原蛋白溶液，得到胶原蛋白溶液C。
7.根据权利要求6所述的一种仿生超细纤维合成革的生产方法，其特征在于，步骤(3)的具体过程为：将预处理基布B通过装有胶原蛋白溶液C的浸渍槽，再通过轧辊，控制胶原蛋白溶液C的浸渍量为超细纤维非织造布重量的60-70％，然后通过烘箱，在20-35℃的条件下烘干，得到预处理基布C；胶原蛋白为皮胶原蛋白或骨胶原蛋白；磷酸缓冲溶液的pH值为5.5～6.6。
8.根据权利要求7所述的一种仿生超细纤维合成革的生产方法，其特征在于，皮胶原蛋白为牛皮胶原蛋白或鱼皮胶原蛋白，骨胶原蛋白为牛骨胶原蛋白说羊骨胶原蛋白。
9.根据权利要求1所述的一种仿生超细纤维合成革的生产方法，其特征在于，超细纤维非织造布为定岛型超细纤维非织造布或非定岛型超细纤维非织造布。
10.一种如权利要求1-9中任意一项所述方法制备的仿生超细纤维合成革，其特征在于，仿生超细纤维合成革的该透气性≥8000(ml/cm2·h)，透水汽性≥1.8(mg/cm2·h)。
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