CN110802893A - 一种易清洁阻燃皮革、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种易清洁阻燃皮革及其制备方法，所述易清洁阻燃皮革包括依次粘合的面层、中间层、底层及基布层，其以有机硅胶为主要成分，以导电纤维丝与导电纤维网为除静电骨架，充分发挥改性水滑石和硼系阻燃剂的协同作用，并用纳米二氧化硅提高皮革的强度、抗张性、抗撕裂性、耐候性、耐洗刷性和自洁能力，通过工艺改进制得具有除静电性能好、抗拉强度高和阻燃性能优异的易清洁阻燃皮革，使其能够满足墙纸、墙布等室内软包装饰材料的性能要求，具备广阔的市场前景。

Description

一种易清洁阻燃皮革、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及皮革材料制备领域，具体涉及一种易清洁阻燃皮革、制备方法及应用。
背景技术
目前，国内外人造革、合成革的生产工艺主要分为干法聚氨酯制革工艺和湿法聚氨酯制革工艺以及水性聚氨酯工艺。这些方法在生产过程中都要使用溶剂型聚氨酯树脂，由于溶剂型聚氨酯树脂中含有大量的二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯、丁酮等有毒有害的化学溶剂，通过挥发和残留对环境、人体都会造成巨大的伤害。而采用有机硅胶和环保型辅料制备而成的环保型合成皮革是一种新型环保材料，它无味无毒，有优良的耐候性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性、防霉性和化学稳定性得到人们的广泛应用。
随着室内装修的不断发展，皮革开始作为室内软包装饰材料应用于墙纸、墙布等。但现有的皮革长期作为墙纸和墙布时，由于空气中含有许多细小颗粒，在静电作用下容易在皮革表面积蓄一层尘埃，不仅影响了室内环境的清洁卫生，还降低了墙纸和墙布原本应该具有的装饰性，导致皮革在室内软包装饰材料中的应用受到限制；同时，由于作为墙纸、墙布的皮革是一种建筑装饰材料，为了有效减少火灾的发生，提高人们生活的安全性，室内装饰的皮革应具备较好的阻燃性能，但现有的装饰皮革采用的阻燃措施比较单一，很难满足人们的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易清洁阻燃皮革，同时改进现有皮革的制备方法，采用导电纤维丝和导电纤维网有效去除皮革中的静电，减少皮革墙布或墙纸在长期使用过程中表面蓄积灰尘；此外，改性后的水滑石和硼系阻燃剂可进行双重阻燃，有效提高皮革的阻燃性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种易清洁阻燃皮革，包括依次粘合的面层、中间层、底层及基布层，所述面层按重量份数包括以下组分：有机硅胶75-115份、导电纤维丝3-25份、纳米二氧化硅4-8份、水滑石7-23份、硬脂酸钠1-5份、硅烷偶联剂3-6份、二甲基硅油4-13份和硬化剂5-11份；所述中间层包括铺设在靠近面层一侧的导电纤维网和基料，所述基料靠近面层一侧填充在导电纤维网的网孔内；所述基料按重量份数包括以下组分：有机硅胶75-115份、导电纤维丝5-26份、硼系阻燃剂6-18份、硬化剂5-11份、二甲基硅油3-11份和调色剂6-45份。
优选地，所述导电纤维丝为导电高分子型纤维、金属纤维、导电型金属化合物纤维中的一种或几种。
优选地，所述导电高分子型纤维为聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一种或几种。
优选地，所述硼系阻燃剂为硼酸锌或硼酸钙中的一种或两种的混合。
优选地，所述底层按重量份数包括以下组分：有机硅胶75-115份、纳米二氧化硅3-10份、硅烷偶联剂3-6份、二甲基硅油4-12份和硬化剂5-11份。
优选地，所述硅烷偶联剂为丙基三甲基硅烷或三甲氧基硅烷。
优选地，所述二甲基硅油为聚二甲基硅烷A。
一种易清洁阻燃皮革的制备方法，包括以下步骤：
S1、底层制备并与基布层粘合：将有机硅胶75-115份与硬化剂5-11份混合成底层有机硅胶浆料后，添加纳米二氧化硅3-10份、硅烷偶联剂3-6份，再用二甲基硅油4-12份将底层有机硅胶浆料黏度调至15000～25000mPa·s/25℃，混合均匀后制得底层浆料，再将底层浆料涂覆于基布层上，经100～130℃干燥将底层与基布层粘合；所述基布层的基布为针织布、机织布、超级纤维、仿麂皮或涤纶布；
S2、中间层制备并与底层粘合：将有机硅胶75-115份与硬化剂5-11份混合成中间层有机硅胶浆料后，添加导电纤维丝5-26份、硼系阻燃剂6-18份、调色剂6-45份，再用二甲基硅油3-11份将中间层有机硅胶浆料黏度调至250000～300000mPa·s/25℃，混合均匀后制得基料，将基料涂覆于底层上，再将导电纤维网铺设在基料靠近面层一侧，经100～130℃干燥将中间层与底层粘合；
S3、面层制备并与中间层粘合：将有机硅胶75-115份、硬化剂5-11份混合成面层有机硅胶浆料；将硬脂酸钠1-5份与水滑石7-23份加入反应釜，在65-90℃温度区间搅拌1.5小时，期间间隔10-15分钟超声分散一次，每次2-6分钟，制得改性水滑石；将导电纤维丝3-25份、纳米二氧化硅4-8份、硅烷偶联剂3-6份和所述改性水滑石添加到面层有机硅胶浆料内，再用二甲基硅油4-13份将面层有机硅胶浆料黏度调至100000～120000mPa·s/25℃，混合均匀后制得面层浆料，再将面层浆料涂覆于中间层上，经100～130℃干燥将面层与中间层粘合，得到易清洁阻燃皮革。
一种易清洁阻燃皮革的应用，所述易清洁阻燃皮革应用于室内软包装饰材料；所述室内软包装饰材料包括墙纸和墙布。
采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明采用的导电纤维丝和导电纤维网的原料均为导电纤维，可有效将面层和中间层中均匀分布的导电纤维丝与导电纤维网连接，从而形成一个除静电网。当皮革中产生静电时，导电纤维丝可将皮革中的静电导向导电纤维网，并通过导电纤维网与墙体或地板接触将静电快速泄漏和分散，有效地防止静电的局部蓄积，可减少空气中的灰尘在皮革墙纸或墙布上发生蓄积；同时，导电纤维还具有电晕放电能力，能起到向大气释放静电的效果，这种电晕放电是一种极微弱的放电现象，不会发生危险，即使导电纤维网在不接地的情况下，面层中的导电纤维丝也可用电晕放电的方法消除静电；因此，本发明的易清洁阻燃皮革中的静电不仅可以通过导电纤维网接触地面进行消除，还可以通过导电纤维丝发生电晕放电进行消除，不易积蓄尘埃，清洁效果好。
2、本发明采用的纳米二氧化硅颗粒充分、均匀地分散在皮革的面层和底层中，不仅可提高皮革的强度、抗张性、抗撕裂性、耐磨性、抗老化化性能、耐候性和耐洗刷性，还可以提高皮革表面的光洁度、硬度和表面的自洁能力；此外，还能利用纳米二氧化硅的活性与二甲基硅油发生反应，形成网络状的微孔薄膜结构，在提高胶体的力学性能的同时，进一步加强了对导电纤维丝和水滑石的固定作用，可有效提高皮革的抗水洗能力。
3、本发明采用硬脂酸钠改性后的水滑石作为皮革面层的阻燃剂，当水滑石在受热时，其结构水合层板羟基及层间离子可在较低的温度范围内(200～800℃)以水蒸气和CO2的形式脱出，在阻燃过程中，不仅吸收的热量大，有利于降低燃烧时产生的高温，释放出的水蒸气和CO2还可以降低皮革附近的可燃性气体浓度以及阻隔O2的助燃作用，可有效提高皮革的阻燃性能。
4、本发明采用硼酸锌或硼酸钙作为皮革中间层的阻燃剂，硼酸锌或硼酸钙为无毒、无烟的环保型硼酸盐阻燃剂，它们自身是不燃的惰性无机化合物，其与所含的结晶水分子结合很紧密，在260℃以上时吸收大量的外热并放出水分，将水变成水蒸气时需要吸收大量的热量，可有效减慢皮革的吸热降解过程，从而降低了室内的温度；同时，产生的无烟、无毒水蒸气稀释了皮革表面的可燃气体，在一定程度上起到了隔离空气的作用，有效减缓了建筑的燃烧速度；此外，硼酸锌或硼酸钙在燃烧温度下会生成不挥发的玻璃状物质包覆在皮革表面，这种致密的玻璃态保护层可起到了隔离空气中氧气的作用，可有效抑制建筑被进一步燃烧，阻燃效果好，无毒、无污染。
5、本发明在易清洁阻燃皮革制备过程中，将导电纤维网铺设在中间层靠近面层一侧，基料靠近面层一侧填充在导电纤维网的网孔内，可使基料内均匀混合的一些导电纤维丝与导电纤维网连接，可通过导电纤维丝将皮革中间层的静电传导给导电纤维网；面层与中间层粘合时，面层内的一部分导电纤维丝直接与导电纤维网连接，面层内的另一部分导电纤维丝先通过与基料中的导电纤维丝连接，进而再与与导电纤维网连接，可有效提高面层和基料中的导电纤维丝与导电纤维网的连接点，从而整体上提高易清洁阻燃皮革的除静电能力。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种易清洁阻燃皮革的制备：
S1、底层制备并与基布层粘合：将有机硅胶96份(本文均为重量份)与硬化剂7份混合成底层有机硅胶浆料后，添加纳米二氧化硅6份、丙基三甲基硅烷5份，再用聚二甲基硅烷A 8份将底层有机硅胶浆料黏度调至15000～25000mPa·s/25℃，混合均匀后制得底层浆料，再将底层浆料涂覆于基布层上，经120℃干燥将底层与基布层粘合；所述基布层的基布为针织布；
S2、中间层制备并与底层粘合：将有机硅胶98份与硬化剂8份混合成中间层有机硅胶浆料后，添加聚乙炔19份、硼酸钙14份、调色剂9份，再用聚二甲基硅烷A 9份将中间层有机硅胶浆料黏度调至250000～300000mPa·s/25℃，混合均匀后制得基料，将基料涂覆于底层上，再将由聚乙炔编织而成的导电纤维网铺设在基料靠近面层一侧，经120℃干燥将中间层与底层粘合；
S3、面层制备并与中间层粘合：将有机硅胶97份、硬化剂7份混合成面层有机硅胶浆料；将硬脂酸钠4份与水滑石16份加入反应釜，在80℃温度区间搅拌1.5小时，期间间隔12分钟超声分散一次，每次3分钟，制得改性水滑石；将聚乙炔21份、纳米二氧化硅7份、丙基三甲基硅烷5份和所述改性水滑石添加到面层有机硅胶浆料内，再用聚二甲基硅烷A11份将面层有机硅胶浆料黏度调至100000～120000mPa·s/25℃，混合均匀后制得面层浆料，再将面层浆料涂覆于中间层上，经120℃干燥将面层与中间层粘合，得到易清洁阻燃皮革。
实施例2
一种易清洁阻燃皮革的制备：
S1、底层制备并与基布层粘合：将有机硅胶96份(本文均为重量份)与硬化剂7份混合成底层有机硅胶浆料后，添加纳米二氧化硅6份、丙基三甲基硅烷5份，再用聚二甲基硅烷A 8份将底层有机硅胶浆料黏度调至15000～25000mPa·s/25℃，混合均匀后制得底层浆料，再将底层浆料涂覆于基布层上，经120℃干燥将底层与基布层粘合；所述基布层的基布为针织布；
S2、中间层制备并与底层粘合：将有机硅胶98份与硬化剂8份混合成中间层有机硅胶浆料后，添加聚乙炔17份、硼酸钙14份、调色剂9份，再用聚二甲基硅烷A 9份将中间层有机硅胶浆料黏度调至250000～300000mPa·s/25℃，混合均匀后制得基料，将基料涂覆于底层上，再将由聚乙炔编织而成的导电纤维网铺设在基料靠近面层一侧，经120℃干燥将中间层与底层粘合；
S3、面层制备并与中间层粘合：将有机硅胶97份、硬化剂7份混合成面层有机硅胶浆料；将硬脂酸钠4份与水滑石16份加入反应釜，在80℃温度区间搅拌1.5小时，期间间隔12分钟超声分散一次，每次3分钟，制得改性水滑石；将聚乙炔19份、纳米二氧化硅7份、丙基三甲基硅烷5份和所述改性水滑石添加到面层有机硅胶浆料内，再用聚二甲基硅烷A11份将面层有机硅胶浆料黏度调至100000～120000mPa·s/25℃，混合均匀后制得面层浆料，再将面层浆料涂覆于中间层上，经120℃干燥将面层与中间层粘合，得到易清洁阻燃皮革。
实施例3
一种易清洁阻燃皮革的制备：
S1、底层制备并与基布层粘合：将有机硅胶96份(本文均为重量份)与硬化剂7份混合成底层有机硅胶浆料后，添加纳米二氧化硅6份、丙基三甲基硅烷5份，再用聚二甲基硅烷A 8份将底层有机硅胶浆料黏度调至15000～25000mPa·s/25℃，混合均匀后制得底层浆料，再将底层浆料涂覆于基布层上，经120℃干燥将底层与基布层粘合；所述基布层的基布为针织布；
S2、中间层制备并与底层粘合：将有机硅胶98份与硬化剂8份混合成中间层有机硅胶浆料后，添加聚乙炔21份、硼酸钙14份、调色剂9份，再用聚二甲基硅烷A 9份将中间层有机硅胶浆料黏度调至250000～300000mPa·s/25℃，混合均匀后制得基料，将基料涂覆于底层上，再将由聚乙炔编织而成的导电纤维网铺设在基料靠近面层一侧，经120℃干燥将中间层与底层粘合；
S3、面层制备并与中间层粘合：将有机硅胶97份、硬化剂7份混合成面层有机硅胶浆料；将硬脂酸钠4份与水滑石16份加入反应釜，在80℃温度区间搅拌1.5小时，期间间隔12分钟超声分散一次，每次3分钟，制得改性水滑石；将聚乙炔23份、纳米二氧化硅7份、丙基三甲基硅烷5份和所述改性水滑石添加到面层有机硅胶浆料内，再用聚二甲基硅烷A11份将面层有机硅胶浆料黏度调至100000～120000mPa·s/25℃，混合均匀后制得面层浆料，再将面层浆料涂覆于中间层上，经120℃干燥将面层与中间层粘合，得到易清洁阻燃皮革。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处在于：面层的制备原料中不包含导电纤维丝，中间层的制备原料中不包含导电纤维丝和导电纤维网。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于：中间层的制备原料中不包含导电纤维网。
电阻率测试：
将实施例1-3和对比例1-2制得的皮革放置在室温、1个大气压、相对湿度60％的条件下静置48h，然后采用直流电分别测试各皮革的电阻率，测试结果如表1所示。
表1为皮革的电阻率测试结果
样品 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
电阻率/10<sup>7</sup>Ω·cm 7.9 8.2 7.7 40.3 9.4
由表1可知，本发明实施例1-3制得的易清洁阻燃皮革的电阻率较小，对比例1制得的皮革的电阻率最大，对比例2制得的皮革的电阻率也明显比对比例1的小。这是由于实施例1-3中添加了导电纤维丝和导电纤维网，面层和中间层中均匀分布的导电纤维丝与导电纤维网连接，从而形成一个立体的导电网络，因此电阻率较小；对比例2中添加了导电纤维丝，面层和中间层中均匀分布的导电纤维丝可互相连接，但因没有添加导电纤维网，面层的导电纤维丝与基料的导电纤维丝的连接点较小，因此电阻率升高；对比例1中既没有添加导电纤维丝，也没有添加导电纤维网，制得的皮革的电阻率最大。
当实施例1-3和对比例1-2制得的皮革用作墙纸或墙布时，实施例1-3制得的皮革不仅可通过导电纤维网与墙体或地板接触将静电快速泄漏和分散，还可通过面层的导电纤维丝的电晕放电进行静电泄漏和分散，可有效地防止静电的局部蓄积，可减少空气中的灰尘在皮革墙纸或墙布上发生蓄积，即使长期作为墙纸或墙布，也不易因静电吸附在墙纸或墙布表面留下灰尘，清洁效果好。对比例2制得的皮革，主要通过面层的导电纤维丝的电晕放电进行静电泄漏和分散，静电泄漏和分散效果较差。而对比例1制得的皮革，由于自身电阻率较大，导电性能较差，长期使用时皮革墙纸或墙布内的静电得不到有效释放，在静电作用下会吸附空气中的尘埃，清洁效果较差。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处在于：面层和基层的制备原料中均不包含纳米二氧化硅。
力学性能测试：
表2为皮革的力学性能测试结果
样品 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例3
抗拉强度/MPa 4.52 4.37 4.56 4.09 4.25
由表2可知，本发明实施例1-3制得的易清洁阻燃皮革的抗拉强度较大，对比例3制得的皮革的抗拉强度次之，对比例1制得的皮革的抗拉强度较小。这是由于实施例1-3中添加了导电纤维丝、导电纤维网和纳米二氧化硅，皮革固化后，导电纤维丝和导电纤维网可作为皮革的骨架，可有效提高皮革的抗拉强度，同时纳米二氧化硅具有高比表面积以及高活性，能与有机硅胶进行键合而形成网络状结构，改善力学性能；对比例1制得的皮革没有导电纤维丝和导电纤维网，失去了导电纤维丝和导电纤维网作为皮革骨架的作用，抗拉强度下降；对比例3制得的皮革的面层和底层未添加纳米二氧化硅进行改进，不能与有机硅胶进行键合而形成网络状结构，抗拉强度下降。
对比例4
本对比例与实施例1的不同之处在于：面层的制备原料中不包含水滑石和硬脂酸钠。
对比例5
本对比例与实施例1的不同之处在于：中间层的制备原料中不包含硼系阻燃剂。
阻燃性能测试：
以下为上述实施例1-3和对比例4-5按中华人民共和国国家标准进行性能检测，相关技术标准为建筑材料及制品燃烧性能分级GB 8624-2012技术指标，测试结果见下表：
表3为皮革的阻燃性能测试结果
Figure BDA0002270001810000091
由表3可知，本发明实施例1-3制得的易清洁阻燃皮革的阻燃性能较好，对比例4和对比例5制得的皮革的阻燃性能均比实施例1-3制得的易清洁阻燃皮革较差。这是由于实施例1-3中添加了硬脂酸钠改性后的水滑石和硼酸钙，当易清洁阻燃皮革受热时，面层水滑石的结构水合层板羟基及层间离子可在较低的温度范围内(200～800℃)以水蒸气和CO2的形式脱出，释放出的水蒸气和CO2还可以降低皮革附近的可燃性气体浓度以及阻隔O2的助燃作用，温度继续升高时，基料中的硼酸钙在260℃以上时吸收大量的外热并放出水分，将水变成水蒸气时需要吸收大量的热量，可有效减慢皮革的吸热降解过程，从而降低了室内的温度，同时硼酸钙在燃烧温度下会生成不挥发的玻璃状物质包覆在皮革表面，这种致密的玻璃态保护层可起到了隔离空气中氧气的作用，在水滑石和硼酸钙的协同作用下，可有效提高易清洁阻燃皮革的阻燃性能。对比例4和对比例5制得的皮革并未发挥水滑石和硼酸钙的协同作用，因此阻燃性能相对较差。
综上所述，本发明制得的易清洁阻燃皮革具有除静电性能好、抗拉强度高和阻燃性能优异等特点，可广泛应用于墙纸、墙布等室内软包装饰材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种易清洁阻燃皮革，包括依次粘合的面层、中间层、底层及基布层，其特征在于，所述面层按重量份数包括以下组分：有机硅胶75-115份、导电纤维丝3-25份、纳米二氧化硅4-8份、水滑石7-23份、硬脂酸钠1-5份、硅烷偶联剂3-6份、二甲基硅油4-13份和硬化剂5-11份；所述中间层包括铺设在靠近面层一侧的导电纤维网和基料，所述基料靠近面层一侧填充在导电纤维网的网孔内；所述基料按重量份数包括以下组分：有机硅胶75-115份、导电纤维丝5-26份、硼系阻燃剂6-18份、硬化剂5-11份、二甲基硅油3-11份和调色剂6-45份。
2.如权利要求1所述的一种易清洁阻燃皮革，其特征在于：所述导电纤维丝为导电高分子型纤维、金属纤维、导电型金属化合物纤维中的一种或几种。
3.如权利要求2所述的一种易清洁阻燃皮革，其特征在于：所述导电高分子型纤维为聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种易清洁阻燃皮革，其特征在于：所述硼系阻燃剂为硼酸锌或硼酸钙中的一种或两种的混合。
5.如权利要求1所述的一种易清洁阻燃皮革，其特征在于，所述底层按重量份数包括以下组分：有机硅胶75-115份、纳米二氧化硅3-10份、硅烷偶联剂3-6份、二甲基硅油4-12份和硬化剂5-11份。
6.如权利要求5所述的一种易清洁阻燃皮革，其特征在于：所述硅烷偶联剂为丙基三甲基硅烷或三甲氧基硅烷。
7.如权利要求5所述的一种易清洁阻燃皮革，其特征在于：所述二甲基硅油为聚二甲基硅烷A。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的易清洁阻燃皮革的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、底层制备并与基布层粘合：将有机硅胶75-115份与硬化剂5-11份混合成底层有机硅胶浆料后，添加纳米二氧化硅3-10份、硅烷偶联剂3-6份，再用二甲基硅油4-12份将底层有机硅胶浆料黏度调至15000～25000mPa·s/25℃，混合均匀后制得底层浆料，再将底层浆料涂覆于基布层上，经干燥将底层与基布层粘合；
S2、中间层制备并与底层粘合：将有机硅胶75-115份与硬化剂5-11份混合成中间层有机硅胶浆料后，添加导电纤维丝5-26份、硼系阻燃剂6-18份、调色剂6-45份，再用二甲基硅油3-11份将中间层有机硅胶浆料黏度调至250000～300000mPa·s/25℃，混合均匀后制得基料，将基料涂覆于底层上，再将导电纤维网铺设在基料靠近面层一侧，经干燥将中间层与底层粘合；
S3、面层制备并与中间层粘合：将有机硅胶75-115份、硬化剂5-11份混合成面层有机硅胶浆料；将硬脂酸钠1-5份与水滑石7-23份加入反应釜，在65-90℃温度区间搅拌1.5小时，期间间隔10-15分钟超声分散一次，每次2-6分钟，制得改性水滑石；将导电纤维丝3-25份、纳米二氧化硅4-8份、硅烷偶联剂3-6份和所述改性水滑石添加到面层有机硅胶浆料内，再用二甲基硅油4-13份将面层有机硅胶浆料黏度调至100000～120000mPa·s/25℃，混合均匀后制得面层浆料，再将面层浆料涂覆于中间层上，经干燥将面层与中间层粘合，得到易清洁阻燃皮革。
9.一种如权利要求1所述的易清洁阻燃皮革的应用，其特征在于：所述易清洁阻燃皮革应用于室内软包装饰材料；所述室内软包装饰材料包括墙纸和墙布。
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