填料含量对皮边油性能影响研究

程 巍

(山西省应用化学研究所有限公司，山西 太原 030027)

引 言

皮边油又称为皮革边油、封边剂、边缘整饰剂，主要用于皮革切边或边缘涂层，起修饰和美观作用[1]。在皮带和包具的制作过程中，由于皮革切割会形成侧面毛边，若直接使用既不美观也易破损。为了达到美化外观与保护皮革缺口，常用各种色彩的特制涂料进行封边处理。皮革封边是一种用于遮盖皮料切口与裸露边角的传统工艺，通过在皮具制品部件边缘涂覆一层封边涂料实现对皮制品的保护与装饰，使用范围覆盖了整个皮革制品行业，如座椅、箱包、腰带、皮衣、鞋靴、皮制保护套等。皮革水性封边涂料成膜树脂(皮边油)以聚丙烯酸酯乳液为主，本文主要探讨了聚丙烯酸酯皮边油乳液中淀粉填料含量对其性能的影响。在其他合成路线和工艺条件一致的情况下，通过不断改变淀粉的填充量，研究对皮边油饱满度、光泽度、抗热黏连性能以及成膜后薄膜硬度、拉伸强度、断裂伸长率等性能的影响。

1 实验过程

1.1 主要原料

水性丙烯酸树脂、淀粉、消泡剂、流平剂、颜料色膏，广州奥格新材料有限公司，工业品。

1.2 仪器设备

JA3003电子天平：上海菁海仪器有限公司；101AB-0电热鼓风干燥箱：上海申光仪器仪表有限公司；搅拌分散机：金坛白塔新宝仪器有限公司；HT-6510D型邵氏硬度计：广州兰泰仪器公司；ETM304C型拉力试验机:深圳万测试验设备有限公司。

1.3 水性丙烯酸乳液的合成

先将单体、乳化剂、去离子水投入烧瓶中，室温下高速分散制成均匀稳定预乳液，备用。在装有搅拌器、温度计、冷凝管、恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，加入计量引发剂、缓冲剂、乳化剂、20%预乳液和去离子水，升温至80 ℃，保温0.5 h，获得淡蓝色外观的种子乳液。升温至85 ℃，开始缓慢滴加预乳液，整个滴加过程控制在3 h左右。滴加完毕后保温一段时间，并补加适量叔丁基过氧化氢和雕白粉水溶液进行后消除。反应结束后，降温至50 ℃以下，用氨水调节pH值为7～8，得到固含量为45%的一系列水性丙烯酸乳液。

1.4 皮边油乳液的合成

将丙烯酸树脂、淀粉、消泡剂、流平剂按照既定的比例称重，并用电动搅拌分散机进行分散，搅拌过程中视黏度加适量去离子水，再加入所需颜料色膏搅拌均匀。

1.5 边油涂膜的制备

将乳液倒入聚四氟乙烯材质模具中，制成厚度为1 mm的薄膜，用于测试乳液聚合物的硬度、力学性能等性能。

1.6 测试与表征

1.6.1 饱满度、光泽度测试

主要采用在对光环境下的观察、抚拭等方式对边油饱满度、光泽度性能进行表征。

1.6.2 抗热黏连性能测试

将边油乳液涂饰于皮革表面，待涂层干燥后，将皮革折叠、固定、挤压，放入60 ℃电热鼓风干燥箱中烘烤0.5 h后，从折叠处撕开，观察涂层脱落情况。

1.6.3 硬度测试

采用邵氏硬度计按QB/T 2415-1998的5.5测试聚合物膜的硬度。

1.6.4 力学性能测试

采用拉力试验机按QB/T 2415-1998的5.6和5.7测试聚合物膜的拉伸强度、断裂伸长率等力学性能。

2 结果与讨论

2.1 填料含量对边油光泽度、饱满度的影响

本文选用自制水性丙烯酸树脂，制备填料含量分别为30%、40%、50%、60%、70%的皮边油乳液，探究淀粉含量对边油光泽度、饱满度的影响。实验结果显示：淀粉的填充量越大，边油饱满度越好，光泽度越差。其原因可能是皮边油组份中丙烯酸树脂乳胶粒子之间存在着未被其他分子占据的空隙，随着填料含量的增多，填料将乳胶粒子之间的空隙填充，从而导致皮边油饱满度的增大；同时由于淀粉颗粒体积大、表面粗糙，随着填料含量的增大，边油乳液变得不再细腻，涂层凹凸不平，致使光泽度下降。如图1所示，从上到下依次为70%、60%、50%、40%、30%淀粉含量的皮边油涂层，30%、40%、50%淀粉含量的涂层饱满度较差，70%淀粉含量的涂层光泽度较差，因此选择填充量为60%的皮边油乳液能够兼顾两者，在饱满度和光泽度之间找到完美的平衡点。

图1 填料含量对边油涂层光泽度、饱满度的影响

2.2 填料含量对抗热黏连性能的影响

影响边油抗热黏连性能的因素除了树脂乳液自身交联程度外，还与边油淀粉填充量有着密不可分的联系。填料含量对抗热黏连性能的影响，如图2所示。

图2 填料含量对边油抗热黏连性能的影响

图2中从左到右依次为30%、40%、50%、60%、70%淀粉含量的皮边油涂层，由图可知，随着填料含量的增多，抗热黏连性能逐渐变好。30%的边油涂层几乎全部被撕起，抗热黏连性能最差；40%和50%含量的涂层也有较大区域被撕起；当淀粉填充量达到60%及以上时，涂层未被撕起，抗热黏连性能最好。其原因为淀粉颗粒将乳胶粒子之间的空隙填充，粒子之间堆积更加紧密，乳胶粒子与淀粉颗粒相互碰撞交织，整个皮边油薄膜的自由体积减小，形成一个致密结构单元，从而提高了边油的抗热黏连性能。当填充含量达到60%及以上时，涂层无明显脱落现象，抗热黏连性能良好，因此优选填料含量为60%的皮边油乳液。

2.3 填料含量对边油薄膜物理性能的影响

本文主要从填料含量对薄膜硬度、拉伸强度和断裂伸长率等物理性能影响的角度展开研究，实验结果，如表1所示。

表1 填料含量对边油薄膜物理性能的影响

根据表1可知，随着填料含量的增大，硬度、拉伸强度逐渐增大，断裂伸长率逐渐减小。其原因可能是淀粉分子结构中含有羟基，能够与树脂分子间形成氢键作用力，伴随着淀粉含量的增多，淀粉与树脂间氢键作用增强，从而导致硬度、拉伸强度增加，断裂伸长率减少。综合考虑各项物理性能，最终选定填料含量为60%，硬度、拉伸强度和断裂伸长率都在一个比较合适的范围内。

3 结语

本文制备了一种水性丙烯酸树脂型皮边油乳液，主要探究了填料含量对皮边油光泽度、饱满度、抗热黏连性能以及成膜后薄膜硬度、拉伸强度、断裂伸长率等性能的影响。当填料含量为60%左右时，制备的边油乳液和薄膜综合性能较好，具有广泛的市场应用前景和较强的市场竞争力，现已实现市场运营与成果转化。