水性贴面超纤汽车革的性能探究

王霏霏，冯国飞

（山东同大海岛新材料股份有限公司，山东 昌邑 261300）

0 前言

超纤革是超细纤维合成革的简称，是超细纤维和聚氨酯两种成分组成的复合材料。超细纤维具有三维网状结构，能起到支撑和骨架的作用，形成类似于真皮胶原纤维的结构；聚氨酯分散在纤维周围，使整个基布形成一个整体，聚氨酯不仅具有填充作用，还可形成具有发泡结构的立体网络[1]。

超纤革是最接近真皮结构的人造革，基于其优良的物理性能广泛地应用于箱包、沙发、皮鞋等领域，随着行业的发展，在汽车革领域也得到应用，主要用于汽车座椅、门板、扶手等部位。超纤革贴面是通过离型纸转移的方式进行，获得表面具有不同花纹效果的产品。传统的超纤革贴面产品通过采用DMF（二甲基甲酰胺）MEK（丁酮）等有机溶剂调节浆料黏度形成致密的干法成膜，生产过程中挥发的有机溶剂对环境和工人的健康有一定的伤害。随着政府低碳环保理念的推广及产品标准的提高，绿色环保生态超纤革成为发展趋势。目前环保型贴面方式有很多，主要应用的有在线反应型无溶剂贴面、水性贴面、TPU 热熔胶贴面、有机硅贴面等方式。本文主要探讨了水性贴面汽车革和油性贴面汽车革的性能指标，结果表明水性贴面汽车超纤革性能指标已达到汽车革产品的要求，可实现汽车革领域超纤革贴面的绿色环保生产。

1 实验部分

1.1 试验主要原料

聚氨酯TD-03(工业品，旭川化学品有限公司)；聚氨酯TD-04(工业品，旭川化学品有限公司)；水性聚氨酯H-01N(工业品，台州宏得利树脂有限公司)；水性聚氨酯H-02（工业品，台州宏得利树脂有限公司）；基布TDH11ZS(工业品，山东同大海岛新材料股份有限公司)。

1.2 实验器材

电子天平（FA2004，上海舜宇恒平有限公司）；U60 系统拉力机（GT-AI-3000，上海高铁检测仪器有限公司）；立式耐寒弯折试验机（GT-7006-V30，上海高铁检测仪器有限公司）；汽车内饰物燃烧试验机（GT-7057-C，上海高铁检测仪器有限公司）；皮革柔软度测试仪(GT-303，上海高铁检测仪器有限公司)；TABER 耐磨试验机(GT-7012-T，上海高铁检测仪器有限公司)；恒温恒湿试验机（GT-7005-TN，上海高铁检测仪器有限公司）；干法生产线（常州机械设备有限公司）。

1.3 实验工艺

油性贴面与水性贴面工艺参数在烘燥温度、风量、车速等工艺条件方面有一定的差距，需在实际生产中进行调整，本文主要讨论水性贴面和油性贴面超纤汽车革的性能指标的区别。工艺主要从原材料配比方案、贴合方式等主要不同点进行对比。表1 是油性贴面工艺与水性贴面工艺对比表。

表1 工艺对比表

从表1 工艺对比可以看出，水性聚氨酯通过增稠剂调节黏度，使用助剂种类较多，贴面工艺采用双面层工艺进行；油性贴面产品通过DMF 有机溶剂进行调节黏度，采用双底层贴面。

2 性能与讨论

汽车革产品与箱包、皮鞋等产品的性能指标要求有一定的区别，汽车革产品在性能方面有更高的要求，除了剥离、断裂强度、撕裂强度、断裂伸长率物理性能指标外，还要求耐磨、耐曲折、耐老化、阻燃性、气味等指标。

2.1 物理性能

超纤革产品的物理性能指标包含剥离强度、断裂强度（3 cm）、撕裂强度、断裂伸长率。性能指标按照行业标准QB/T 2888-2007 聚氨酯束状超细纤维合成革的要求进行测试。

水解后剥离强度的测试：将样品置于10%浓度NaOH 溶液中，样品完全没于溶液中。24 h 后将样品取出，用水清洗干净，烘干，按照剥离强度的测试方法进行水解后剥离强度的测试。

表2 是物理性能指标的对比，从表2 的数据可以看出，各项指标波动范围在± 8 N，二者在物理性能指标方面无明显差距，水性贴面汽车革从物理性能方面可以替代油性贴面汽车革产品。

表2 水性贴面汽车革与油性贴面汽车革物理性能指标

2.2 功能性指标

汽车革产品相比于其他种类的超纤革产品在功能性方面有一定的要求，包含阻燃性、耐磨性、耐寒曲折、常温曲折等指标。

阻燃性能测试按照标准GT/8410-2006（汽车内饰材料的燃烧特性）测试样品的阻燃性能。标准测试样大小为365 mm× 100 mm，至少取样5 块，取平均值[2]。

耐磨性能测试用TABOR 耐磨试验机，按照GB/T 2726-2005（皮革物理和机械试验耐磨性能的测定）规定的方法测试样品的耐磨性能[3]。

耐寒曲折测试在-10℃ 3 万次，按照标准GB/T 38465-2020（人造革合成革试验方法耐寒性的测试）规定的方法进行测试。常温曲折10 万次，按照标准要求将样品夹在夹具上，进行测试，完成后观察表面是否有破点、破损等异常。

表3 是功能性指标对比，各项结果均合格。

图1 是耐磨测试结果对比图（左油性贴面，右水性贴面），测试结果合格，皮纹不消失，不破损。图2是耐寒曲折的效果对比图，样品表面无裂纹，无破损。

图1 耐磨效果对比图

图2 耐寒曲折效果对比图

从图1、2 可以看出耐磨样品表面纹路清晰没有变化，表面均无破点、起皮等异常现象，耐寒曲折样品表面无裂痕，无破点，效果较好，且二者测试完成后无明显区别。所以水性贴面超纤革可以达到油性贴面超纤革的性能指标要求。

2.3 老化性能

汽车革产品较其他领域的产品耐老化性能方面有更高的要求，不同的汽车革厂家有不同的要求，根据客户提出的具体要求进行产品改进。主要老化性能指标包含耐老化、热老化、光老化。

耐老化性能要求5 年（恒温恒湿室中放置一周相当于常温放置1 年）。测试时，将试样放入相对湿度95%，温度70± 2℃的恒温恒湿室中，放置5 周，观察表面纹路效果以及表面状态。

热老化性能测试时，将样品放置在80℃的环境中168 h，完成后对比表面颜色效果变化，评定级别。

光老化性能按照标准GB/T 16422.2-1999 的规定进行实验测试，336 h 后对比表面效果，评定级别。

从表4 数据可以看出，耐老化指标合格，热老化和光老化二者的等级一样，水性贴面汽车革产品的指标可以达到油性贴面汽车革产品的效果。

表4 老化性能指标

2.4 其他性能指标

水性贴面汽车超纤革产品在气味、溶剂残留方面有一定的改善。DMF 溶剂残留测试选择第三方机构进行检测。软度测试进行不同点测量，多次测量取平均值。气味性测试按照汽车革标准进行，在80℃烘箱内，烘燥4 h，由气味评价小组进行进行气味等级的评价。表5 为各项指标测试结果。

表5 其他指标对比

从表5 数据可以看出，水性贴面产品的软度较常规贴面产品偏小，在手感方面偏硬，汽车革产品对于软度要求在3.5 以上，可以达到产品要求。气味性方面水性产品低于油性产品0.5 级，水性贴面产品无DMF 残留。从气味性和DMF 残留量两项指标比较，水性贴面产品明显优于油性贴面产品汽车革。

3 结论

通过对比油性贴面汽车革与水性贴面汽车革各项性能指标可知，二者在物理性能指标方面无明显区别，在功能性能指标方面，耐磨、阻燃、曲折等指标水性贴面均能达到油性贴面汽车革产品的标准，而在柔软度方面水性贴面汽车革软度值略低于油性贴面产品，但可以满足汽车革产品的要求，在气味性、DMF 有机溶剂残留方面明显优于油性贴面汽车革。因此水性贴面超纤汽车革产品完全可以取代油性贴面产品，实现超纤革贴面的清洁化生产，扩大超纤革的应用领域。