改性二氧化硅在皮革中的应用

张周赫，张忆，李春山（北京航天赛德科技发展有限公司涿州分公司，河北涿州072761）

改性二氧化硅在皮革中的应用

张周赫，张忆，李春山
（北京航天赛德科技发展有限公司涿州分公司，河北涿州072761）

摘要院介绍了二氧化硅在皮革表面处理中的应用情况，分析了二氧化硅的特性以及改性二氧化硅在皮革领域的应用前景。

关键词院二氧化硅；皮革；表面处理；改性剂；消光性

1　引言

随着加工技术的进步，服饰种类的多样化，以及人们对自然风尚的追求，对皮革制品的需求也越来越广泛。皮革制品生产过程需要表面处理剂，其光泽度的调整，可通过消光剂实现。皮革消光剂可以用来降低皮革表层光泽，防止由于树脂层过于光亮产生的塑料感，同时还可以对皮革表面的伤残进行修饰，使涂饰后的皮革具有真皮的柔和、自然、优雅的视觉外观。

皮革涂饰用的消光剂可以分为：无机消光剂、蜡乳液消光剂以及有机聚合物消光剂等。其中，合成二氧化硅可以使皮革表面达到良好的消光作用并且不会降低其表面鲜艳度和丰满度，具有透感好，手感强等优良性能而被广泛使用。

本文介绍了二氧化硅消光剂的消光原理及其研究进展，同时对改性二氧化硅与未改性二氧化硅在皮革涂饰中的应用性能进行了比较。

2　二氧化硅消光剂的特点及选用

2.1二氧化硅作为消光剂使用的产品类型

作为消光剂使用的二氧化硅产品，主要分为气相法与沉淀法两种类型。

气相法二氧化硅产品，基

于其一次粒子的尺寸属于纳米级别，因此气相法二氧化硅产品具有很好的透明性，使用气相法二氧化硅制备的皮革处理剂，也存在一定的缺陷——即使用过程中，会使皮革处理剂的黏度有大幅度的增加，因此需要稀释剂进行后期的调节；气相法生产的二氧化硅产品作为皮革用消光剂，通常需要选择经过表面处理改性后的产品以降低其使用时发生的增稠现象。

市售常见品牌中，赢创德固萨生产的TS100，具有优秀的展色性，价格较高，且市场占有率也较高；日本德山REOLOSIL系列中，FM14可获得红相的涂饰效果，为众多皮革处理剂生产厂家所钟爱，在相对高端的皮革表面涂饰处理中广泛使用。上述两款气相法产品是皮革表涂常用的产品，由于其生产过程使用某些硅烷偶联剂进行了特殊的表面处理，在皮革涂饰剂的配制过程中，显著降低了普通气相法产品常见的增稠严重的效果。另外，可以降低使用过程中树脂体系中产生的沉淀、发白，特别是透感差等问题，唯一的缺憾是相对沉淀法二氧化硅消光剂来说，成本价格过高，但是在雾度及其展色性方面，是沉淀法产品无可替代的，即使沉淀法生产的二氧化硅产品通过增大使用添加量，也无法达到某些高端皮革涂饰领域中，使用气相法二氧化硅产品所达到的使用效果。此外，德国瓦克公司的N20价格适中，尽管消光性很弱，但是在透明度方面也有其独特特点。国产品牌的气相二氧化硅产品，由于表面处理技术及合成技术等原因，导致其推广和使用并不多见，而且增稠严重，消光效率不能达到使用需求。

沉淀法生产的产品，拥有消光效率高、价格相对低廉等特点，在皮革表层涂饰领域，部分沉淀法生产的产品，其黑度可以达到气相产品涂饰效果的70%，不失为皮革涂饰剂生产企业的一个优良选择。在家具涂料领域应用认知度较广，由于其透明度有限，对于皮革自身色彩的展色性体现不足，在皮革涂饰行业中应用较少。

二氧化硅作为消光剂应用在真皮表面处理剂行业，其中代表产品有Degussa生产的OK系列，如OK412，OK520，美国Grace生产的ED30等产品，这些产品均经过了特殊的表面有机处理。在皮革表面处理常用的聚氨酯涂层中，国产品牌航天赛德的SD-4系列产品获得广泛认可，在水性体系中也不乏使用。湖南冷水江三A化工集团和山西天一纳米等二氧化硅沉淀法的生产企业，也对皮革处理剂行业使用的二氧化硅开展了研究，SA系列和TYS系列等产品也陆续走向市场。

2.2二氧化硅消光剂消光原理

二氧化硅消光剂的消光原理可以归结为两方面：一是增加涂膜表面粗糙度；二是降低基材的反光强度。以合成二氧化硅作为消光剂应用的情况为例，当涂膜中的可挥发性溶剂挥发完后，涂膜会产生体积收缩，其表面二氧化硅颗粒在微观上会产生凸凹不平的效果，而光线会在涂膜表面产生漫反射，从而达到消光作用。

2.3二氧化硅消光剂的选用

图1　光线在涂层中的反射（左）及添加了二氧化硅的涂膜干燥过程（右）

在种类繁多的二氧化硅材料中，其特性指标各不相同。在皮革领域的应用，首先考虑二

氧化硅本身的孔隙度、粒度分布、平均粒径和表面处理等。

孔隙度：较高孔隙度的二氧化硅，消光效率高；

粒度分布：较窄的粒度分布可以使涂料具有更加稳定的消光效果和产品稳定性；

平均粒径：皮革表面涂膜是一种薄膜，合成二氧化硅作为皮革用消光剂，其平均粒径应与薄膜厚度相适应；

表面处理：对二氧化硅进行表面处理不仅可以提高涂饰后皮革手感，还可以提高产品的黑度和雾度效果及其展色性；

其他特性：特种涂饰效果中使用的二氧化硅产品，需根据客户具体需求决定，例如，高白度消光剂、高透明粉、绒毛感消光剂等等。

3　消光剂的应用实验

3.1原料及试剂

SD-430P消光剂（北京航天赛德科技发展有限公司）：平均粒径3.9 μm；改性剂A；黑色底材PU皮革；皮革涂饰剂：BLLK2004/N普通光亮型涂饰剂（浙江深蓝轻纺科技有限公司）。

3.2实验方法

将SD-430P分散到一定体积的水中制备成浆，直接将一定量的改性剂A添加至料浆中，加热并加以回流，以保证改性剂的充分反应，把反应后的料浆经过干燥、粉碎，得到改性后的产品，并与未改性产品做皮革涂饰对比试验。

表1　改性剂添加量及改性时间对黑度提高幅度的影响

图2　改性剂添加量和改性时间对涂饰效果影响

图3　同等添加量未改性产品与改性后对比

图4　改性前后添加量对比

3.3验证方法

将二氧化硅消光剂以5%的比例添加到皮革表面涂饰剂中，用40 μm丝棒在黑色PU革上进行涂布，电热恒温烘箱105℃烘干，涂膜干燥后观察涂层的黑度、透明性和展色效果。

从表1可看出，当改性时间在0.5 h时，改性剂添加量在1%，可使得经过改性后的二氧化硅消光剂产品的黑度达到未经改性产品的105%，即改性产品在皮革涂饰剂中5%添加量时，即可获得相同涂饰剂中未改性产品添加量为5.25%的涂饰效果。

从图2中可以看出：随着改性剂添加量的增加，产品的黑度和雾度，即透明性和消光性也随之提高；随着改性剂改性过程处理时间的增加，产品在皮革涂饰剂中的应用效果也越好；达到一定处理时间，黑度增加幅度呈直线增长；当处理时间达到一定幅度，即处理时间在2.5 h以上的，反应可充分进行，黑度的增加幅度放缓；超过2.5 h，黑度增加幅度有限。

在同等添加量条件下，未经改性的二氧化硅消光剂产品，在黑色底材中的展色性明显比改性后二氧化硅消光剂材料的展色性差，透明性也相差甚远。

从图3和图4对比，可以看出改性后的产品在皮革涂饰领域中应用，展现出来的黑度、透明度更好。

4　结论

综上所述，考虑实际生产等条件影响得到最佳实验条件：改性剂A添加量为3%，回流时间为2.5 h，相比未改性产品性能提高12.5%，即相对原有产品，降低12.5%的添加量即可达到未改性产品的使用效果。另外，改性后的产品，对于皮革处理剂的制备过程的增稠影响效果非常小，即不改变原有浆料黏度。

由于二氧化硅污染小，消光性能突出等优点，将会更广泛的应用于皮革涂饰领域，尤其是随着皮革事业的发展，二氧化硅在各种皮革涂饰领域必将有更大的需求，因此，加大消光剂二氧化硅研究开发力度，通过硅烷、有机改性等处理方式改善二氧化硅产品的性能，将更好地适应新产品研制和市场发展需求，给皮革涂饰企业提供更广阔的选择空间。

参考文献：

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Applicationof the Modified Silica in Leather Manufacturing

ZHANG Zhou-he, ZHANG Yi, LI Chun-shan
(Beijing Aerospace Sai De Science & Technology Development Company Ltd. Zhuozhou Branch, Zhuozhou 723001, China)

Abstract:In this paper, silica used as a matting agent in leather surface treatment was introduced, its char原acteristics were also described. Meanwhile, the application prospect of silica and modified silica in the leather industry was pointed out.

Key words:silica; leather; surface treatment; modifier; matting

作者简介：第一张周赫（1991-），男，助理工程师，本科，主要研究方向为无机粉体材料。

收稿日期：2014-12-21

中图分类号院TS 529.1

文献标志码院A

文章编号：1671-1602（2015）04-0023-04