氙灯加速老化对毛皮耐汗性能的影响研究

那日苏，袁鸿昌，李瑞

（1.内蒙古自治区产品质量检验研究院，内蒙古呼和浩特010070；2.四川大学制革清洁技术国家工程实验室，四川成都610065）

氙灯加速老化对毛皮耐汗性能的影响研究

那日苏1，袁鸿昌2，李瑞2

（1.内蒙古自治区产品质量检验研究院，内蒙古呼和浩特010070；2.四川大学制革清洁技术国家工程实验室，四川成都610065）

采用氙灯光源模拟太阳光、碱性人工汗液代替人体生理汗液，研究了氙灯加速老化对毛皮耐汗性能的影响。通过测定样品汗液浸出物质量、浸出液pH值和浸泡前后皮板面积的变化来考察毛皮制品的耐汗稳定性。实验结果表明：随着老化时间延长，老化温度升高，毛皮浸出物质量和皮板面积收缩率均增大；浸出液pH值则随着老化时间的延长和老化温度的升高而降低；在氙灯老化过程中，毛皮的耐汗稳定性会降低。

氙灯；老化；毛皮；耐汗性能

随着毛皮产业的发展，越来越多的毛皮、裘皮被用在各式各样的市场产品中（如服装领子、围巾、家装、玩具等［1-3］），赋予制品美观、保暖等功效。这些毛皮制品在使用过程中，不可避免的会接触到人体分泌的汗液，而经过汗液的作用，毛皮的性能会发生一定变化，进而影响毛皮制品的美观和安全性能。因此，耐汗性能应作为毛皮制品售前检验的重要指标之一，为消费者选购时提供重要参考。遗憾的是，国内外针对毛皮耐汗性能的研究一直较少，特别是针对毛皮使用过程中的耐汗性能研究更少，也没有形成相关的检测标准。

在实验条件下，研究材料使用过程中的各项指标变化情况，通常需采用人工加速老化手段，才能在短时间内获得相对准确的结果。目前，常用的人工加速老化实验方法主要有碳弧灯、氙灯、紫外荧光灯和金属卤素灯四种。其中，氙灯光源光谱能量分布与太阳光中紫外、可见光部分极其相似，特别是紫外区（290～400 nm）的光能量。因此，氙灯被广泛运用于评价材料的老化性能和耐候性能［4］。研究表明，人体刚排出汗液的pH值约为5.5～6.5，并且随着水分的不断蒸发，其pH值会逐渐降低。但汗液排出数小时后，一些细菌会酵解汗液中的某些成分而产生氨类物质，使汗液变碱性（pH值约为8.0）［5］。因此，在实验室测定材料的耐汗性能时，常通过人工配置碱性汗液代替人体生理汗液。

为了研究毛皮在使用过程中的耐汗稳定性，探索毛皮耐汗性能检测的标准方法。本文选取6种毛皮样品，以氙灯模拟日光对样品进行加速老化实验，测定不同老化时间和温度下毛皮在经碱性人工汗液浸泡后，其浸出物质量、浸出液pH值和皮板面积的变化情况。

1实验部分

1.1主要材料及仪器

1.1.1主要材料

醛鞣毛皮4种，分别为国产家兔、獭兔和进口水貂、旱貂；铬鞣毛皮2种，分别为国产水貂、毛狐，市场购置；L-组氨酸盐酸盐-水合物，生化纯，国药集团化学试剂有限公司；磷酸氢二钠十二水合物，化学纯，天津博迪化工股份有限公司；邻苯二甲酸氢钾，混合磷酸盐，氯化钠，氢氧化钠，化学纯，成都市科龙化工试剂厂。

1.1.2主要仪器

BS124S电子天平，德国斯托克斯公司；TY/XD-225L氙灯耐气候试验箱，上海廷翌仪器设备厂；SHA-C恒温振荡器，常州澳华仪器有限公司；雷兹PHS-3D pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；DHG-9070A电热恒温鼓风干燥箱，上海齐欣科学仪器有限公司。

1.2实验

2.2.1 每周腹痛发作天数 疗后第2周、第1周，腹痛发作天数的组间比较，经t检验，差异均有统计学意义；疗后第2周，经考虑基线、中心、组别交互作用的协方差分析，试验组、对照组校正均数分别为1.817 9、1.294 7，组间比较差异具有统计学意义。FAS、PPS分析结论一致。FAS数据集结果见表3。

1.2.1氙灯老化

将毛皮样品裁剪为约15 cm×15 cm大小的正方形，并编号作标记，然后置于恒温鼓风干燥箱中存放24 h。再将样品转移至氙灯老化耐候性试验箱中，设定好条件进行老化处理，老化结束后将样品放入干燥器中干燥，冷却至室温后避光保存［6］。每一种样品进行6次老化实验，老化处理条件：辐照度800 W/m2；相对湿度50%RH；时间24、48、72 h；温度25、60℃。

1.2.2碱性人工汗液配制

参照纺织品行业标准，配置碱性人工汗液［7］。称取5.0 g氯化钠、5.0 g磷酸氢二钠十二水合物和0.5 g L-组氨酸盐酸盐一水合物，溶于1 L蒸馏水中，并用0.1 mol/L的NaOH溶液调整pH值至8.0±0.2。

1.2.3浸出物质量测定

将老化处理后的毛皮剪碎，称取2.00 g于125 mL广口瓶中，加入50 mL人工碱性汗液，置于恒温振荡器中，振荡3h（水浴温度为40℃、振荡频率为60 r/min）。取出广口瓶，冷却至室温后立即过滤，用移液管取滤液3mL于称量瓶中，将称量瓶放入烘箱，于（102±2）℃的温度下，干燥至恒量后称量。最终质量与称量瓶质量之差即为浸出物的质量。

1.2.4浸出液pH值测定

取1.2.3中适量滤液，用雷兹PHS-3D pH计测定其pH值，每个样品测三次，结果取平均值。

1.2.5皮板面积收缩率测定

在毛皮样品上取2 cm×2 cm大小的试样，将毛剪短，放入盛有碱性人工汗液的烧杯（200 mL）中，碱性汗液的量以完全淹没试样为准，室温下浸泡24 h后取出，用蒸馏水冲洗后，室温下干燥24 h，再置于干燥箱中存放24 h，测量试样的面积。采用面积收缩率δ来表示皮板面积的变化情况，面积收缩率δ的计算公式如下：

δ——皮板面积收缩率，%；

S1——浸泡前皮板面积，cm2；

S2——浸泡后皮板面积，cm2。

2结果与讨论

2.1浸出物质量变化

毛皮制造过程中，会加入很多鞣制材料、填充材料和染色材料等。它们不仅使毛皮获得良好的稳定性能，也赋予其美丽的外观。这些材料存在于毛皮皮板中及毛表面，但它们的一部分是通过简单的粘附作用与纤维结合在一起的，甚至是通过沉积作用填充在纤维之间的。在水溶液或是碱性溶液及使用过程中的光、热等作用下，这部分材料很容易被溶出。造成的后果是：一方面，结合不牢的染料被溶出会影响毛皮制品的美观；另一方面，鞣制材料和填充材料的溶出，会使皮板强度下降、变得空松，降低制品使用价值。特别是其中一些被溶出的有害物质，直接与皮肤接触，会对皮肤造成伤害，影响使用者的健康。因此，测定老化前后毛皮样品经碱性人工汗液作用后浸出物质量的变化，可在一定程度上反映毛皮制品在使用过程中的耐汗稳定性。

不同老化条件下，毛皮样品经碱性人工汗液浸泡后浸出物质量的变化趋势见图1。由图1可以看出，老化过程中6种样品中均有一定质量的材料被浸出，并随着老化时间的延长而增加。说明在湿、碱作用下，毛被上的染料和皮板中与革纤维结合较弱或未结合的鞣质、填充物和无机盐等会被溶出，并且光作用会加强这一过程。同时，通过对比图1a和图1b还可以发现，随着温度升高同一种样品的浸出物质量也会升高，说明温度也会促进毛皮中的材料被浸出。其原因有：1）光、热的作用，破坏了鞣制材料、填充材料和染料等与纤维之间的共价键，使它们游离出来而被水溶出；2）在光、热作用下，一些大分子的材料发生了分解，分解成能溶于碱性溶液的小分子物质。3）光和热的复合作用，会提高物质的溶解度，使一些常规情况下不溶解的物质被溶出［8］。4）光、热、湿和碱性汗液中物质等的作用会使样品表层本身出现粉化、裂纹及脱落等现象，也会使浸出物的质量升高［9］。

图1老化前后汗液浸出物质量（a-25℃，50R H%，800 W/m2；b-65℃，50R H%，800 W/m2）

2.2浸出液pH值的变化

皮肤表面的pH值在维持正常的皮肤生理屏障功能、参与角质层细胞代谢酶的活性调节和保持正常的皮肤感觉上发挥重要的作用。正常的人体表面呈弱酸性（pH值约为5.5～6.5），即在皮肤表面存在一层酸性保护膜。pH值过高或过低都会打破人体皮肤的酸碱平衡，破坏体表弱酸性保护层，降低皮肤抵御病菌入侵的能力，引起皮肤瘙痒、皮炎、皮肤角质化等疾病，甚至导致皮肤水肿，进而导致皮肤溃烂［10］。所以，涉及与皮肤接触的制品，其在汗液下浸出液的pH值是制品安全性能的一个重要指标，毛皮制品也不例外［11］。一些与毛皮成品相关的标准对毛皮的pH值都作了明确规定［12-14］。因此，测定毛皮使用过程中浸出液pH值的变化情况也显得很有必要。

不同老化条件下，毛皮样品经碱性人工汗液浸泡后浸出液pH值的变化趋势见图2。由图2可以看出，毛皮老化后其汗浸出液的pH值均有所降低，且老化时间越长，浸出液的pH值越低。对比图2c和图2发现，当老化时间一样时，老化温度为65℃的浸出液pH值均比老化温度为25℃时的略低。虽然毛皮种类及毛皮制造过程中使用的化学材料，对其浸出液pH值的影响各不相同［15］。但浸出液均表现为pH值偏低，主要还是取决于浸出物中酸性物质的多少，酸性物质越多，pH值也就越低。分析浸出物中酸性物质的来源大致有以下几类：1）在光、热、碱等作用下，胶原纤维与鞣剂分子的结合能力会被削弱，暴露出羧基等酸性基团，碱性溶液中，胶原肽链被破坏，带有这些酸性基团的小分子肽链就会被溶出。2）除了醛鞣剂，毛皮加工过程中或多或少还会用到带醛基的材料，而醛基在光、热、湿的条件下也会被氧化成了羧基［16］。3）浸出液中有大量染料被浸出，毛皮制作过程中本身就大量使用带酸性基团的染料（酸性染料），某些染料在氙灯照射下其结构会发生变化，分解出带酸性的物质［16］。

图2老化前后浸出液pH值（c-25℃；d-65℃）

2.3皮板面积收缩率变化

毛皮在作为原材料制作毛皮制品时，常常是以皮板作为固定部分。因此，保持皮板形状和面积相对固定，显得尤为重要。但是，在使用过程中，毛皮的皮板会不同程度的接触到人体汗液，汗液与皮板会发生复杂的作用。而当汗液风干后，皮板的形状便会发生变化，要么变得卷曲，要么出现面积收缩。这些变化都会严重影响毛皮制品的使用性能和外观。其中以面积收缩，即皮板收缩造成的影响最为常见和直观［18］。因此，考察毛皮经汗液处理后其皮板面积的收缩情况具有实际意义。

不同老化条件下，毛皮样品经碱性人工汗液浸泡后皮板面积收缩率的变化趋势见图3。由图可知，毛皮经老化处理后，皮板面积收缩率均增大，且老化时间越长，皮板面积收缩率越大。对比图3e和图3f还可以发现，老化温度为65℃时的皮板面积收缩率均略高于老化温度为25℃时的皮板面积收缩率。其原因可能为：1）在光、热、湿和碱等综合作用下，会降低毛皮皮板中无机盐、填充材料、加脂材料等与革纤维的结合力并被溶出，使皮板纤维之间出现了“空隙”，在汗液风干过程中，纤维之间便会“贴合”得更紧密，从而造成皮板面积收缩。这也是图3和图1变化趋势相近的原因。2）光、热、碱的作用，会使胶原纤维的肽链发生断裂，使皮板强度降低，在干燥过程中出现面积收缩。3）皮板纤维之所以稳定、抗湿热收缩，主要是鞣制材料与胶原纤维发生了“交联”作用。然而，老化过程中，各种条件综合作用下，鞣剂与胶原纤维间的化学键会被破坏，皮板抗收缩能力便会降低。醛类物质的醛基在光、热、湿的条件下被氧化分解，使醛类物质与胶原的结合力降低。特别是，对于醛鞣毛皮，醛类物质的分解，更易造成皮板胶原纤维的不稳定，降低其抗收缩能力。对于铬鞣毛皮，在浸汗处理时，汗液中的某些物质会与铬鞣皮革胶原纤维中的铬发生作用，使其发生“脱鞣”［19］，在干燥过程中易发生面积收缩。

图3老化前后面积收缩率（e-25℃；f-65℃）

3结论

6种毛皮样品，以氙灯模拟日光，以碱性人工汗液代替人体生理汗液，测定耐汗性能。随着老化时间延长，老化温度升高，毛皮浸出物质量和皮板收缩率均增大；浸出液pH值，则随着老化时间的延长和老化温度的升高而降低；在老化过程中，6种毛皮的耐汗稳定性均降低。

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The Effects of Xe-lamp Accelerated Aging on Sweat Resistance of Furs

NA Ri-su1，YUAN Hong-chang2，LI Rui2
（1.The Inner Mongolia Autonomous Region Quality Inspection Institute，Hohhot 010070，China；2.National Engineering Laboratory for Clean Technology of Leather Manufacture，Sichuan University，Chengdu 610065，China）

Using Xe-lamp to simulate sunlight，alkaline artificial sweat to instead human eccrine sweat，and then studying the effects of Xe-lamp accelerated aging on sweat resistance of fur.By measuring changes the amount of extracts，the pH of leach liquor and the area of leather to examine the sweat resistance of fur goods.The results show that，both of the amount of extracts and the percentage of area shrinkage increased with extended treating time and raised aging temperature，and the pH of leach liquor decreased as the extended treating time and raised aging temperature.The sweat resistance of furs will become worse with the light aging by Xe-lamp.

Xe-lamp；aging；furs；sweat resistance

TS 57

A

1671-1602（2016）09-0043-05

皮革及制品质量和安全检测关键技术研究（201410110）

那日苏（1965-），男，高级工程师。