一种抗菌聚氨酯仿皮革手感剂的制备方法

陈丽颖

（丹东优耐特纺织品有限公司，辽宁丹东 118303）

防水透湿织物是通过高支高密的纱线织造或是功能整理、膜贴合等方式使织物具有防护性能。大雨环境中，雨水难以润湿织物，但汗液可通过微孔或“吸附- 扩散- 解吸”的方式从整理织物内层向外层传递，以使织物具备良好的舒适性能，此类织物被广泛应用于户外用品、防护服装、医疗卫生等领域。目前，对防水透湿产品的研究大多集中在溶剂型高分子树脂，例如zhang[1]等学者将溶剂型高分子涂覆于尼龙面料制备多功能防护织物，以较低的增重实现了高防护性能，为超轻聚氨酯防护材料的制备提供思路。Moiz 等人[2]制备了TPU 防水透湿棉织物，采用DMF 作为稀释剂，整理后织物具备良好的防水、透湿、耐摩擦等性能。然而，随着人民生活水平提高，单纯功能织物已不能满足穿着及使用需求，基于此功能与风格并存的织物受到消费者的追捧。另一方面，随着社会的发展，人们健康意识逐渐增强，以及服饰、装饰布等消费品贴身穿着的特点，绿色无毒产品的开发得到大量学者的研究。

本文以此为基础，采用环保型水性聚氨酯作为主要原料通过干法涂层工艺制备功能与风格兼具的仿皮革手感面料，并分析了面料的防水透湿、透气、抗菌等功能性能，该面料穿着舒适，尤其适用于鞋材领域，还可广泛用于功能服饰、户外用品、医疗防护、皮革箱包等领域。

1 试验部分

1.1 药品

织物：40S× 40S 纯棉平纹布。

试剂：防水剂FK-522KB(北京中纺化工股份有限公司)，水性聚氨酯FS-760、交联剂DF-810（辽宁恒星精细化工有限公司），抗菌整理剂SCJ-990(北京洁尔爽高科技有限公司)。

1.2 仪器

JY 系列多功能电子天平（上海衡平仪器仪表厂），GZX-9076MBE 电子鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂），IKA EURO-ST 60D S25 顶置式电子搅拌器 (广州仪科实验技术有限公司)，YG813 织物沾水测定仪（温州方圆仪器有限公司），YG501D 透湿试验仪（温州方圆仪器有限公司），ZB01 取样器（南通宏大实验仪器有限公司）,YG812N 抗渗水性测试仪（南通宏大实验仪器有限公司）,P-BO XC-22 空压气膜式横式强力压染树脂机（厦门瑞比精密机械有限公司）。

1.3 试样制备

面料制备过程为：防水整理（一浸一轧180℃，2 min,带液率40%～50%）→ 涂层→ 焙烘（165℃ ，1min），面料增重为0～40 g/m2。图1 为涂层过程示意图。

图1 涂层过程示意图

1.4 性能测试

1.4.1 沾水测试

按GB/T 4745-2012《纺织品防水性能的检测和评价沾水法》标准测定。

1.4.2 透气率测试

按GB/T 5453-1997《纺织品织物透气性的测定》标准测定。

1.4.3 透湿测试

GB/T 12704.2-2009《纺织品织物透湿性试验方法第2 部分_蒸发法》标准测定。

1.4.4 静水压测试

GB/T4744-1997《抗渗水性的测定静水压实验》标准测定。

1.4.5 抗菌性能

按GB/T 20944-2007《纺织品抗菌性能的评价》标准测定。

1.4.6 手感评价

5 位工程师主观评价。

2 结果与讨论

2.1 防水前处理剂用量的筛选

防水剂目的即对面料进行前处理，改变防水剂用量，测试织物各项性能，结果见表1。

表1 不同用量防水剂对织物沾水性能影响

由表1 可以看出，随着防水剂用量的增加，织物沾水性能逐渐增大，织物防水性能归咎于氟碳树脂中的F 可以延伸至织物表面，其本身具有的低表面能特性使织物具备优异的防水性能[3]。然而，当氟碳树脂用量为4%时，防水性能等级没有增加，且烘干后织物手感略有变硬，综上，防水剂用量2%为最佳。

2.2 水性聚氨酯增重量对织物防护性能影响

为了研究织物的防水透湿防护性能，采用静水压及透湿量两个指标进行性能评估，同时考察整理后织物的舒适度。在防水剂用量为2%的条件下，改变涂层树脂用量，考察织物的防水透湿、透气性能，测试结果如表2 所示。

由表2 可以看出，聚氨酯涂层膜的形成使织物具备较好的防水透湿性能，随涂层膜的厚度增加，织物静水压值上升；主要原因为与相对较厚的涂层膜相比，较薄的涂层膜易存在缺陷。然而，随着聚氨酯克重增加，涂层膜厚度增加，水汽穿过涂层膜的通道变长，因此，透湿性能及透气性能下降，手感变差[4]。综合防水、透湿、透气性能，聚氨酯增重30 g/m2为最佳。

2.3 交联剂用量对织物防护性能影响

交联剂是高分子聚合物交联成膜的关键，在具备功能性的织物制备中起至关重要的作用。在防水剂用量为2%、聚氨酯树脂增重量30 g/m2的条件下，考察交联剂用量对织物静水压和水洗牢度的影响，结果见表3。

由表3 可以看出，不加交联剂的织物整理后不具备功能性，主要原因为高分子聚合物不能形成有效网状交联结构。随着交联剂用量的上升，整理后织物水压值上升，当交联剂用量2%时，水压值可达31.3 kPa，五次水洗后水压保留值最高，仍可达15 kPa。然而，当交联剂用量4%时，水洗前后水压值无明显增加。另一方面由洗后外观可以看出，交联剂用量过少，聚氨酯成膜连续性差，水洗后织物膜脱胶严重，但用量过多会导致手感变差，综上交联剂用量2%最佳。

2.4 抗菌助剂用量对织物抗菌性能影响

在防水剂用量为2%，聚氨酯树脂增重量30 g/m2、交联剂用量2%条件下，考察抗菌剂添加前后织物性能影响，结果见表4。

为了使织物具备多重的功能性能，考察了抗菌剂添加前后，织物的防水透湿及抗菌性能，结果见表4。由表4 可知，添加抗菌剂后织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率显著提升，可达90%。值得注意的是织物的防水透湿性能并没有显著变化。

表2 不同聚氨酯增重织物防水透湿性能对比

表3 不同聚氨酯增重织物性能对比

表4 不同用量抗菌剂对织物抗菌性能影响

2.5 织物综合性能评价

在防水剂用量为2%，聚氨酯树脂增重量30 g/m2、交联剂用量2%、抗菌剂用量10%条件下，对织物的综合性能进行评价，结果见表5。

制备织物的综合性能如表5 所示，经过水性聚氨酯涂层液整理后，制备织物具备良好的防水透湿及抗菌性能，可达到户外服饰及医用材料的防护要求。

表5 织物综合性能评价

3 结 论

实验结果表明：防水剂选择FK-522KB，用量为2%，水性聚氨酯选择FS-760，增重量为30 g/m2,交联剂选用DF-810，用量2%，抗菌剂选用SCJ-990，用量10%时，制备织物性能为静水压≥30 kPa，沾水≥4 级，透湿≥10000 g/（m2·24h），透气率2～5 mm/s，抑菌率≥90%。该防护织物可广泛用于功能服饰、户外用品、医疗防护、皮革箱包、鞋材等多个领域。尤其适用于户外运动鞋材面料，聚氨酯材料中含有一定量的亲水集团，这些基团以氢键形式“捕获”人体散发的水蒸气分子，由于聚氨酯大分子链的热运动，在分子链之间形成瞬间的空隙，加上胶膜内外两侧水蒸气压差的推动，水蒸气分子沿密集的分子链间空隙从蒸气压高的一面“传递”到另一面，即从接触皮肤的一面传到周围环境。因此，人们在运动时产生的汗液能及时排出，提升了穿着舒适性。另外其优异的抗菌性能，大大提升了产品的服用性能。