鞋材复合功能整理及性能检测方法研究

吴君

（军需能源质量监督总站西安质量监督站，陕西西安 710086）

近年来，鞋用功能整理技术越来越受到人们的关注，鞋材功能整理主要包括防水、防污、防静电、抗菌等方面的性能，国内相关领域早在十多年前就有一定的研究，但市面上含氟功能整理剂应用多以服用面料、装饰材料为主，在鞋材细分领域存在性能短板。此外，部分服用面料中功能测试标准在鞋面材料上存在不适用的情况，因此，鞋材复合功能整理技术应运而生。所谓鞋用复合功能整理技术，是指在鞋材表面涂覆一层防水、防污、防静电等复合功能涂层以达到鞋类使用性能要求的方法[1-3]。该方法可以有效提高鞋材的耐水性和抗污性，避免鞋底与外界环境直接接触而产生污染。

1 鞋材功能整理技术

1.1 防水防污

防水防污处理的目的是通过机械作用（包括刷、喷、浸等），使鞋底或鞋面具有防水、防潮性能。可分为物理防水和化学防水两大类：物理防水是在鞋底或鞋面上涂覆一层防水材料（如有机硅防水剂）或能与之发生反应而形成防水亲水凝胶体，从而实现防水性；化学防水是在鞋底或鞋面上涂覆一层耐候性较好的高分子化合物（如丙烯酸乳液等），以使鞋材具有较好的耐磨性、耐水性和耐老化性。

1.2 阻燃防烟整理

阻燃防烟整理技术是指在鞋材表面涂覆阻燃剂，使之具有良好的稳定性和阻燃性。当阻燃剂被用到鞋材中时，会与其中的有机物发生化学反应生成不易燃物质，从而防止鞋材被点燃而着火燃烧。阻燃防烟整理是将阻燃剂涂覆于鞋面或鞋底的某一特定部位，使其不易燃而达到阻燃目的。随着人们环保意识的提高及对环境要求的日益严格，很多鞋类产品都开始采用这种技术。同时，阻燃防烟整理也成为了当前国内外研究开发的热点。

1.3 抗静电整理

抗静电剂主要有两类，一是导电聚合物，如聚吡咯、聚二甲基硅氧烷（PDMS）等；二是非导电聚合物，如三乙醇胺、三乙胺、PTC 等。用于鞋面抗静电剂的主要是聚二甲基硅氧烷（PDMS），因为其分子链结构的特点，使得它能在摩擦过程中产生静电。美国材料与试验协会（ASTM）对防静电织物定义为：由具有导电特性的无机物质所制备，在摩擦过程中不产生或极少产生静电现象的织物。抗静电剂不仅有防静电电晕效果，还能增大纤维表面负电荷数量，并保持其稳定。

1.4 吸水发泡功能处理技术

吸水发泡功能是通过发泡剂与橡胶的交联反应而获得。吸水发泡技术作为一种环保节能的新技术，可以提高产品的实用性能，改善产品使用性能及提高生产效率，降低生产成本。采用吸水发泡技术可以将鞋材的环保、舒适、柔软、抗压、耐磨等性能提高到一个新水平，使产品具备高科技含量和附加值。吸水发泡功能整理一般通过添加发泡剂来实现，将发泡剂加入到鞋材中，使鞋材快速吸收水分和空气中的二氧化碳膨胀发泡。发泡剂是由聚氨酯或聚醚类聚合物制成的小分子物质，如聚乳酸（PLA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等。

1.5 皮革抗菌加工技术

皮革在制作过程中，由于对细菌或霉菌的抵抗力差，导致皮革的发霉变质。传统的皮革抗菌方法是在皮革表面涂上抗菌剂，但这种方法具有成本高、污染环境、有腐蚀性等缺点。近年来，随着人们健康意识和环保意识的不断增强，各种新型环保皮革抗菌技术被广泛应用。皮革抗菌加工技术是在皮料表面涂布具有杀菌功能的化学药物或聚合物，从而使皮料具有杀菌作用的加工方法。目前常用的抗菌材料有聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯腈（PAN）等。由于皮革具有特殊的微环境，容易发生霉变，因此开发抗菌皮革对于延长皮料使用寿命至关重要。

1.6 天然植物萃取的生物固着技术

天然植物萃取的生物固着技术是指利用微生物在天然植物中生长繁殖，利用微生物菌体对天然植物中活性成分的亲和性，通过人工发酵转化为固着剂，再经固着整理从而获得抗菌、防水、防污、抗静电等功能的材料。目前，天然植物萃取生物固着技术应用较广泛的是天然蛋白质和多糖提取技术。近年来研究人员通过对天然蛋白质的研究，发现许多天然蛋白质具有很强的抗菌性。利用酶制剂对蛋白质进行降解，并用含有一定量多肽结构活性基团（如氨基酸、核酸等）的有机化合物进行固着处理，是一种制备功能性生物固着材料的新方法。

1.7 其他功能复合整理工艺研究

在鞋材的复合整理中，利用高分子材料与其他材料复合，设计成具有特殊性能的材料，进而研制出具有特定功能的鞋类产品。如将橡胶和金属网眼鞋面通过热压工艺制作成一种特殊鞋底，其具备良好的耐磨性、透气性、舒适性和耐蚀性。利用金属网眼鞋面采用硫化热压工艺制作出一种具有一定强度和韧性的鞋垫，这种鞋垫可对脚起到良好的支撑作用，并在行走过程中保持其柔软性。

2 试验方法

2.1 材料

鞋材功能涂层材料的制备，需要将复合涂层材料在一定温度下加热至熔融状态，再通过涂覆设备或喷胶设备将其涂覆于鞋面，主要由两种材料组成：一种是树脂类涂层材料，另一种是陶瓷微珠或纳米材料等复合无机非金属粉末。采用树脂类涂层材料，所制备的鞋材功能涂层通常包括防水、防污、抗静电、防污染等复合涂层。例如，以丙烯酸树脂为基材进行的鞋材防水功能整理技术已经广泛应用于防水防油等鞋材功能整理工艺中。采用陶瓷微珠等纳米非金属粉末为基材的鞋材功能整理技术，具有耐水性能好、耐磨性能好的优点。采用纳米无机非金属粉末作为鞋底鞋面和鞋垫原料，可以起到防静电、抗污染和抗菌等功能。结合对现有的材质方法分析来看，不同鉴定方法拥有各自的优势，所以在鉴定材质中，可以同时选择多个方法，使得到的结论更加可靠。

景区的管理、服务人员要尽快提高素质，要面向全社会招聘，选拔优秀人才，学会识人用人，加强培训，严格考核，促进队伍整体素质和能力的提升，真正为“4A级”的景区服务。另外通过景区管理人员可以通过邀请优秀的旅游管理专家，详细地讲解了旅游接待过程中的服务礼仪实战技巧，可以通过情景模拟的方式，使参训人员对游客服务有更深刻认识；同时景区从业人员应提高思想认识，增强和提高服务水平，自觉规范观念和形象意识，自觉担负起景区形象大使的职责。

2.2 设备

（1）设备名称：YG825G 型全自动水性复合功能涂层性能测试仪。

（2）测试原理：采用定温加压，通过智能芯片控制，从而实现检测并显示测试结果。

（3）主要功能：适用于鞋类的表面涂覆层复合功能性能（防水、防污、防静电）的测定。可同时测试底材表面防水处理涂层的质量和底材表面防油性涂层质量两个项目，提供同时测试4～20项的测试结果，其中包括抗静电性测定结果（静电压值）；防污性测定结果（静电压值）；耐水性测定结果（静电压值）。

（4）特点：本产品由实时监控系统和恒湿试验箱两部分组成。通过实时监控系统，可以随时查看试验状态；同时也可对试验过程进行远程控制，实时调节环境湿度及温度。

2.3 试样尺寸

（1）试样尺寸：根据鞋用复合功能涂层的种类和涂覆工艺的不同，鞋用复合功能涂层试样的尺寸可以不同。如果采用涂覆一层或几层聚氨酯防水膜作为基材制得的鞋材，其试样尺寸可根据试验需要确定，如鞋材的厚度、宽度及高度等。具体试样尺寸需通过试验确定。

（2）样品制备：按照要求制取测试用样块，经检验合格后，将试样块放在干燥洁净的试验箱中进行试样制备。选择样品时应考虑的因素包括：样品尺寸（鞋样）、面料成分等；最好将各种样品放置在同一环境中，以便通过对比确定其是否可以进行测试。

2.4 测试程序

（1）将鞋材在水中浸泡一段时间，取出后，将鞋材置于烘箱中干燥（一般采用80℃烘干，时间为2 h）。

（2）将鞋材放入加有防水剂的水中浸泡一段时间。根据所用防水剂的不同，可以选择不同的试验方法（如浸泡法、涂覆法、淋湿法）。

（3）用防水剂处理好的鞋材放入装有标准溶液（一般为氯化钠溶液）的试管中浸泡半个小时。

（4）将鞋材试片浸入水中，用棉布蘸取标准溶液在鞋材试片上擦拭几遍，直至不能看到目标为止。

（5）将鞋材取出晾干至半干状态（一般为3 h～6 h），然后将鞋材试片置于盛有标准液的试管中，使其自由表面与标准液充分接触（一般为2 min～3 min）。观察鞋材是否有变色现象出现。

（6）最后测量鞋材试片经过标准溶液洗涤前后的质量变化值。

2.5 试验步骤

将鞋用功能涂层按标准配方配制好，放入固定架中，根据不同的产品和用途，取一定数量的试样，并对其外观、厚度、颜色等进行检查。

（1）将鞋用功能涂层均匀地涂在鞋材上，然后将其放在规定温度下干燥24 h 以上。一般情况下，经干燥处理的鞋材表面不能有水渍残留。

（2）在烘箱中以最大的温度进行烘干处理1 h～2 h，使鞋材表面温度达到规定温度。

（3）用不同颜色的染料分别涂在试样鞋面上进行染色处理。试验前应对样品进行检查：用无色透明溶剂擦拭涂有功能涂层的试样鞋面，去除黑色表面污渍和多余颜色；将干试样放入盛有去离子水的容器中浸洗24 h 以上，再取出晾干。

（4）将所有试样按照测试标准要求放入磨具中研磨，磨至规定粒径。研磨时可轻轻敲击鞋面并不断翻动以观察不同粒径颗粒对摩擦系数测试结果的影响。

（5）将所有试样磨细后分别放入磨具中研磨至规定粒径；用标准洗水洗涤表面和磨具以去除表面颜色并干燥。

（6）在磨具上涂一层无水酒精，试验结束。

2.6 检测标准

鞋材复合功能涂层的检测方法一般采用美国材料试验协会（ASTM）推荐的检测标准。目前，我国主要有以下三个鞋材复合功能涂层的标准：GB/T 20944.3-2008《纺织品 抗菌性能的评价 第3 部分：振荡法》、GB/T 4745-2012《纺织织物 表面抗湿性测定 沾水试验》、FZ/T 01118-2012《纺织品 防污性能的检测和评价 易去污性》等，其中，抗菌性能主要通过抗菌性能试验法来评价。抗菌试验方法目前我国还没有相关的国家标准，与之相关的检测标准也很少，但在美国已有相应的测试方法标准。目前，国内部分科研机构和企业已经开发出了相应的抗菌及防污整理功能鞋用材料，并制定了相关检测标准。

2.7 试验结果

添加20 g/L 的防水专用阳离子抗菌剂A-18 乳液就可以大幅提升鞋面材料的广谱抑菌性能，在涤纶经编网格布和涤纶3D 飞织布上抑菌率≥90%，具有一定的抗菌效果。抗菌剂用量从30 g/L 提升到40 g/L，抑菌率未出现大幅度提升，因此防水专用阳离子抗菌剂A-18 乳液的添加量优选30 g/L。仅使用拒水拒油剂CTA-566TDX 整理鞋面材料无法达到广谱抑菌的性能，可能导致雨季鞋材滋生大量细菌而发臭，如表1 所示。

表1 鞋材抑菌性能分析

3 结论

总之，目前鞋类复合功能整理技术已经得到了广泛应用，但是需要进一步开发与创新。鞋材复合功能整理的最优工艺配方为拒水拒油剂CTA-566TDX 质量浓度50 g/L，防水专用柔软剂FK-220DE 质量浓度20 g/L，防水专用阳离子抗菌剂A-18乳液质量浓度30 g/L，在涤纶经编网格布（白色）、涤纶3D飞织布（卡其色）、涤纶聚氨酯超细海岛纤维面料（不定岛、灰色）、鞋面帆布（蓝色）鞋面材料均有较好的适用，可实现抗润湿性＞4 级、耐1 万次动态弯折后吸水率＜25%、广谱抑菌率（吸收法）＞90%，在常见鞋面材料上实现了防水、防污、抗菌性能平衡。