聚氨酯人工皮革剝離測試中膠粘劑的選擇

　　引言

　　剝離強度是聚氨酯(PU 革)人工皮革一項非常重要的物理性能指標，它直接影響著人工皮革的品質(zhì)和性能。若剝離性能不好，產(chǎn)品在使用過程中會出現(xiàn)涂層面與基布分離現(xiàn)象，從而導(dǎo)致表面破裂，不僅影響產(chǎn)品的美觀，也會嚴重影響產(chǎn)品的使用壽命。

　　GB/T 8949—2008《聚氨酯干法人造革》中指出測試聚氨酯人工皮革剝離性能時，需要用適量的膠粘劑將人工皮革的涂層面與同類革涂層面粘在一起。如果膠粘劑選擇不當，不但粘合效果不理想，也會直接影響剝離性能的結(jié)果，如膠粘劑的膠接強度小于涂層與基布之間的連接強度，則無法剝離涂層面。本文從聚氨酯人工皮革的加工工藝以及膠粘劑的粘合原理入手，對人工皮革剝離測試中膠粘劑的選擇提出建議。

　　1· 聚氨酯人工皮革簡介

　　聚氨酯人工皮革是指以人工合成方式在以織布、無紡布(不織布)等材料的基布上形成聚氨酯樹脂的膜層或類似皮革的結(jié)構(gòu)，外觀像天然皮革的一種材料[1]。聚氨酯人工皮革于上世紀被引入中國市場，由于其優(yōu)良的性能而得到迅速發(fā)展。近年來，隨著聚氨酯人工皮革性能的提高，其花色品種日益增多，在某些方面甚至成為天然皮革的代用品而廣泛應(yīng)用于服裝、鞋帽、汽車裝飾等行業(yè)[2]。聚氨酯人工皮革按制備工藝分為濕法和干法兩大類[3]。干法聚氨酯人工皮革是把聚氨酯樹脂配成具有一定固含量，先在離型紙上造膜而得表面層，再將粘合漿料涂刮于表皮層上，然后與底布貼合，經(jīng)干燥熟化而成。濕法聚氨酯人造革是在起毛絨布上浸涂聚氨酯漿料，進入液槽中凝固，再經(jīng)水洗、干燥及整飾加工成具有微孔的人造革。濕法加工制得的PU 人工皮革會產(chǎn)生透氣的微孔層，使制品具有透氣性、透濕性、良好的柔軟性、豐滿彈性的觸感，酷似天然皮革。

　　2 ·膠粘劑種類及粘合原理

　　膠粘劑又稱粘合劑，是使物體與另一物體緊密連接為一體的非金屬媒介材料，能有效地將物料粘結(jié)在一起。膠粘劑通常是由基料、固化劑、促進劑、填料、增韌劑、稀釋劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、防老劑、增粘劑、增稠劑等配合而成。膠粘劑屬于有機高分子化合物，目前分為以下幾類。

　　2.1 聚氨酯膠粘劑

　　聚氨酯膠粘劑[4] 是指基料中含有氨基甲酸酯基(—NHCOO—) 和/ 或異氰酸酯(—NCO—)類的膠粘劑。聚氨酯膠粘劑分子結(jié)構(gòu)中因含有氨基甲酸酯基和異氰酸酯基，而具有高度的極性和反應(yīng)活性。其分子式為：

　　聚氨酯膠粘劑可以和各種含活潑氫的基材形成牢固的化學(xué)鍵合和物理鍵合，因而其粘接強度很高，屬化學(xué)反應(yīng)型膠粘劑。特別適合于金屬與橡膠、橡膠與織物、金屬與塑料、塑料與塑料等材料的粘接。

　　聚氨酯人工皮革涂層的主要成分是聚氨酯，也含有極性很強、化學(xué)活潑性很高的異氰酸酯基和氨酯基，可以與聚氨酯膠粘劑形成牢固的化學(xué)鍵合和物理鍵合，達到良好的粘合效果，滿足試驗的需要，且聚氨酯膠粘劑既可以室溫固化也可以加熱固化，固化屬于加聚反應(yīng)，沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生，不易使膠合層產(chǎn)生缺陷，日常測試使用非常方便。

　　2.2 氯丁橡膠膠粘劑( 簡稱氯丁膠)

　　氯丁膠[5] 是一種被大量生產(chǎn)的合成橡膠化合物。氯丁膠應(yīng)用范圍廣，具有初粘力大、粘結(jié)強度高等特點，主要用于居家及公共設(shè)施的裝飾裝修、木器工業(yè)、制鞋工業(yè)等產(chǎn)業(yè)上。

　　氯丁膠分為陰離子型和非離子型兩類。非離子型是氯丁二烯和甲基丙烯酸的共聚物，穩(wěn)定性好，有羧基官能團。氯丁膠均以乳液聚合法生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝流程多為單釜間歇聚合。聚合溫度多控制在40℃～ 60℃，轉(zhuǎn)化率則在90%左右。

　　氯丁膠粘劑內(nèi)聚強度高、耐熱、耐油、耐老化，對聚氨酯人工皮革有較好的粘合效果。

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　　2.3 環(huán)氧樹脂膠

　　環(huán)氧樹脂膠粘劑[6] 是一類由環(huán)氧樹脂基料、固化劑、稀釋劑、促進劑和填料配制而成的工程膠粘劑;是結(jié)構(gòu)膠粘劑的重要品種。

　　環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機高分子化合物，除個別外，它們的相對分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團為其特征，環(huán)氧基團可以位于分子鏈的末端、中間或呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。

　　環(huán)氧樹脂除了對聚烯烴等非極性塑料粘結(jié)性不好之外，對于各種金屬材料如鋁、鋼、鐵、銅;非金屬材料如玻璃、木材、混凝土等，以及熱固性塑料如酚醛、氨基、不飽和聚酯等都有優(yōu)良的粘接性能，因此有萬能膠之稱。聚氨酯人工皮革涂層中含有活潑的氨基甲酸酯基，能與環(huán)氧樹脂膠形成很強的粘接力，環(huán)氧固化物的內(nèi)聚強度大，粘接強度高，能夠達到聚氨酯人工皮革剝離性能測試的要求。

　　2.4 有機硅膠粘劑

　　有機硅膠粘劑[7] 是指以有機硅樹脂或硅橡膠彈性體為基本成膜物質(zhì)的一類膠粘劑。一般分為以硅樹脂為基料的膠粘劑和以硅橡膠為基料的膠粘劑兩大類。有機硅性能特殊、適應(yīng)性強，素有“萬能”用途之美譽。

　　有機硅具有不會與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)、機械性能差、耐磨性能差、低的粘附強度等特點，無法與聚氨酯人工皮革的涂層形成良好的粘接層，粘接強度低，極有可能無法滿足剝離性能測試的要求。

　　2.5 氰基丙烯酸鹽的粘合劑(CA)

　　α- 氰基丙烯酸酯膠粘劑[8] 其主要成分為α- 氰基丙烯酸酯，含少量的增稠劑、穩(wěn)定劑，由于能夠瞬間快速固化，習(xí)慣上被稱為瞬干膠。它是當前大力發(fā)展的工程膠粘劑之一，也是重要的家用膠粘劑。

　　其固化機理是固化時基材表面要有一定的濕度，濕氣中和酸性穩(wěn)定劑后，單體在水汽的作用下，在基材表面發(fā)生陰離子聚合反應(yīng)。從固化機理可以看出：升高溫度不會加快瞬干膠的固化，因為溫度高，濕度就小，就不能快速完全地破壞酸性穩(wěn)定劑。

　　由于α- 氰基丙烯酸酯膠粘劑含有強極性的氰基和酯鍵，對極性被粘物有很強的粘附力，并且容易濕潤與滲透，在測試剝離性能時，會滲透到聚氨酯人工皮革布基中，導(dǎo)致測試時不是測涂層面的剝離性能，并且其屬低粘度膠液，不能用于膠粘聚氨酯人工皮革等多孔材料，其膠層脆性較大，剝離強度低，無法達到剝離性能測試的要求。

　　3 ·結(jié)論

　　通過以上對膠粘劑的粘合原理分析，聚氨酯膠、氯丁膠、環(huán)氧樹脂膠的粘合強力較高，而有機硅膠、氰基丙烯酸酯膠的粘合強力較低。聚氨酯等膠粘劑可與聚氨酯人工皮革的涂覆層產(chǎn)生化學(xué)作用，將兩塊試樣的涂層面牢固地粘合在一起，使涂層與基布完整分離，可以較好地滿足測試要求。有機硅膠、氰基丙烯酸酯膠在測試剝離性能時，由于粘合強力低，無法使涂層與基布分離，而是在粘合處分離，不能達到所要的測試效果。綜上所述，建議測試人工皮革剝離性能首選聚氨酯膠，其次可選環(huán)氧樹脂膠和氯丁膠。