正文 塗飾劑中的溶劑及添加劑(1 / 3)

7.4.1溶劑皮革塗飾劑所用溶劑有兩類,一類是水性塗飾劑的分散介質——水,另一類是溶劑型塗飾劑的分散介質——有機溶劑。

(1)水

皮革塗飾最好采用去離子水,或硬度不超過8°d(德國度,1°d=0.356mmol/L)的軟水。硬度高的水會引起塗飾劑中的成膜物質或其他組分凝聚或沉澱,所以,一般硬度超過8°d的硬水在使用前必須將其軟化後方可使用。硬水軟化的方法有加熱煮沸法、沉降分離法、離子交換法、磷酸鹽及絡合劑處理法等。對於微硬水(硬度為8~12°d)可采用加入醋酸或甲酸的簡便方法來降低硬度。例如100L水中加入47%的醋酸4.4mL或50%的甲酸3.2mL可降低硬度1°d。

(2)有機溶劑

有機溶劑在皮革塗飾中主要作為溶劑、助溶劑和稀釋劑。皮革塗飾常用的有機溶劑有醇類,如乙醇、丁醇;酮類,如丙酮、環己酮;酯類,如乙酸乙酯、丁酯或戊酯;烴類,如苯、氯苯、甲苯、混合二甲苯等。以有機溶劑為分散介質的塗飾劑所成薄膜的抗水性優良,但有機溶劑有價格昂貴、汙染環境、有毒、易燃、易爆等不足。以水為分散介質的塗飾劑所成薄膜抗水性相對較差,但使用方便、價格便宜,是皮革塗飾劑的發展方向。

7.4.2添加劑

(1)光亮劑

光亮劑又稱為光澤劑,是使塗層光亮的組分。有些物質既具有成膜性能,又具有一定的光澤,如酪素、硝化(醋酸)棉、丙烯酸樹脂和聚氨酯等,其中酪素和硝化(醋酸)棉是皮革生產中常用的光亮劑,丙烯酸樹脂和聚氨酯光亮劑則是近年發展起來的性能優良的光亮劑。有些物質如蛋白幹、蟲膠、蠟類物質等本身是良好的光亮劑,也具有一定的成膜性能。

①酪素光亮劑酪素光亮劑是皮革生產中廣泛使用的一種光亮劑,通常用於正麵革、修麵革以及打光革等的光亮層塗飾。酪素光亮劑黏著力強,薄膜耐高溫、耐摩擦、耐熨燙打光、透明。缺點是成膜性差,其膜硬脆、易折裂、不耐濕擦,不適合高檔革的光亮塗飾。實施含有酪素組分的塗飾配方,必須用固定劑如甲醛進行固定。改性酪素膜柔軟、耐曲撓、延伸性好,可用於一些高檔革如山羊打光苯胺鞋麵革的光亮層塗飾。

②硝化棉(醋酸棉)光亮劑硝化棉也是皮革生產中廣泛使用的一種光亮劑。溶劑型硝化棉光亮劑光亮度好,抗水性強,耐摩擦堅牢度高,缺點是有機溶劑易燃、易爆、有毒、價格貴、含固量不高(一般為23%~25%)。水性硝化棉以水代替有機溶劑克服了溶劑型硝化棉之不足,但光亮度稍差,抗水性、耐摩擦等性能不及溶劑型,含固量也較低(10%左右)。醋酸棉(或丁酸棉)的性能特別是耐光性、耐候性、流動性等方麵明顯優於硝化棉,故國外許多公司開發的多是性能優良的醋酸(丁酸)棉用於皮革塗飾。

③改性丙烯酸樹脂光亮劑改性丙烯酸樹脂光亮劑是近年發展起來的一種光亮劑。丙烯酸樹脂具有極好的成膜性、黏著力,樹脂硬度和伸長率可調,特別是耐光性、耐老化性均優於酪素、硝化纖維及聚氨酯,因此它具有作為光亮劑的基本條件。通過共聚法或采用IPN等技術對丙烯酸樹脂進行改性,提高了丙烯酸樹脂的硬度和耐濕擦等性能,得到綜合性能好的改性丙烯酸樹脂光亮劑。

④改性聚氨酯光亮劑聚氨酯是一類綜合性能很好的成膜物質,國外把聚氨酯光亮劑尤其是水性聚氨酯作為提高麵革質量的重要品種,生產頂層質量好、光亮、色彩鮮豔滑爽的麵革。聚氨酯的改性一方麵通過改變合成工藝(單體、硬段軟段含量比、交聯度等),另一方麵引入具有手感好和良好疏水等性能的有機矽進行共混或共聚,以期提高其硬度的同時,提高其手感、強度、耐熱、耐水、耐溶劑、耐幹濕擦等綜合性能。

⑤其他光亮劑

a.蛋白幹:蛋白幹是幹燥過的蛋白,呈角質狀透亮薄片。將動物蛋的蛋黃除去後,剩餘部分加以淨化,並在40℃蒸發至含水15%左右,即得蛋白幹。其主要成分為卵白蛋白,易溶於水,膜脆硬,不能單獨作成膜劑,但膜光亮,可作為皮革塗飾光亮劑。蛋白幹常用低於40℃的水配製成10%的溶液來使用。蛋白幹溶液加熱至40℃左右或遇金屬鹽即凝結成塊,使用時應注意。

b.漆片:漆片又名蟲膠、紫膠,為淺黃色至淡棕色的薄片,係紫膠蟲分泌在蟲膠樹上的天然樹脂,經采集、精製而得,主要成分為光桐酸(9,10,16-三羥基軟脂酸)酯。其質脆、略透明,相對密度1.08~1.13,不溶於水,溶於酒精、鬆節油、氨水及其他堿性溶液,對熱不穩定,加熱至40℃開始軟化,100℃熔為液體。膜堅硬,耐熱性和耐候性較差,但用於皮革塗飾可明顯增強皮革的光澤。應用時,一般用液氨或硼砂溶液溶解配製成7.5%或10%的溶液。若因漆片的顏色較深而影響使用,可用氯酸鈉等漂白。

(2)蠟及蠟乳液

蠟是一種帶有不同程度光澤、光滑性和可塑性的易熔性固體。一般可將蠟分為天然蠟、改性蠟、合成蠟和調配蠟。蠟是重要的工業原料,廣泛應用於食品、醫藥、日用化學、皮革和紡織等工業。

①天然蠟天然蠟按其來源可分為動物蠟、植物蠟和礦物蠟。動物蠟和植物蠟的主要成分為含偶數碳原子的高級脂肪酸與高級一元醇形成的酯;礦物蠟的主要成分則是高級烴類物質。

a.動物蠟:動物的分泌物,常用的有蜂蠟和蟲蠟。蜂蠟是蜜蜂的分泌物,又稱黃蠟,主要成分為軟脂酸蜂蠟醇酯(C15H31COOC30H61),是一種質軟、性脆、光澤好、熔點低、易乳化的黃至黃灰色固體;蟲蠟也稱白蠟、川蠟和中國蠟,是白蠟樹上一種昆蟲的分泌物,主要成分為蟲蠟酸蟲蠟醇酯(C25H51COOC26H53),是一種質硬、性脆、光澤好的白色至淡黃色固體。

b.植物蠟:大多存在於植物的葉、莖、果實和草的表層,常見的有巴西棕櫚蠟(巴西蠟、卡拉巴蠟)、米糠蠟、甘蔗蠟等。這些蠟都很硬,易乳化,可用於製造皮革塗飾劑、鞋油和家具上光劑等,但由於產量低,價格較高,因此常用性能相似的廉價代用品。

c.礦物蠟:主要從石油或煤中提煉,最常見的是石蠟、微晶蠟和蒙旦蠟(礦蠟、褐煤蠟)等。其中石蠟是石油精煉製得,主要是由C26~30的直鏈烷烴構成,是多種烴的混合物,平均分子質量一般為360~420,熔點為50~60℃,呈白色或半透明狀,無臭無味,比較硬,黏度低,觸摸時有油膩感。石蠟因具有晶體結構,故很脆,無延展性。作為石油精煉的副產物,價格通常較低。微晶蠟也是從石油中分離出來的,呈乳白色,與石蠟相比,具有較強的韌性和撓性、較高的強度和熔點,質軟,黏度大,油脂感較小。微晶蠟也是由飽和烴類構成,但大部分是支鏈分子,並含有環狀化合物,平均分子質量比石蠟高得多,商品微晶蠟的相對分子質量為580~700,分子中平均含41~50個碳原子。微晶蠟可用於地板、家具、滑雪板、皮革等的上光劑。蒙旦蠟是從褐煤中用溶劑(苯)抽提製得的,主要成分為山蠟酸的酯類及碳氫化合物。熔點大於81℃,一般是極硬的棕黑色固體,並且具有相當好的光澤和抗氧化能力,所以蒙旦蠟通常用作巴西棕櫚蠟的一種廉價代用品,在皮革塗飾中作為光亮劑。

②改性蠟改性蠟是經化學處理而改變了其性質的天然蠟。例如氧化微晶蠟就是一種改性蠟,它是用催化劑(通常是錳皂或鈷皂)在空氣中氧化製得的。在國外,氧化微晶蠟產品很多,而且性能各異,如氧化微晶蠟Estaswax能製成軟膏狀或液體上光劑;Cardisone是一種高硬度的氧化微晶蠟,易氧化,並且能形成高光澤度和耐磨性極好的薄膜;氧化微晶蠟Mycro-wax的可塑性和乳化能力與蜂蠟相似,可用作蜂蠟的代用品;(Shanco)W-1102是一種主要用於上光的灰白色氧化微晶蠟乳液;高分子質量的微晶蠟氧化後能製得可乳化的蠟,這種蠟廣泛用作上光劑,大量代替植物蠟。另外,在皮革塗飾上廣泛使用的OP蠟和S蠟,就是蒙旦蠟的改性產品。蒙旦蠟先經深度氧化,可製得高酸值的S蠟(酸值142~157mgKOH/g),S蠟再與丁二醇發生酯化反應,最後加少量Ca(OH)2中和,即為商品OP蠟。

③合成蠟合成蠟是由兩種或多種化學反應製得的,一般包括高級脂肪醇、高級脂肪酸、脂肪酸酯和甘油酯、氫化油、高分子質量的脂肪族酮、胺、酰胺、氯化蠟、合成烴類蠟、合成動植物蠟等。例如聚乙烯蠟是一種低相對分子質量(2000~4000)的聚乙烯,具有很高的硬度和光澤度;Fisher-Tropsch蠟是一類CO和H2的合成聚合物,在化學上完全可以看作是礦物蠟,顏色雪白,有的像最硬的植物蠟一樣硬,並且能獲得極高的光澤。隨著化學工業的發展,它們性能上的多樣性是天然蠟無法比擬的,再加上它們產量較高,價格相對於許多天然蠟來說比較低,因此可用作某些動植物蠟的代用品。

④調配蠟調配蠟是不同蠟或蠟與樹脂以及其他化合物的物理混合物。這種含有不同蠟或其他物質的蠟的組合物,常常可以具有用其他化學方法所不能得到的特殊性能,彌補了單種蠟一些性能上的不足。例如,將巴西棕櫚蠟加到石蠟中,可以提高石蠟的熔點和硬度;將微晶蠟加到石蠟中,可改善石蠟的光澤和韌性;在石蠟中添加聚乙烯蠟,則可提高蠟的熔點和光澤,改善高溫下的黏結性。另外,如果在蠟中調進其他非蠟物質,如乙基纖維素、甲基丙烯酸聚合物、鬆香、金屬氧化物等,可得到更特殊的使用性能。但在設計一種特殊用途的蠟的調配方法時,必須考慮到它們的若幹性能,如互溶性、硬度、熔點、溶解性、密度和黏度等。其中互溶性最重要,不僅要求各調配物在熔融態下互溶,而且要求在貯存和運輸過程中不分層。

⑤皮革塗飾常用蠟皮革塗飾中常常加入蠟類物質,通常用以改進坯革堆放時的黏結性和熨燙時的離板性。在進行壓平板或壓花時,溫度一般介於60~100℃,而這些蠟劑在這樣的溫度就會變成流動的液體,從而防止了熱可塑性樹脂粘在花板上;蠟可用來改善皮革的手感和調節革麵的光澤;蠟可封閉粒麵的傷殘或改善粒麵的粗糙程度。另外,製革生產中還常將蠟類與其他油脂配合用於重革的加脂,以增強皮革的防水性和堅實性。常用的蠟類有蟲蠟、蜂蠟、巴西蠟、蒙旦蠟、OP蠟等。

蠟是一種內聚力較強的疏水性有機物,不溶於水,易溶於酒精、醚、鬆節油等有機溶劑,也易被肥皂等表麵活性劑乳化。蠟類物質通常比油脂硬、脆,熔點高,油膩性小,性質穩定,難於皂化,在空氣中不易變質。

⑥蠟乳液對於水性塗飾係統,由於蠟不溶於水,在加入塗飾劑之前必須首先將其乳化。根據蠟的硬度及熔點,可分為硬性、中硬、軟性蠟乳液;根據所選用乳化劑的種類,又可將蠟乳液分為陰離子型、陽離子型、非離子型等。

早期,製革廠將蠟常配成7.5%或10%含蠟量的水乳液。乳化劑可用皂片、平平加等,通常一份乳化劑可乳化三份左右的蠟。配製方法是將蠟類物質加入容器內加熱使其熔化,當蠟冒煙時加入平平加乳化劑,待平平加溶解後停止加熱,滴入沸水後再加熱至沸,過濾備用。乳化不良的蠟液在冷水中不散開,沉入水底;反之,呈絮狀分散,則乳化良好。