Page 131 - 《精细化工》2022年第5期

第 5 期 王文凯，等: 有机硅合成革涂层的原位构建及其性能 ·985·

a—PDMS；b—PU；c—PVC
图 6 不同种类革用涂层耐磨性测试
Fig. 6 Abrasion resistance test of different types of leather
coatings

图 4 有机硅合成革涂层 DSC 曲线 2.3.3 有机硅合成革涂层的疏水、防污及黏合性
Fig. 4 DSC curve of PDMS synthetic leather coating 通过测定聚合物涂膜的接触角和表面能来表征

分别在常温（25 ℃）和低温（–20 ℃）条件下 有机硅合成革涂层的疏水性。经测试，在 0 s 时（液
4
对有机硅合成革进行 6 × 10 次耐折牢度测试，来检 滴刚滴到涂层表面），合成革涂层的水接触角为
112.4°，二碘甲烷接触角为 73.5°，经式（2）~（4）
测样品是否满足不同温度条件下的使用需求，结果
计算出有机硅合成革涂层的表面能为 21.3 mN/m。
见图 5。如图 5 所示，与空白样相比，经过常温和
低温耐折牢度测试的有机硅合成革涂层表面仅出现 同时，如图 7 所示，在 0~180 s 内，水接触角只下
了少量折纹而没有破损或裂纹现象。根据 QB/T 降了 7.3°，表明有机硅合成革涂层具有优异的疏水
2224—2012 对低温耐折牢度的要求（在–10 ℃下进 性能 [23] 。而文献中报道常用的 PU 合成革涂层的水
4
行≥6 × 10 次的曲挠，试样不出现目测能观察到的 接触角为 67.4°、表面能为 44.0 mN/m；PVC 人造革涂
破损及裂纹，即为优等品）判断，有机硅合成革涂 层的水接触角为 78.0°，表面能为 33.0~38.0 mN/m [24] ，
层具备良好的低温曲挠性。 表明有机硅合成革涂层的疏水性要明显优于 PU 合
成革及 PVC 人造革涂层。这是因为，聚硅氧烷以
Si—O—Si 为主链，虽然 Si—O 键的键能高达
460.5 kJ/mol，但是其侧链上大量的低键能甲基起到
了屏蔽作用，使聚硅氧烷具有极低的表面能；同时
聚硅氧烷侧链中的氢原子和水中氢原子相互排斥，
使得水分子难以与聚硅氧烷主链上的氧接近，从而

a—空白样；b—常温测试；c—低温测试 使得有机硅合成革涂层表现出优异的疏水性。
图 5 低温耐曲挠性测试
Fig. 5 Low-temperature flexural resistance test

2.3.2 有机硅合成革涂层耐磨性
通过马丁代尔耐磨仪来测定 PDMS 合成革、PU
合成革及 PVC 人造革涂层的耐磨性能，观察革涂层
表面的磨损情况（图 6），并通过各种革的质量变化，
计算其耐磨指数。由图 6 可见，3 种样品经过摩擦
实验，表面均出现一定程度的磨损，其中 PVC 和
PU 人工革涂层的磨损程度较高、涂层表面破损和掉
色现象明显，而有机硅合成革涂层的磨损程度较低、

表面纹路依然清晰；同时经式（1）计算得出，有机
图 7 有机硅合成革涂层水接触角随时间变化
硅合成革涂层的耐磨指数为 157.9 次/mg，高于 PU
Fig. 7 Change of water contact angle of PDMS synthetic
合成革 96.7 次/mg 和 PVC 人造革的 56.6 次/mg，表 leather coating with time
明有机硅合成革涂层具有良好的耐磨性能。通常，
聚合物涂层的耐磨性与涂层的强度、韧性及回弹性 涂层防污性也是一直困扰国内外制革业的技术
密切相关 [22] ，而聚硅氧烷主链的 Si—O—Si 键的键 难题。美国 3M 公司防污处理剂为溶剂型产品，日
角和键长较大，分子链非常柔软，因而涂层的韧性 本旭硝子公司“旭防护剂 E 系列”也只能耐水性笔
和回弹性好，同时涂膜表面光滑、细腻。因此，有 涂鸦，无法防止油性笔涂鸦。本课题组首次阐明了
机硅合成革涂层表现出优异的耐磨性能。 涂层防涂鸦机理：即降低涂层表面能（降低润湿）