超细纤维聚氨酯合成革的结构的综合分析

对超细纤维聚氨酯合成革的结构的综合分析

陈敏，周栋梁，陈勇，朱普新

（纺织学院，四川大学，成都610065，中国）

摘要：一个分段提取方法被开发和利用于聚氨酯（PU）和超细纤维聚己内酰胺（PA-6），其中的两个组成部分分别用二甲基甲酰胺和甲酸作为溶剂进行分离，它们的化学结构从红外光谱图中可以看出，聚氨酯是一种带有苯环的聚酯分子。凝聚相结构用X -射线衍射仪（XRD）进行分析，PA-6的结晶度约为65.6％，而PU的X射线衍射图表明其并没有明显的结晶性质，但在软硬分离相中硬相占58.7％。扫描电子显微镜图像显示，在PA-6超细纤维聚从一个网状结构红贯穿于PU基体，并有两种的多孔结构的合成革，一类在PU和PA-6之间孔隙为5-80毫米大小的组分，另一类为大小为0.1-2毫米大小的PU基体等。该多孔隙作为贯穿立体渠道，通过空气，水，染料等方式运送至合成革内。

威立期刊2006年，高分子科学103：903-908，2007

关键词：合成革;超细纤维，结构，聚酰胺，聚氨酯;多孔结构

1.简介

天然皮革，如麂皮革，外型美观，柔软，多孔结构，具有高吸水性和透气性，非常受市场欢迎。然而，这些在市场上变得越来越少因为受到资源的限制，高昂的价格，以及现在越来越强的动物保护意识的影响。以支持聚氯乙烯或聚氨酯涂层材料的非织造布为基础的人造合成革作为替代方案，通常用于皮革服装和鞋面材料。其中，在新的合成皮革制品的基础上聚氨酯和''改性的复合纤维'' 型的需求已在近几年获稳步增长。改性的复合纤维被命名为''海岛''纤维，其中一个部分在分散相（后称为岛屿部分），另一个在连续相（海部分）。它是由两部分热力学混熔的成分通过共轭纺丝而形成的。通常，海岛型纤维由双组份组成，如：PET/ COPET（聚酯/水溶性共聚酯），PA-6/COPET，PA-6/LDPE（低密度聚乙烯）等。在以合成革为基础的织品的后处理步骤中有必要清除海部分，然后在岛上保留的则通常会成为微纤维部分。在一个典型的合成皮革加工过程中，具有网状结构的海岛超细纤维无纺布织物用有机溶剂萃取聚合物基体来解决聚氨酯过程中出现的湿固化现象。因此，对合成革的一些性

质，甚至好于天然皮革，如手感柔软，抗皱性，强度和断裂伸长率，吸湿能力，通风，免烫，易量产等，另一方面，合成革也有不好的方面，如由于着染性差导致和天然皮革相比需要能覆盖更大表面积的超细纤维。合成革的性能必须与它的化学结构，微观结构，或亚显微结构密切相关。遗憾的是，对新合成革细微结构的信息我们也都知之甚少。在这项研究中，尽管他的化学结构已近乎尽人皆知，但我们还是需要通过红外光谱，扫描电镜和X射线衍射来了解PA-6超细纤维及PU制成的合成革的成分来确定他们的微妙性质。

2.实验

合成革主要来自东台化学纤维厂，这是中国生产规模较大的人造皮革生产厂家之一。高质量的合成革是通过以PA-6/LDPE海岛纤维为基础的非织造布，通过湿固化聚氨酯的过程而后用甲苯从海岛纤维中溶解出低密度聚乙烯的海的组分的过程。织物密度为525克每平方米，它由45％的PA-6纤维（细度约为0.5分特）和55％的PU组成。N，N -二甲基甲酰胺（DMF）和甲酸（HCOOH），分别最适合用来溶解PU和PA–6组分，尤其是在市场上用来分析试剂。

2.1对合成革组分的分离

将合成革切成1平方厘米的小块，用5克/升的中性洗涤剂以1：50的比例混合，然后在95℃预处理30分钟。用清水冲洗后，将这些小块放进60℃的烤箱真空干燥至恒重。然后，将它们放到一个干燥器。

PA–6的部分是从以下用于分段提取的样品中获得的。将1克干燥的样品放入已经装好50g DMF的烧瓶中，将烧瓶放入超声波振荡器（KO- 50B型超声波清洗机，昆山超声仪器，中国）从样品释放气泡2分钟。在此之后，将烧瓶在室温下放置4小时用于提取用，并每隔1分钟轻轻振动一次，如此保持半个小时。然后将DMF从烧瓶中倒出，用纯净的DMF

清洗样品两次，如此重复五次。随后，由此产生的样品用蒸馏水冲洗除去溶剂DMF，最后，将其放入60℃的真空烘箱进行干燥。干燥后的样品就是PA - 6部分，需要特别注意，从合成革样品中分离PU组分的步骤和前面提到过的过程相似，而唯一不同的是，用HCOOH取代DMF作为试剂来消除的PA-6部分，由此产生的样品就是PU组分。

2.2测定

17OSX红外光谱仪（Nicolet公司），JSM - 5900 LV扫描电镜（日本电子公司，日本）和D / maxIIIA X射线衍射仪（日本）可分别用来对合成革样品及其组分进行化学性质，形态，晶体结构的分析。

对于确定的结晶，我们采用积分面积分布的方法，这种方法适用于在其X -射线衍射图I = f (2θ)上有有限个结晶峰。通过这种方式，尖锐的结晶衍射峰地区可能有所区别从非晶区中的散射图案。也就是说，散射后的背景已经从X射线衍射图案中去除，衍射曲线下总面积为S0和结晶部分在X射线衍射区中的面积S k的积。所以，结晶系数K计算公式为:

K = S k ×100 / S0

3.结果与讨论

3.1组分的化学结构

在PA-6分子-[(CH2)5CONH]n-结构中有具有吸水性的极性基团-CONH-，-COOH 和

-NH2，软段分子链具有疏水性和柔软的手感。它双重性的化学结构使其适用于酸性染料和分散染料的染色纤维。

图1显示了PA-6分离组分的红外光谱图。在这个图中，两个中度吸收峰在3304和1543 cm -1处，一个强的吸收峰在1642cm-1周围，它是-NH2和-CONH基团的吸收峰，此外，还有宽广的大约在3413cm-1的吸收带，这是-COO-基团的特点。此外，两个在2932，2861cm-1的吸收带和一个720cm-1狭窄的吸收带是五个-CH2基团属性结合在一起的结果。这些吸收曲线和PA-6的标准吸收曲线是一致的。

PU的一般化学结构是-[O(CH2)4]m-[X]n-和-[COOR]m-[X]n-其中-[X]n-是硬段部分，

-[OCONHC6H4NHCONHCH2NHCONHC6H4CH2C6H4NHCO]n-；-[O(CH2)4]m- 在聚醚型聚氨酯中聚醚是软段-[COOR]m-在聚酯型聚氨酯中聚酯的软段。