皮革作為一種性能優(yōu)良的材料,早已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。因?yàn)槠浔旧砭哂凶吭降耐笟?、絕熱、耐陳化、耐汗、耐磨及防穿刺等綜合性能,因此皮革十分適用于森林防火裝備的制造、高層建筑的內(nèi)裝潢以及飛機(jī)、汽車內(nèi)裝飾和辦公家具的制造。近年來,國內(nèi)外火災(zāi)發(fā)生越來越頻繁,火災(zāi)造成的人員和財產(chǎn)損失也越來越嚴(yán)重。而隨著生產(chǎn)生活水平的提高,人們對全防火也越來越重視。為了避免火災(zāi)的發(fā)生,降低火災(zāi)的可能損失,各種阻燃材料得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在,我國阻燃材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)建立起來并在不斷完善,在阻燃材料通用標(biāo)準(zhǔn)方面已經(jīng)制定了鐵路客車、民用飛機(jī)機(jī)艙及坐椅墊、汽車內(nèi)飾材料等的阻燃標(biāo)準(zhǔn)。在以上提到的某些特殊領(lǐng)域使用的皮革,在達(dá)到一般皮革所具有的手感、物理機(jī)械性能及揮發(fā)霧化指標(biāo)的同時,還需要適當(dāng)?shù)淖枞继幚?才能符合客戶安全防火的要求及政府有關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。
皮革由于其優(yōu)越的綜合性能,早就得到了廣泛的應(yīng)用：各種皮衣、皮鞋、皮件、真皮沙發(fā)、皮革裝飾材料……在人們的生活中處處可以看到皮革制品的身影。具有防火阻燃性能的功能性皮革也早就在一些高溫或有火災(zāi)隱患的地方得以應(yīng)用。由于具有防火、防風(fēng)、防潮、保暖、阻燃隔熱、耐磨、防穿刺、拿持靈活、使用周期長等特點(diǎn),阻燃皮革已經(jīng)用做制作野外工作和生存的各種裝備,如手套,防火鞋、靴等。在森林滅火和軍隊(duì)野外作戰(zhàn)中發(fā)揮了十分重要的作用。除此以外,為了減少火災(zāi)發(fā)生的幾率和降低火災(zāi)的生命財產(chǎn)損失,在高層建筑、大型交通工具,如火車、飛機(jī)等的內(nèi)裝飾中阻燃皮革也有廣泛的應(yīng)用。如果皮革的阻燃性能和其它物理性能有進(jìn)一步的提高,將阻燃皮革應(yīng)用于工業(yè)和航空航天工業(yè)的特種防護(hù)服也有很好的前景。隨著人們對消防安全要求的提高和人們家居、汽車、出游要求的高檔化,阻燃皮革的需求量必然大大增加,其市場潛力很大。阻燃皮革需求的增加必然帶動皮革阻燃材料的開發(fā)和生產(chǎn)的發(fā)展。目前,我國皮革阻燃劑的開發(fā)、生產(chǎn)的能力,阻燃劑的品種和質(zhì)量與國外產(chǎn)品和國內(nèi)市場的需求有較大的差距,存在巨大的商機(jī)。
皮革是一種經(jīng)過一系列加工處理得到的天然高分子材料,在它的加工過程中,經(jīng)歷了浸灰、浸酸、軟化、鞣制、復(fù)鞣、加脂、涂飾等加工過程,有許多不同種類及質(zhì)量的材料如鞣劑、復(fù)鞣劑、加脂劑和涂飾劑等加入到革中或在革的表面。這些操作或材料都對皮革的阻燃性能產(chǎn)生了重大而復(fù)雜的影響。因此,要對皮革實(shí)現(xiàn)阻燃,制造柔軟豐滿、機(jī)械性能好、阻燃性好的皮革難度很大。主要原因在于一般阻燃材料用到皮革工藝中會使皮革手感變硬,失去柔軟豐滿的特性。以目前情況看,國內(nèi)對皮革阻燃技術(shù)的研究還很少,加強(qiáng)對皮革阻燃進(jìn)行研究是十分必要的。深入研究皮革的燃燒過程、燃燒性能和阻燃機(jī)理,選擇或合成皮革適用的阻燃劑,設(shè)計(jì)并優(yōu)化一整套的阻燃皮革制造工藝是我國皮革工作者面臨的一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)。
許多學(xué)者開展了對于皮革的燃燒性能的研究。由于制革工藝的復(fù)雜多變性,不同種類的革在制造過程中采用工藝不同,使用的化料也不一樣,得到的成革其纖維編織情況及所含各種化工材料的量千差萬別,這使得對皮革的燃燒性能作一個總體的客觀評價十分不易。從現(xiàn)有的研究看,我們只能說與大部分未加阻燃處理的高分子材料相比,皮革更不易燃燒。如MiltonBailey等人對鞋面材料阻燃性的研究表明,在空氣中其測試的革樣有焰燃燒的時間為0～1.2秒,陰燃時間為0～3.5秒,試樣燃燒長度僅為0～0.254cm。除此以外,他們對鞋面革的傳熱性能及皮鞋在火場的模擬實(shí)驗(yàn)均表明了革相對優(yōu)異的阻燃性能。而國內(nèi)王志成等人的研究中未使用任何阻燃劑,厚度為0.170cm的革樣其氧指數(shù)達(dá)到30%,有焰燃燒的時間為6.24s,陰燃時間為77.99s,試樣燃燒長度僅為4.01cm。
在國外,對皮革阻燃技術(shù)的研究和阻燃劑的開發(fā)開始得較早,早在1950年,美國皮革化學(xué)家協(xié)會就制定了ALCAmethodE50,這種方法類似于有機(jī)物的阻燃性能的垂直燃燒測試方法。用這種方法觀察記錄點(diǎn)燃試樣所需的時間、有焰燃燒時間、陰燃時間,燃燒長度及失重率,用以衡量皮革的阻燃性能。為了克服垂直燃燒法存在的結(jié)束點(diǎn)不明顯,操作條件不好統(tǒng)一,術(shù)語多等缺點(diǎn),美國材料實(shí)驗(yàn)學(xué)會也制定了皮革阻燃性能的氧指數(shù)測定法ASTMD2863-77來衡量材料的阻燃性能,這兩種方法被廣泛應(yīng)用于皮革燃燒及阻燃皮革的研究中。美國辛辛那提大學(xué)的KadirDonmez等人就利用著兩種方法對采用不同加脂劑、阻燃劑和不同阻燃劑使用方法對皮革的阻燃性能的影響進(jìn)行了研究。MiltonBailey等對比了作為某種鞋面革的阻燃情況。法國里昂皮革技術(shù)中心也曾對皮革的阻燃技術(shù)進(jìn)行研究。
國內(nèi)現(xiàn)階段對皮革阻燃方面的研究還不多,特別是針對皮革專用的高效、無毒、無腐蝕、耐久性好,多功能的阻燃材料和工業(yè)化產(chǎn)品幾乎還是空白。已見報道的研究工作主要集中在對某些工段(復(fù)鞣、加脂、涂飾等)、不同皮化材料及阻燃劑對皮革阻燃性能的影響方面的考察,關(guān)于合成某種皮革阻燃劑或是得到成熟的阻燃皮革工藝的報道很少,對皮革阻燃機(jī)理的研究還未見報道。四川大學(xué)李立新等研制的新型阻燃性三聚氰胺樹脂鞣劑具有較好的阻燃效果,同時有良好的復(fù)鞣填充性能,是一種成功的皮革阻燃劑。煙臺皮革研究所利用幾種不含鹵素的化合物,采用濕態(tài)滲透和干態(tài)涂飾相結(jié)合的工藝,研制開發(fā)出的阻燃革阻燃性能達(dá)到了國際最高標(biāo)準(zhǔn),而且是一種完全無害的”綠色”皮革產(chǎn)品,其生產(chǎn)成本僅僅比一般皮革高10%。
迄今為止,世界上已經(jīng)研制或生產(chǎn)了成千上萬種阻燃劑。對于皮革來說,它與其它的合成高分子材料有著本質(zhì)的區(qū)別,選擇一種有效的皮革專用阻燃劑就顯得很復(fù)雜。參照當(dāng)今國際阻燃技術(shù)的發(fā)展趨勢,結(jié)合制革生產(chǎn)的特殊性,優(yōu)秀的皮革阻燃劑應(yīng)滿足以下幾點(diǎn):
(1)阻燃劑的熱性質(zhì)適應(yīng)于皮革材料:阻燃劑的分解溫度應(yīng)略小于皮革的分解溫度,以確保其阻燃效能。
(2)阻燃效率高:為了減少阻燃劑的用量,盡量保持皮革的手感和物理機(jī)械性能,所以優(yōu)秀的皮革阻燃劑要求有效阻燃成分的含量要盡量高。在這一方面,還要注重多種阻燃劑的協(xié)同阻燃作用,最大限度地加強(qiáng)阻燃劑的阻燃效率。
(3)與皮革的吸附、結(jié)合性能好:我們希望其具有一定的耐水洗、干洗性能,最好本身具有一些活性基團(tuán),可以在皮纖維內(nèi)結(jié)合而不易洗出。與皮革的相容性差的阻燃劑在皮革的制造和使用過程中易滲出,影響阻燃的耐久性和其它性能。
(4)無毒性:為了確保阻燃劑在生產(chǎn),應(yīng)用過程中及革制品在使用過程中的安全,阻燃劑最好是無毒無害,對眼睛皮膚無刺激,燃燒分解產(chǎn)物毒性小。
(5)產(chǎn)品成本低:關(guān)于成本,不僅要考慮阻燃劑的價格,還要綜合考察其對阻燃效率和在制革總的成本中所占的比重。
現(xiàn)有的阻燃劑產(chǎn)品絕大多數(shù)是小分子無機(jī)物和有機(jī)物,主要為添加型,難溶于水,粒度大,不易滲透,與皮蛋白相容性差,結(jié)合不牢,不耐水洗,這些阻燃劑很難適應(yīng)制革的濕操作過程。
國外一些效果較好的阻燃劑的價格很高或者燃燒時有毒性。國內(nèi)自主研究開發(fā)一系列專門針對皮革的高效、環(huán)保、耐久、多功能的阻燃劑已勢在必行。
皮革阻燃技術(shù)要實(shí)現(xiàn)大的突破,皮革阻燃劑的研究開發(fā)和阻燃制革工藝的制定是關(guān)鍵。當(dāng)今國際阻燃技術(shù)的發(fā)展趨勢對阻燃產(chǎn)品的性能要求越來越高。第一,要求阻燃劑本身無毒。第二,要求有復(fù)合功能的阻燃產(chǎn)品,既不要損害被阻燃物的原有性能,還要具有默寫特定的作用功能,如抗靜電、紫外屏蔽功能及良好的耐熱耐輻射功能等。第三,必須使用精確的表征各項(xiàng)性能的分析測試方法有效地評價產(chǎn)品的阻燃性,以便獲得最優(yōu)化的配置方法。皮革阻燃技術(shù)要在此基礎(chǔ)上向前推進(jìn),其研究發(fā)展應(yīng)重視以下幾點(diǎn):
(1)無鹵、無銻、低煙、低毒的環(huán)保高效型阻燃劑是皮革阻燃技術(shù)研究的方向。皮革制品多是與人們密切接觸的生產(chǎn)生活用品,對其無毒無害性的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它的阻燃材料。
(2)納米技術(shù)在皮革阻燃劑上的應(yīng)用。納米復(fù)合功能型阻燃劑是今后阻燃材料發(fā)展的一種新的途
徑,可譽(yù)為阻燃技術(shù)的革命。由于納米粒子的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等,使得此類材料的耐熱性和阻燃性大為提高。這種有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合協(xié)同阻燃劑產(chǎn)品,不僅有可能達(dá)到很多使用場合要求的阻燃等級,而且能賦予聚合物基材優(yōu)異的性能,如抗靜電、抗菌防霉,防紫外耐老化,分解有機(jī)毒物等。這些優(yōu)點(diǎn)使這類材料具有廣闊和誘人的發(fā)展前景。
(3)表面處理技術(shù)在皮革阻燃劑上的應(yīng)用。合理的表面處理對改善某些阻燃劑,如氫氧化鎂、氫氧化鋁的使用性能極為重要。利用粉體技術(shù)和微膠囊技術(shù)對現(xiàn)有的無機(jī)或有機(jī)阻燃劑進(jìn)行改性,可以有目的的改變粉體材料的表面能、表面潤濕能、電性、光性、吸附性和反應(yīng)性等,應(yīng)用于阻燃皮革的生產(chǎn),不僅增強(qiáng)其阻燃性能,還可能賦予革耐磨擦、耐光等性能。
(4)皮革阻燃工藝的設(shè)計(jì)及優(yōu)化平衡。制革過程是復(fù)雜的,制革工藝又是多樣化的,皮革的阻燃性能是多種材料與阻燃劑協(xié)同作用的結(jié)果,受到工藝條件的影響。對各主要工序及材料對皮革阻燃性影響進(jìn)行考察,平衡阻燃劑在制革不同工序中的應(yīng)用工藝條件仍是皮革阻燃技術(shù)研究的重點(diǎn)。
(5)建立完善的皮革阻燃性能表征方法和標(biāo)準(zhǔn)。必須盡快建立全面檢測皮革阻燃性能的測試表征及評價方法,并制定阻燃皮革及其制品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系(國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))。只有很好地評價皮革的阻燃性能,才能更好地為皮革阻燃材料的開發(fā)和阻燃工藝的優(yōu)化提供依據(jù)。
在國內(nèi),將阻燃技術(shù)應(yīng)用于皮革工業(yè)是一個綜合技術(shù)創(chuàng)新過程,它集皮革阻燃機(jī)理的探討、阻燃材料的開發(fā),清潔化阻燃制革工藝的制定、優(yōu)化和推廣為一體。這是一個曲折的過程,但其廣闊的發(fā)展前景是不容質(zhì)疑的。皮革阻燃技術(shù)的發(fā)展將賦予皮革更強(qiáng)的阻燃性能,拓展皮革的應(yīng)用范圍,促進(jìn)皮革工業(yè)向一個新的功能化方向的發(fā)展。