表面活性劑在皮革硝化棉光亮劑中的應用
1 表面活性劑在硝化棉光亮劑中和作用
硝化棉光亮劑在皮革頂涂中占有重要的、甚至是統治的地位,盡管有多種涂飾材料如蛋白類、聚丙烯酸酯類、聚氨酯類與之競爭。表面活性劑在硝化棉光亮劑的發展中,又起著決定性的作用。硝化棉光亮劑自1920年出現以來一直以溶劑型的形式用于頂涂,但七十年代后,許多國家制定了環保法規,控制使用有機溶劑,以免傷害健康,污染環境,危害安全,改溶劑型為水乳型,勢在必行。依靠表面活性劑的增溶、乳化、潤濕、滲透等作用,將硝化棉光亮劑的連續介質由溶劑轉變為水,研制出水乳型光亮劑,大幅度地降低了它對溶劑的依賴性,使之基本上符合了環保法規的要求,硝化棉光亮劑才得以廣泛的應用。表面活性劑還作為流平助劑,降低硝化棉光亮劑的表面張力,使涂層獲得了平滑和高光亮的手感與效果。
2 硝化棉光亮劑的主要類型
硝化棉光亮劑分為溶劑型、水乳型、油水兩性型三種類型。
2.1 溶劑型
溶劑型光亮劑是增塑劑或(和)樹脂改性硝化棉,配以溶劑、稀釋劑、添加劑而制得。添加劑有調整光澤的消光劑,改善流平性和手感的助劑,主要是硅表面活性劑如聚醚改性硅酮,使光亮涂層獲得平滑的手感和高光澤的效果。目前,溶劑型光亮劑的應用范圍越來越小,只在某些效應革的涂飾中必不可少。
2.2 水乳型
水乳型光亮劑的研制成功,使硝化棉光亮獲得了廣泛應用。它是通過乳化溶劑型光亮劑(油相)得到的以水為介質、含溶劑的乳液。乳化過程中,借助乳化設備如高壓勻質機、高剪切混合乳化機、超聲波分散機等提供的機械能或物理能,將油相分散成為乳液,并添加表面活性劑主要是乳化劑,降低油相的表面張力,增加乳液的熱力學穩定性。水乳型光亮劑的固含量10-20%,pH值4-6,乳液平均粒徑05-2.0微米,乳液的儲存期為半年左右。如何復配乳化劑以提高乳液穩定性,曾一度成為硝化棉光亮劑的研究熱點。
2.3 油水兩性型
也叫可調型。它外觀是溶劑型,固含量25-30%,在使用時,可直接用溶劑稀釋成為溶劑型光亮劑,也可加入水,使之逆轉乳化,成為水乳型光亮劑。由于現配現用,所以,它越過了水乳型光亮劑儲存穩定性差的問題,同時,在配制時,不需要乳化設備,只需手動攪拌,既節約能源,節省設備,又使用方便,所以,它成為了皮革光高劑的主流。
從理論上講,乳化是互不混溶的兩相,一相以微粒分散在另一相形成乳液的過程,這個過程需要做功,此功(W)等于被分散相表面積增大值(ΔA)乘以表面張力,即W=ΔA×γ,這個過程還要加入表面活性劑以降低表面張力,增加乳液穩定性。如果此功是乳化設備施與的機械能或物理能,乳化過程就是水乳型光亮劑的形成過程。如果所加的表面活性劑使被分散相的表面張力大幅度降低,這就是油水兩性型光亮劑的乳化過程。該過程需要表面活性劑乳化與潤濕作用的平衡。一般來說,樹脂改性硝化棉的光亮劑,利于增強涂層耐磨性,乳化時必須借助乳化設備,成為水乳型的形式,增塑型或低分子量樹脂改性的光亮劑,可以制成油水兩性型的形式。
增加表面活性劑的用量,固然可以簡化乳化過程,提高乳液穩定性,但表面活性劑的用量,要受光亮劑的涂飾效果,如光亮度、耐干濕擦、耐折牢度等性能的制約,特點是耐濕擦性。連衣裙是乳化硝化棉光亮劑的難點。皮革是親水性的,pH值4-6,若條件合適,光亮涂層可以將以下涂層和皮革潤濕,并向之滲透,以增加光亮涂層附著力,以減少光亮層表面活性劑的含量。通過乳化劑、潤濕劑、滲透劑的巧妙搭配,可以找到乳化與涂飾性能這一對矛盾的平衡統一。這也是油水兩性光亮劑既乳化方便又性能優良的秘密。
3 硝化棉光亮劑用表面活性劑及應用實例
為了硝化棉光亮劑能有效地潤濕皮革、向皮革滲透,通常將它的pH值調到接近皮革的4-6,所以要求表面活性劑在弱酸介質中穩定,硝化棉光亮劑往往不是單獨使用,而是和多種助劑混合以改善涂層,這些助劑以非離子和陽離開子型為主,因此,硝化棉光亮劑的表面活性劑應以非離子型為主,輔以少量陰離子型。