基于“粒子设计”的超疏水型皮革涂饰材料结构及性能研究

针对聚丙烯酸酯类皮革涂饰剂存在"热粘冷脆"、耐水及耐溶剂差等先天缺陷及市场中涂饰剂产品缺乏功能特性，本研究拟通过"粒子设计"合成出水性的具有"荷叶效应"的超疏水环保型皮革涂饰剂。首先采用溶胶凝胶-溶热法合成出"毛球"状的二氧化硅粒子并对其进行表面改性；其次，在乳液聚合过程中以改性的无机粒子作为种子，同时利用"软性"和"硬性"聚丙烯酸酯对其进行有机包覆；最后采用有机氟进行表面改性，最终制得有机氟表面包覆的无机/有机核壳型复合皮革涂饰剂。本课题将探求溶胶凝胶-溶热法合成系列粒径二氧化硅粒子的表面单晶生长规律及条件；建立有机氟表面改性的无机/有机"核壳型"复合乳胶粒结构形态的动力学及热力学方程；研究复合皮革涂饰剂的乳胶粒结构形态与涂膜表层微观结构及其应用性能间的相关性。本研究的研究成果不仅会极力扩大皮革在国防及航海等特殊领域的应用范围，而且对我国从制革大国向制革强国的转变具有重大现实意义。

随着制革工业的不断发展，具有超疏水、防污、自清洁等功能的革制品越来越受到消费者的亲睐。因此，本研究采用“粒子设计”的方法，合成具有“荷叶效应”的超疏水型水性皮革涂饰剂。首先，利用溶胶-凝胶法制备出不同粒径的二氧化硅纳米粒子，并对大粒径二氧化硅及小粒径二氧化硅进行改性使其分别带有环氧基和氨基，利用氨基和环氧基间的共价作用制备出“毛球”状二氧化硅粒子；然后，对“毛球”状二氧化硅粒子进行改性，并以其作为种子依次用“软性”和“硬性”聚丙烯酸酯对其进行包覆，形成“软核硬壳”结构，同时在壳层聚合时引入含氟单体，最终制得核壳型“毛球”状SiO2/含氟聚丙烯酸酯复合乳液。将所制备的“毛球”状SiO2/含氟聚丙烯酸酯复合乳液应用于皮革涂饰，结果表明，该复合乳液涂饰后革样的疏水性、透气性、透水汽性均优于采用含氟聚丙烯酸酯乳液涂饰的革样。最后，建立了有机氟包覆的无机/有机核壳型复合乳液的成膜机理。本研究对于皮革化工材料的开发具有积极的理论指导作用。在本项目的资助下，已发表学术论文33篇，申请发明专利11项，培养硕博研究生7名。获“中国皮革行业杰出贡献奖”及“优秀青年皮革工艺师（VESLIC）”奖各1项，课题组获“全国工人先锋号”及“全国五一巾帼奖状”荣誉称号。