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使用拉力机检测真皮革和胶原纤维革的区别

更新时间:2017-02-17 来源:拉力试验机关闭

       鉴于天然革的卫生性能及价格,胶原纤维革和人工革已被消费者的认可。随着仿真技术的迅速提高,人们对革的种类判断出现困难。有介绍,可通过燃烧、氢氧化钠法和IR法等能准确鉴别出人工革和天然革,但对鉴别出胶原纤维革和天然革一直存在着问题。真皮革是动物皮由纤维间质的去除和胶原纤维的松散直至后续材料的进入和结合成为革,形成充满化工材料的交联网络,使革的各方面性能都得到了较大的提高。经过制革加工,皮胶原的三维网状构造虽被修饰,但整体构型基本不变。再生革,又名胶原纤维革,是废革屑中所提取的革纤维通过戮胶材料粘结而成,在此革内,为了保证材料强度,黏胶材料成为了连续相。真皮纤维革又称无纺革,是废革纤维被磨具打碎成一定粒度大小后与微量粘合剂及水使之成浆,浆料再经过金属筛网控去水分,待干透后即得相互粘结在一起的纤维片材,实现了革废弃物的综合利用。胶原纤维革制品和天然革制品在某些性能方面可以相媲美。用一些简单方法来鉴别他们,如传统的手摸、眼观和灼烧法已不能把两者区分开来,因此为了准确鉴别,本文采用溶剂法、撕裂法、扫描电镜观察法和热重分析法等科学方法作为鉴别依据。

    2实验部分

    2。1材料、试剂及仪器

        材料及试剂:再生革3块,编号为1~3,天然革1块,编号4,戮合剂(丙烯酸树脂)编号5,某厂提供;四氢吠喃、丙酮、乙酸乙酷,均为分析纯;10%氢氧化钠溶液,自配;甘油水溶液(甘油:水=7:3),自配;实验前所有样品均在恒温恒湿箱中放置48h,温度(20士2)℃,湿度(65士2)%

    山东万辰试验机有限公司 仪器:我们为大家推荐 恒温恒湿箱、电子分析天平、拉力试验机、恒温水浴锅、体视显微镜、热重分析仪、精密电子天平、扫描电子显微镜(SEM)等。

    2.2实验过程

       1)断裂截面观察法

    山东万辰试验机有限公司     选取拉力试验机下撕裂的试样,置于体视显微镜下观察横截面的断面情况,观察试样断裂口情况以及层间纤维间隙存在情况。

    山东万辰试验机有限公司    2)溶剂法

    山东万辰试验机有限公司     把所有试样分别裁剪成1 cm×2cm相同大小的形状,置于50ML试管中,分别加入四氢吠喃、丙酮和乙酸乙酷10ML,置于30℃恒温水浴锅中,保温2h,观察试样的变化情况。

       3)撕裂法

        采用拉力试验机,根据行业标准QB/T3812.5-1999《皮革抗张强度和伸长率的测定》以及QB/T 3812.6-1984《皮革撕裂力的测定》,对所有样品进行物理性能的测试,并记录实验数据和收集撕裂、拉伸过的样品,然后在体式显微镜下观察样品断裂口处情况,以及断裂处周围试样的变化。

       4)热重分析法

        采用热重分析仪对以上四种试样进行热重分析,在精密电子天平上分别称取2~5mg的试样置于小钳祸中,采用动态升温来进行加热,升温速率为10℃/min,从40℃升温至600℃,时r司,为55 min,实验结束后观察热重分析曲线。

       5)SEM法

        待测样品进行喷金处理,置于扫描电子显微镜下进行观察,观察革内胶原纤维束的情况。

    3结果与讨论

    3.1断裂截面观察法

        天然革横截面处露出较多细长的纤维绒头,粒面层和网状层的交界处可以明显看出很多细小的空洞,胶原纤维革横截面处虽也有很多纤维绒头,但长度短,粗细较均匀,断面处可见组织结构紧密均匀,不具组织间隙,革面与涂层的交界处连接光滑,无空洞。原因是由于天然革的蹂制过程中,粒面层和网状层交界处存在大量的汗腺、脂腺、毛囊等在前期处理中被除去,因此便造成了两层连接较弱,为了防止皮面“起皱”,后期处理中加入大量填充材料,虽在某种程度上可以填充部分空洞,但仍有部分空洞凸现出来,因此在显微镜下仍可以明显看到层界面处有空洞,而胶原纤维革的加工过程中,纤维束被打断,粘合剂渗入纤维间空隙,布满整个纤维网络,进行填充、“弥补”,靠粘合剂粘合成一整体,固化成型后又在成型的纤维板上喷涂涂饰剂,因此横截面处空洞消失。

    3.2溶剂法

        试样在四氢吠喃、丙酮和乙酸乙酷作用2h下,试样的变化情况见图1。

        从图1可知,1#和2#再生革在用溶剂处理下,试样会发生不同程度的卷曲变形,涂层起皱,而3#再生革和天然革形态变化不大。原因是由于天然革的主体结构是由胶原纤维束间相互交联编织构成,当用有机溶剂处理时,胶原纤维对有机溶剂不“敏感”,因而形态变化不大;再生革的加工过程中,大量极性高分子粘合剂使短小的胶原纤维束通过氢键和分子间作用力等作用粘结起来,当用溶剂处理时,由于“极性相似相容原理”,部分粘合剂会与有机溶剂发生溶合,造成再生革发生不同程度的卷曲变形,而3#再生革在溶剂处理下,形态变化也不大,主要是与其加工制作过程有关,在电子万能试验机摊网、除水过程中,压力和温度都较高,致使再生革板硬、延伸性小,强度高,粘合剂粘合纤维强度高,可耐溶剂处理。

    3。3撕裂法

        所有试样在万能拉力试验机下进行撕裂强度、抗张强度和断裂伸长率的测试,实验数据见表1。

        由表1可知,天然革纵横向的撕裂强度远远大于胶原纤维革,天然革纵横向撕裂强度差的绝对值为17.11 N/mm,再生革依次为0.86、0.11和6.60,远远小于天然革之差;抗张强度方面,胶原纤维革纵横向大小几乎相近,天然革纵横向相差较大。原因是由于胶原纤维革在加工过程中,胶原纤维束被磨具打碎成相同粒度后,胶原纤维已无纵横向差别之分,纤维编织角不存在或纤维间交联较少,只有借助粘合剂的粘合作用,使细小的胶原纤维束在一定温度和压力下,固定成型,而天然革的蹂制过程中胶原纤维束并没有受到机械作用的“打碎处理”,纤维间松散好,与蹂质的交联络合作用好,纤维间编织角与纤维的走向有密切关系,因此在受到拉力试验机作用下,天然革的纵横向则表现出明显的不同。从断裂伸长率来看,并不能明显区分出天然革和胶原纤维革,原因是由于断裂伸长率和革身的延伸性以及涂层的延伸性有关,用于粘合胶原纤维的粘合剂如果是热塑性树脂的话,其延伸性明显比热固性树脂好,综合考虑涂层延伸性的影响,断裂伸长率不作为区分两者的依据之一。

    3.4热重分析法

    山东万辰试验机有限公司     经过热重分析处理,样品的失重变化曲线见图2。

        从图2可知,真皮革和胶原纤维革的失重过程基本一致,原因是由于胶原纤维革和天然革一样,其主要组分都为胶原纤维,因此失重过程几乎一致,但从图曲线可以看出,1#样品革在400℃附近有一个微小的拐点,而4#革在400℃附近的曲线光滑,原因是由于在1#革的合成过程中,大量粘合剂粘结纤维,使纤维固定成型,革纤维间充满着大量粘合剂,因此猜想此处为粘合剂的最大热解点,通过5#纯粘合剂热失重曲线可以看出,最大热解点刚好和此点吻合,天然革胶原纤维间无外加粘合剂的存在,纤维的耐热稳定性主要靠纤维间的立体交联网络,在400℃附近并无拐点出现,因此该点可作为再生革和天然革的鉴别依据。

    3 .5 SEM法

        待测革样胶原纤维束在扫描电镜下的构型见图3。可以明显看出天然革和再生革的差别,电镜图(X250)中发现天然革的胶原纤维束在皮内呈一定的编织角存在,从粒面层到网状层,胶原纤维束逐渐变粗壮,束与束之间相互交联缠绕,再生革中胶原纤维束分布杂乱无章,呈“杂草”状分布,不存在编织角,且胶原间交联错综复杂,无规律性。从电镜图(X250)中更可以看到胶原纤维束中细小纤维的分布状态,天然革胶原纤维束内可以明显看到很多相互呈三股螺旋结构交联的原纤维,而再生革中胶原纤维束和原纤维分布模糊,交联缠绕混乱。因此从借助扫描电镜可以明显的区分开再生革和天然革。

    4结论

        胶原纤维革也具有和天然革胶原纤维一样的成分,因此在某些性能方面和天然革类似。可以通过灼烧、表面和肉面观察、撕裂、热重分析法和IR法等等来辨别出人工革和含有胶原纤维的革,而对于含有胶原纤维的革的类别的鉴别可选用以下方法。首先,先用镊子从革的背面进行“刮毛”处理,看刮出纤维的形态,刮出的纤维大小粗细一样即为再生革,刮出纤维长短、粗细不一的为天然革;四氢吠喃、丙酮和乙酸乙酷处理下,胶原纤维革在溶剂中发生不同程度的收缩卷曲,天然革变化不大:胶原纤维革撕裂和抗张强度大小纵横向间差异小,撕裂强度远远小于天然革;热失重曲线可以看出胶原纤维革在400℃附近出现一拐点,为高分子粘合剂的热解点,而天然革则无此现象;扫描电镜下胶原纤维束的构型形态明显不同,可更容易的区分开两种革。

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