抗UV耐黄变高强度家具革研究

摘要：摘要：针对家具革在紫外线辐射下易黄变、老化及强度下降的问题，文章通过文献综述，系统探讨了抗UV耐黄变高强度家具革的开发策略与性能优化方法。文章重点考察了抗紫外线剂的添加效果、表面涂层技术的防护机制以及新型高强度材料的应用潜力，为高性能家具革的开发提供了科学依

抗UV耐黄变高强度家具革研究

同晨博1，孟庆云2

（1.海宁家值家私有限公司，浙江嘉兴 314400；2.海宁森德皮革有限公司，浙江嘉兴 314400）

摘要：针对家具革在紫外线辐射下易黄变、老化及强度下降的问题，文章通过文献综述，系统探讨了抗UV耐黄变高强度家具革的开发策略与性能优化方法。文章重点考察了抗紫外线剂的添加效果、表面涂层技术的防护机制以及新型高强度材料的应用潜力，为高性能家具革的开发提供了科学依据。

关键词：家具革；抗紫外线；耐黄变；纳米复合材料；表面涂层；材料老化

Research on High-Strength Furniture Leather with UV Resistance and Anti-Yellowing Properties

TONG Chenbo1, MENG Qingyun2

(1.Haining Home Direct Furniture Co., Ltd, Jiaxing 314400, China;

2.Haining Schinder Tanning Co., Ltd, Jiaxing 314400, China)

Abstract: To address the issues of yellowing, aging, and strength degradation in furniture leather under UV radiation, this study systematically explores development strategies and performance optimization methods for high-strength furniture leather with UV resistance and anti-yellowing properties through a comprehensive literature review. The research focuses on the effects of UV stabilizers, the protective mechanisms of surfacecoating technologies, and the application potential of novel high-strength materials, providing a scientific foundation for the development of high-performance furniture leather.

Keywords: furniture leather; UV resistance; anti-yellowing; nanocomposites; surface coating; material aging

第一作者简介：同晨博（1993－），男，本科，任海宁家值家私有限公司研发中心主任，主要从事皮革化学方向技术研发工作。

0 引言

随着人们对家居产品质量要求的不断提高，家具革作为一种广泛应用于家居装饰中的材料越来越受到消费者的关注[1]，尤其是在户外环境中家具革暴露于紫外线（UV）和高温的影响下，容易发生黄变和强度下降严重影响其使用寿命和美观，研究抗紫外线耐黄变高强度家具革的性能已成为当前材料科学和家居行业的重要课题，本研究旨在探讨通过不同处理方式提高家具革的抗紫外线能力、耐黄变性能及其强度从而提升其在家居领域中的应用价值。

1 家具革的基本特性

1.1 材料组成与结构

家具革中，合成革材料通常由基材和表面涂层两部分组成，基材一般采用聚酯纤维或聚氯乙烯（PVC）等，具有良好的基础强度和耐用性，表面涂层则主要由聚氨酯（PU）树脂或其他合成树脂制成，这一涂层不仅赋予家具革优异的外观效果，如光滑、柔软和色泽鲜艳同时还增强了其抗磨损、抗污渍的能力，除此之外表面涂层还可以加入不同的功能性添加剂，如抗紫外线剂、抗氧化剂、抗菌剂等以提高家具革的性能表现[2]。

家具革的结构通常呈现多层次状态，基材层提供了坚固的支持而表面层则通过涂布或热压技术形成，确保材料表面平整且具备一定的防水、防油等功能，在一些高端家具革中可能还会加入透气层或内衬层以提高其舒适性和透气性，这种多层结构的设计不仅增强了家具革的使用性能，也提升了其在家居领域中的应用价值。

1.2 常见的性能指标

家具革的性能指标体系通常涵盖耐磨性、抗紫外线性、抗黄变性、抗拉伸强度、柔软性及透气性等多个维度。这些指标是评价家具革品质的核心要素，它们决定了家具革在不同使用环境下的性能表现[3]。耐磨性反映了家具革在日常使用中抵抗摩擦的能力，其使用寿命和外观保持度通常通过摩擦系数和磨损量的测试来评估。抗紫外线性体现了家具革在紫外线照射下的耐久性，有效防止了长期日晒引起的材料褪色、老化及性能退化。抗黄变性则描述了家具革在阳光和氧化作用下表面颜色变化的情况，尤其在户外家具应用中，此性能指标显得尤为重要。抗拉伸强度决定了家具革在承受拉力或外力作用时的断裂倾向，一般通过拉伸测试来衡量。柔软性和透气性则与家具革的舒适度密切相关，良好的柔软性可提供更佳的触感，而优秀的透气性有助于避免潮湿环境下霉变或异味的产生[4]。家具革的综合性能评估需综合考量上述各项指标，以确保其在使用过程中的稳定表现和耐用性。各项性能的均衡优化对于提升家具革在家居产品中的应用价值具有显著意义，特别是在满足高强度和抗紫外线性能要求的场合，性能指标的提升尤为关键。

1.3 影响性能的因素

家具革的性能受多种因素的影响其中包括原材料的选择、加工工艺、外部环境以及添加剂的使用等，原材料的质量直接影响到家具革的物理性能如强度、耐磨性和抗紫外线性，使用高分子聚氨酯（PU）或聚酯纤维（PET）作为基材，可提高其耐磨性和柔软性而低质量的PVC材料可能导致较差的耐用性和老化性能，在加工过程中涂层厚度、涂层均匀性以及热压工艺的控制都会对家具革的表面性能产生显著影响，尤其是在耐紫外线和抗黄变性能方面涂层的成分和处理工艺起着至关重要的作用，研究表明涂层中的紫外线吸收剂和抗氧化剂的配比能够有效增强家具革的抗紫外线性，延缓老化过程通常紫外线吸收剂的浓度需达到1%~3%才能显著提高耐紫外线性。

家具革的长期稳定性受多种外部环境因素影响，包括温度、湿度和光照强度。在高温高湿条件下，家具革的柔韧性和抗拉伸强度可能降低，而紫外线强度则直接决定了材料黄变的速度。在添加剂的应用方面，抗紫外线剂和抗黄变剂的种类及其添加量对家具革在长时间阳光暴露下的稳定性和外观保持具有决定性影响。通过科学优化各类添加剂的配方，可以显著提升家具革的综合性能[5]。材料选择、加工工艺、外部环境以及添加剂的使用是影响家具革性能的关键因素。在实际应用中，必须综合考量这些因素，以确保家具革的高强度、抗紫外线性和耐黄变性等性能得到最大程度的发挥。

2 紫外线对家具革的影响

2.1 UV辐射的作用机制

紫外线（UV）辐射对家具革的影响主要表现在材料的光降解、结构破坏和老化过程，UV辐射分为UVA、UVB和UVC，其中UVA辐射是最为常见的，但其穿透能力最强能够深入家具革的表层导致表面结构的降解和分子链断裂，UVB辐射则能激发分子中的化学反应，导致交联和氧化反应从而加速材料的老化，UVC辐射由于被大气层吸收通常不直接作用于地面，但在特定环境下仍有可能对材料产生一定影响，UV辐射的作用机制可通过自由基反应进行描述，紫外线能激发分子中的共价键形成不稳定的自由基，这些自由基进一步与氧分子反应形成过氧化物从而破坏材料的分子链[6]。

UV辐射会引发家具革中聚氨酯或PVC等高分子材料的光降解导致表面硬化、变脆和颜色褪色等现象，根据研究数据紫外线辐射强度每增加10%家具革的老化速度可能提高15%~20%，紫外线辐射还可促进材料的黄变现象这是由紫外线引发的氧化反应产生的自由基与材料中的染料或染色剂发生反应所导致，通过了解UV辐射的作用机制，可以为开发抗紫外线性能强的家具革提供理论依据并为后续的防护技术研发提供参考[7]。

2.2 黄变的发生原因

黄变是家具革在长期暴露于紫外线（UV）辐射和氧化环境中的常见老化现象，通常表现为表面颜色的变黄或失去原有的光泽，这一过程主要由光氧化反应引发涉及紫外线照射和氧气的共同作用，紫外线辐射使家具革中的高分子材料，如聚氨酯（PU）或聚氯乙烯（PVC），分子链断裂产生自由基和过氧化物，这些活性物质与材料中的染料或着色剂发生反应，尤其是与含有芳香环的染料成分发生光氧化反应导致色素结构的变化。

材料中的杂质或添加剂（如增塑剂、稳定剂）也会加剧黄变的发生，某些增塑剂和稳定剂在紫外线照射下会发生分解或反应，释放出有机酸或其他易氧化的物质，会加速家具革的黄变过程，在高温和高湿的环境条件下，氧化反应的速度加快导致黄变更加明显[6]。研究表明黄变现象的发生与紫外线辐射的强度及照射时间成正比，具体而言紫外线辐射强度每增加10%材料的黄变速率可能提高15%~25%，控制紫外线辐射的影响、使用抗氧化剂和紫外线吸收剂是有效减缓黄变的关键。

2.3 紫外线与材料老化的关系

紫外线（UV）辐射是导致家具革材料老化的主要因素之一尤其是在长期暴露于阳光中的情况下，紫外线辐射通过直接激发材料内部的分子链，诱发一系列光降解反应。这些反应会导致材料性能的衰退和物理性质的变化，紫外线辐射能够破坏高分子链中的化学键产生自由基，这些自由基与氧分子反应形成过氧化物和其他氧化产物从而加速材料的氧化过程，氧化反应进一步导致分子链断裂，材料的结构变得松散进而引发强度下降、脆化、表面剥落等老化现象。

随着紫外线照射时间的增加材料的老化程度呈现加速趋势，在实际应用中紫外线的强度和照射时间直接决定了材料老化的速率，在室外环境中每增加10%的紫外线强度，材料的抗拉强度可能下降10%~15%表面硬度和光泽度也会显著降低[8]。紫外线对材料的老化影响还与温度和湿度密切相关，高温高湿的环境会加速光氧化反应从而加速材料的老化过程，为了延长家具革的使用寿命采用抗紫外线剂和抗氧化剂，优化涂层技术成为有效应对紫外线引发老化的关键措施。

3 提高家具革抗UV性能的研究进展

3.1 添加抗紫外线剂

提高家具革抗紫外线（UV）性能的研究中添加抗紫外线剂是最常见且有效的技术手段之一，抗紫外线剂通过吸收或反射紫外线辐射，减少紫外线对材料的直接作用从而延缓材料的老化过程，常用的抗紫外线剂包括吸光型紫外线稳定剂和反射型紫外线稳定剂，吸光型紫外线稳定剂通常采用具有共轭双键结构的化合物，如苯并三氮唑类（BTZ）或酮类化合物，它们能够有效吸收紫外线并转化为热能从而防止紫外线对材料的光降解，而反射型紫外线稳定剂如二氧化钛（TiO2）等高效反射材料，则通过反射紫外线辐射降低材料表面受到紫外线照射的程度。

紫外线稳定剂的添加量对家具革的抗紫外线性能有显著影响，一般情况下紫外线吸收剂的添加量为1%~3%时，能够显著提高材料的抗紫外线能力有效延缓材料的黄变和老化，苯并三氮唑类紫外线吸收剂的添加能够将家具革的耐用性提高20%~30%且能显著降低紫外线辐射对材料分子链的损伤，抗紫外线剂与其他功能性添加剂的协同作用也是当前研究的重点，优化这些添加剂的复配方案以提升家具革的抗紫外线性和综合性能已成为提高家具革耐用性的重要方向。

3.2 表面涂层技术的应用

表面涂层技术在提高家具革抗紫外线（UV）性能中发挥了重要作用，通过在家具革表面施加一层特殊的涂层，可以有效阻挡紫外线辐射的直接接触并防止其引发的光降解和老化反应，常见的表面涂层技术包括紫外线吸收涂层、光稳定涂层和透明抗紫外线涂层等，这些涂层材料通常采用具有高紫外线吸收能力的化合物，如苯并三氮唑（BTZ）类、氧化锌（ZnO）和二氧化钛（TiO2）等，它们能够有效吸收紫外线并将其转化为热能或反射掉从而减少紫外线对基材的损伤。

在实际应用中表面涂层的厚度、均匀性以及与基材的附着力是影响其抗紫外线效果的关键因素，研究表明当涂层厚度达到10~20微米时，可以显著提高材料的紫外线阻隔效果。采用双层或多层涂层技术也可进一步提高家具革的抗紫外线性能，多层涂层不仅能够增强紫外线的阻挡效果还能改善涂层的耐久性和抗磨损性[9]。外层采用紫外线吸收涂层，而内层则使用光稳定剂以增强整体防护性能，当前表面涂层技术的研究正逐步向低成本、高效能、多功能方向发展，通过优化涂层的配方和涂布工艺可以显著提升家具革的抗紫外线能力。

3.3 新型高强度材料的探索

新型高强度材料的探索在提高家具革抗紫外线（UV）性能方面具有重要意义，随着材料科学的不断进步，研究人员逐步开发出多种高强度、耐UV的复合材料以应对紫外线引发的老化和强度下降问题，当前的研究主要集中在聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）等传统材料的改性以及新型高分子复合材料的应用上，通过引入纳米材料、超分子结构和高性能树脂可以显著提升家具革的力学性能和抗紫外线能力。

一种典型的新型高强度材料是纳米复合材料，纳米粒子如纳米二氧化钛（TiO2）、纳米氧化锌（ZnO）等，因其优异的光催化性能和紫外线屏蔽能力在家具革材料中得到广泛应用，研究表明添加0.5%~3%的纳米二氧化钛可以提高材料的紫外线吸收能力同时增强其抗拉伸强度和耐磨性，通过与聚氨酯等高分子基材结合形成纳米复合膜，不仅有效提高了材料的抗紫外线性还增强了其强度和韧性适用于高强度需求的家具革，超分子聚合物的应用也在新型高强度材料的研究中取得了进展[10]。通过引入自组装结构和可逆化学键，超分子聚合物能够在不降低材料柔韧性的情况下增强其抗紫外线性和机械强度，此类材料在家具革的实际应用中表现出了优异的综合性能。

4 结论

通过对抗紫外线耐黄变高强度家具革的研究可以看出材料的紫外线辐射、黄变现象及老化过程密切相关，采用抗紫外线剂、表面涂层技术以及新型高强度材料等措施可以显著提高家具革的抗紫外线性能和耐久性，特别是纳米复合材料和超分子聚合物的应用为提升家具革的综合性能提供了新的技术途径，未来的研究应继续优化材料配方和加工工艺以进一步提高家具革在极端环境下的适用性和使用寿命。

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