近年來,隨著生活水平提高和消費(fèi)觀念升級(jí),人們對(duì)汽車的需求已不再是簡(jiǎn)單的代步工具,而是上升為智能舒適的“移動(dòng)空間”?汽車座艙的舒適性自然獲得了消費(fèi)者的重點(diǎn)關(guān)注,甚至成為購(gòu)車的重要考量?汽車座艙舒適性的評(píng)價(jià)維度很多,例如內(nèi)飾裝飾?空間?噪聲?振動(dòng)?操控?燈光?智能交互?氣味等,其中精美的內(nèi)飾裝飾是確保舒適性的關(guān)鍵?汽車常見的內(nèi)飾裝飾材料通常有塑料?纖維面料?皮革?橡膠?木材?復(fù)合板材?毛氈等?皮革作為使用面積最大,且日常最頻繁觸碰到的軟包覆材料,對(duì)汽車的舒適性有著至關(guān)重要的影響?早期,汽車內(nèi)飾包覆用的皮革主要以動(dòng)物真皮革為主?真皮質(zhì)感高級(jí)?奢華?透氣性好,但原料資源稀缺?利用率低?價(jià)格昂貴,且生產(chǎn)工藝不環(huán)保?環(huán)境污染大?因此,隨著人造革的出現(xiàn),真皮革的部分應(yīng)用逐漸被替代?PVC革作為第一代人造革,因其綜合性能優(yōu)良?價(jià)格便宜,在汽車座椅?門板?主/副儀表板?立柱等內(nèi)飾包覆上獲得了廣泛應(yīng)用?

然而,PVC革本身手感偏硬?皮感差,需要添加大量增塑劑改善柔韌性[6]?PVC革在日常使用中,受光照?高溫等多重影響,增塑劑容易揮發(fā)或遷移,會(huì)產(chǎn)生老化問題和刺激性異味,同時(shí)也會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害?因此,PVC革目前的應(yīng)用主要局限在低端或低配車型市場(chǎng)?PU革作為第二代人造革,因其手感豐滿?柔軟?機(jī)械性能優(yōu)良,且不需要添加任何增塑劑,較PVC革更舒適?安全環(huán)保,但由于其價(jià)格高,目前主要應(yīng)用在中高端車型市場(chǎng)?然而,PU革制備過程需要使用大量DMF(二甲基甲酰胺)溶劑,該物質(zhì)具有明顯的生殖毒性,成品中殘留的DMF溶劑在日常使用中揮發(fā)出來,會(huì)對(duì)消費(fèi)者的身體健康產(chǎn)生一定的危害?此外,PU革制品也存在一定的耐光老化?耐水解不足等問題?因此,PU革在當(dāng)前應(yīng)用中也存在一定的局限性和需要優(yōu)化提升的地方?盡管近些年隨著高分子技術(shù)的迅猛發(fā)展,特別是加工技術(shù)的不斷革新,已衍生出許多其他皮革或功能皮革,比如超纖革?仿麂皮?香味皮革?抗菌革?負(fù)離子革?隔熱革?透光表皮?導(dǎo)電皮革等?但這些皮革都是基于PVC或PU基礎(chǔ)革衍生而來,雖然存在新的功能和體驗(yàn),但從材料組成和應(yīng)用角度來看,仍然未發(fā)生根本變化,且也存在很多不足之處,很難滿足多樣的市場(chǎng)需求和不斷變化升級(jí)的需要?近些年,隨著新材料?新工藝的不斷涌現(xiàn),以有機(jī)硅分子為原材料發(fā)展來的有機(jī)硅皮革,作為新一代人造皮革具有諸多獨(dú)特性能和特點(diǎn),但由于目前處于開發(fā)完成到推廣階段,市場(chǎng)應(yīng)用比較少,僅在如高合等車型座椅?門板上少量使用?目前,關(guān)于有機(jī)硅皮革與其他常用傳統(tǒng)人造皮革(如PVC革?PU革)性能比較研究很少,市場(chǎng)缺乏對(duì)該皮革材料突出特性的認(rèn)識(shí),從而不利于該材料在市場(chǎng)端的應(yīng)用推廣?本文從手感?回彈性?抗污性?耐光老化?耐熱老化?耐水解?耐溶劑?耐折?氣味?阻燃等方面比較了有機(jī)硅皮革與傳統(tǒng)PVC革和PU革的差異,從而有利于讓更多人認(rèn)識(shí)有機(jī)硅皮革突出的特性,推動(dòng)其量產(chǎn)應(yīng)用,也為行業(yè)提供指導(dǎo)方向?

對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)方法及分析：

A:實(shí)驗(yàn)方法：

（1）手感：用手直接觸摸，然后根據(jù)主觀感受進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（2）回彈性：將試樣表面向內(nèi)彎曲180°，在彎折處加載19.8N，在室溫下保持24h，卸下負(fù)載觀察樣品。

（3）抗污性：選用（2.5±0.1）g雀巢速溶咖啡與（240±5）mL的水混合，加熱至（70±10）℃；0.05g口紅。讓污染物在試樣上保留30min，然后取一塊150mm×150mm的擦拭布，將擦拭布浸在去離子水中，浸濕后輕輕扭干，然后用擦拭布在樣品表面擦拭，直到擦拭布表面無顏色轉(zhuǎn)移，按GB/T250評(píng)定皮革摩擦后表面的灰度等級(jí)。

（4）耐光照老化：按照SAEJ2412測(cè)試，在不同光照輻照量分別為430、830、1240kJ下測(cè)量3種皮革表面色差變化。

（5）耐水解性：試樣吊掛在恒溫恒濕器中濕熱老化，溫度為（70±2）℃，相對(duì)濕度為95%，恒溫恒濕0~10周后，測(cè)量3種皮革表面色差變化。

（6）耐溶劑性：在試樣表面分別滴1mL人工汗液、0.5%肥皂水、95號(hào)汽油、風(fēng)窗洗滌液、石油醚、乙醇、清洗劑、柑橘類芳香劑，放置5min后用棉布吸干，然后在溫度（23±2）℃、相對(duì)濕度（50±10）%下放置24h后，目測(cè)評(píng)定試樣表面區(qū)域的變化。

（7）耐折性：常溫25℃，低溫-30℃，運(yùn)動(dòng)速度100次/min，測(cè)試極限耐折次數(shù)。

（8）耐熱老化：100℃條件下，分別熱老化100、300和500h，測(cè)量3種皮革表面色差變化。

（9）氣味：70℃/24h，1L瓶子，濕法，試樣尺寸為100mm×200mm。

（10）阻燃性能：按照GB8410進(jìn)行試驗(yàn)。

分析評(píng)價(jià)：

1.手感評(píng)價(jià)

通過直接用手觸摸，主觀評(píng)價(jià)了3種不同皮革的手感差異，PVC革手感偏硬、干澀，皮感差；PU革手感豐滿、柔軟，皮感好。因此，PU革手感要明顯優(yōu)于PVC革。然而，相比PU革，有機(jī)硅皮革不僅手感柔軟，而且滑爽細(xì)膩、親膚，皮感更優(yōu)，舒適性和體驗(yàn)性更佳。

2.回彈性評(píng)價(jià)

皮革常作為卷材運(yùn)輸，在堆放或儲(chǔ)存過程中容易產(chǎn)生難以恢復(fù)的壓痕，影響成型美觀。根據(jù)耐折疊性測(cè)試可以評(píng)價(jià)皮革材料的回彈性好壞。180°對(duì)折壓痕恢復(fù)情況，有機(jī)硅皮革表面折痕非常輕微，PU革折痕嚴(yán)重，PVC革折痕明顯，這表明有機(jī)硅皮革要比其他兩種人造革具有更好的壓縮回彈性，更耐折疊堆放。

有機(jī)硅皮革優(yōu)異的回彈性主要?dú)w因于分子鏈中主鏈柔順性很好。因此，有機(jī)硅皮革在實(shí)際包覆應(yīng)用中，特別是座椅零件，受坐壓或者擠壓產(chǎn)生的變形可以快速恢復(fù)，不容易產(chǎn)生永久性的褶皺，能夠保持比較好的外形美觀。

3.抗污性評(píng)價(jià)

采用兩種典型污染試劑（咖啡和口紅）對(duì)3種皮革進(jìn)行抗污性測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果有機(jī)硅皮革可以達(dá)到4~5級(jí)的抗污效果，而PU革和PVC革均只能達(dá)到3級(jí)抗污水平。因此，有機(jī)硅皮革比PU革和PVC革具有更優(yōu)異的抗污性能。

從分子結(jié)構(gòu)及機(jī)制上分析，PU革和PVC革抗污性差的主要原因是PU和PVC分子鏈中均含有大量的極性基團(tuán)，這些基團(tuán)可以與污漬分子產(chǎn)生比較強(qiáng)的分子間作用力，從而形成穩(wěn)定的吸附結(jié)構(gòu)。由于有機(jī)硅分子鏈中不含極性基團(tuán)，表面張力和表面能低，污漬分子不易牢固附著。通常，在汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)中，由于淺色內(nèi)飾更彰顯尊貴、高檔、大氣和奢華，在高端豪華車中應(yīng)用比較廣泛。然而，淺色內(nèi)飾有個(gè)致命的缺陷：不耐臟污和不易清潔。

因此，傳統(tǒng)人造皮革為滿足抗污和清潔要求，表面需要經(jīng)過特殊處理，目前主流的方法一般是通過含氟或含硅材料形成惰性的表面涂層，由于其分子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，表面能低，可以有效阻隔臟污與傳統(tǒng)革中極性基團(tuán)結(jié)合，從而提升抗污性。這不僅增加了工藝的復(fù)雜性和成本，而且對(duì)其他性能可能產(chǎn)生不利影響。然而，有機(jī)硅皮革不需任何表面處理，本身就具有優(yōu)異的抗污性和易清潔性。因此，有機(jī)硅皮革在汽車內(nèi)飾，特別是淺色內(nèi)飾裝飾中具有先天優(yōu)勢(shì)。

4.耐光照老化評(píng)價(jià)

色差隨光照輻照量的變化曲線如圖1所示。隨著光照輻照量增加，PVC革色差呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，PU革色差呈現(xiàn)輕微上升趨勢(shì)，而有機(jī)硅皮革色差幾乎未發(fā)生變化。當(dāng)光照輻照量為430kJ時(shí)，有機(jī)硅皮革和PU革色差變化分別為0.525、0.906，未發(fā)生明顯變化；而PVC革色差變化為2.571，出現(xiàn)較明顯變化，明顯大于前兩者。當(dāng)光照輻照量為830kJ時(shí)，PU革出現(xiàn)明顯變化，色差變化為2.21；此時(shí)PVC革已出現(xiàn)嚴(yán)重變化，色差變化為8.76。隨著光照輻照量進(jìn)一步增加，達(dá)到1240kJ時(shí)，PU革出現(xiàn)較嚴(yán)重惡化，色差變化為4.36；PVC革出現(xiàn)嚴(yán)重惡化，色差變化為16.7；而此時(shí)有機(jī)硅皮革色差變化僅為0.96。結(jié)果表明，在耐光照老化性能方面，有機(jī)硅皮革要遠(yuǎn)優(yōu)于其他兩種傳統(tǒng)皮革，PVC革最差，PU革仍需提升。有機(jī)硅皮革優(yōu)異的耐光照老化性能主要?dú)w因于分子主鏈中Si—O鍵鍵能大，發(fā)生斷裂需要吸收更多的光輻照能量。

5.耐水解性評(píng)價(jià)

色差隨耐水解時(shí)間的變化曲線如圖4所示。隨著水解時(shí)間增加，PU革色差呈現(xiàn)明顯快速上升趨勢(shì)，PVC革色差呈現(xiàn)輕微上升趨勢(shì)，有機(jī)硅皮革色差幾乎未發(fā)生變化。水解兩周時(shí)，有機(jī)硅皮革、PU革、PVC革色差變化依次分別為0.175、1.183、0.353。隨著水解時(shí)間的進(jìn)一步增加，達(dá)到10周時(shí)，有機(jī)硅皮革、PU革、PVC革色差變化分別為0.175、2.82、0.756，此時(shí)PU革要明顯大于有機(jī)硅皮革和PVC革。結(jié)果表明，在耐水解性能方面，有機(jī)硅皮革最優(yōu)，其次為PVC革，PU革最差。有機(jī)硅皮革優(yōu)異的耐水解性能主要?dú)w因于分子主鏈中Si—O鍵鍵能大，不易水解發(fā)生斷裂。

6.耐溶劑性評(píng)價(jià)

3種不同皮革分別接觸以下不同溶劑后，耐溶劑性試驗(yàn)結(jié)果見表3，其評(píng)價(jià)結(jié)果如圖5所示。結(jié)果表明，有機(jī)硅皮革接觸不同溶劑后，皮革表面均未出現(xiàn)異常；然而，PU革接觸石油醚后，皮革面有暈染痕跡，接觸乙醇和柑橘類芳香劑后，皮革表面發(fā)霧并有輕微形變；PVC革接觸汽油后，皮革面發(fā)霧，其余均未出現(xiàn)異常。因此，有機(jī)硅皮革的耐溶劑性能要優(yōu)于PU革和PVC革。

7.耐折性評(píng)價(jià)

耐折性通?？梢灾庇^反應(yīng)皮革柔韌性的好壞。座椅包覆皮革由于長(zhǎng)時(shí)間要承受反復(fù)坐壓和彎折，對(duì)皮革耐折性都有較高的要求。一般大部分主機(jī)廠，對(duì)PU革和PVC革的耐折技術(shù)指標(biāo)要求為常溫下10萬次，低溫下3萬次。表4為有機(jī)硅皮革極限耐折性評(píng)價(jià)結(jié)果，常溫（25℃）下可以達(dá)到25萬次，低溫（-30 ℃）下可以達(dá)到12萬次，遠(yuǎn)高于PU革和PVC革的技術(shù)指標(biāo)要求。因此，有機(jī)硅皮革具有優(yōu)異的耐折性，可以輕松滿足主機(jī)廠的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和使用要求。然而，普通PU革由于分子鏈中含有大量極性和剛性基團(tuán)，分子鏈間相互作用力強(qiáng)，空間位阻大，分子鏈旋轉(zhuǎn)受限大，耐折性較低，需要進(jìn)行特殊表面處理來提高耐折性。PVC革本身柔韌性比較差，特別是在低溫環(huán)境下，會(huì)變硬變脆。因此，往往需要添加高比例的增塑劑改善柔韌性，從而滿足耐折要求。增塑劑的添加對(duì)PVC革柔韌性會(huì)產(chǎn)生明顯的提升，然而，隨著日常使用過程受熱老化、光老化等多重影響，增塑劑會(huì)慢慢遷移或揮發(fā)，柔韌性會(huì)變差，對(duì)應(yīng)的耐折性也會(huì)下降。此外，增韌劑通常是鄰苯甲酸醋類，對(duì)人體健康的危害也比較大。然而，有機(jī)硅皮革不需要添加任何增塑劑，也不需要特殊處理，本身就具有優(yōu)異的耐折性，主要原因是：一方面，Si--0-Si鍵長(zhǎng)和鍵角比較大，空間上容易自由旋轉(zhuǎn)，使得分子主鏈的柔性比較大；另一方面，玻璃化溫度很低，低溫下依然處于高彈態(tài)，保持良好的柔韌性。

8.耐熱老化評(píng)價(jià)

色差隨熱老化時(shí)間的變化曲線如圖6所示。隨著熱老化時(shí)間的增加，3種皮革的色差變化均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)但PU革要明顯大于有機(jī)硅皮革和PVC革。熱老化100h時(shí)，有機(jī)硅皮革、PU革、PVC革色差變化分別為0.498、0.886、0.476，有機(jī)硅皮革與PVC革相當(dāng)，均明顯小于PU革：熱老化300h時(shí)，有機(jī)硅皮革、PU革、PVC革色差變化分別為1.091、1.714、0.942，有機(jī)硅皮革略大于PVC革，但均明顯小于PU革：熱老化500h時(shí)，有機(jī)硅皮革、PU革、PVC革色差變化分別為1.477、2.42、1.367，有機(jī)硅皮革略大于PVC革，但均明顯小于PU革。結(jié)果表明，在耐熱老化方面，PVC革略優(yōu)于有機(jī)硅皮革，但兩者均要明顯優(yōu)于PU革。PVC革優(yōu)異的耐熱老化性能主要?dú)w因于添加的各種改性助劑，如熱穩(wěn)定劑等，而有機(jī)硅皮革主要是由于Si--0鍵鍵能大，發(fā)生斷裂需要吸收更多熱量。

9.氣味評(píng)價(jià)

在1L瓶子里及70℃、24h濕法條件下對(duì)有機(jī)硅皮革、PU革和PVC革進(jìn)行氣味評(píng)價(jià)，得到氣味評(píng)價(jià)結(jié)果均為6.0級(jí)。盡管單從測(cè)試數(shù)據(jù)來看，3種皮革并無差異。然而，通過比較工藝流程可發(fā)現(xiàn)，PU革的成型工藝有多種，氣味表現(xiàn)好的主要為環(huán)保工藝生產(chǎn)的無溶劑PU革；PVC革需要采用環(huán)保型增塑劑和水性表面處理工藝，而且一致性波動(dòng)較大。此外，PU革和PVC革為保證氣味穩(wěn)定性，通常下線后還會(huì)增加高溫烘烤除味后處理工序。因此，達(dá)到同樣的氣味等級(jí)，PU革和PVC革需要更高和更復(fù)雜的工藝條件和流程，而有機(jī)硅皮革本身無異味，正常工藝條件就可以達(dá)到，且一致性波動(dòng)小。因此，有機(jī)硅皮革在改善和解決車內(nèi)空氣異味方面也具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。阻燃性能評(píng)價(jià)

10.阻燃性能評(píng)價(jià)

結(jié)果見表5。有機(jī)硅皮革、PU革、PVC革阻燃性能測(cè)試結(jié)果分別為0、41.7、0mm/min。結(jié)果表明，有機(jī)硅皮革和PVC革阻燃性能要明顯優(yōu)于PU革。PVC革良好的阻燃性能主要是由于本體樹脂中含有大量鹵素阻燃基團(tuán)和添加的阻燃劑。此外，盡管PVC革阻燃性能較好，但PVC革燃燒過程中會(huì)釋放劇毒二喂英和含氯化合物，對(duì)生態(tài)環(huán)境污染和人體健康危害非常大。然而，有機(jī)硅皮革不需要添加任何阻燃劑，本身就可以實(shí)現(xiàn)良好的阻燃效果，可能主要?dú)w因于：一方面，有機(jī)硅皮革中Si-0鍵鍵能大，斷裂過程會(huì)吸收大量熱量，降低了周圍燃燒溫度：另一方面，有機(jī)硅皮革燃燒過程中不僅不會(huì)釋放可燃?xì)怏w，而且會(huì)形成碳化硅阻隔層，阻隔氧氣。因此，有機(jī)硅皮革不僅具有優(yōu)異的阻燃性能，而且更加環(huán)保安全。

有機(jī)硅皮革作為新一代皮革，由于其原料、生產(chǎn)工藝、材料性能相比于早期的PVC革、PU革都有很大的突破和變化，能給用戶帶來更好的體驗(yàn)，更加綠色、環(huán)保、低碳，未來在汽車行業(yè)市場(chǎng)應(yīng)用潛力很大。然而有機(jī)硅皮革在當(dāng)前應(yīng)用中仍然存在許多問題：

① 目前還處于開發(fā)到應(yīng)用的導(dǎo)入期，技術(shù)還不夠完全成熟，市場(chǎng)應(yīng)用比較少；

② 屬于新技術(shù)，有此技術(shù)的材料廠家很少，價(jià)格非常昂貴，成本壓力非常大；

③ 金屬催化反應(yīng)體系對(duì)環(huán)境的要求高，因此生產(chǎn)線專線專用，生產(chǎn)周期長(zhǎng)；

④ 受限于有機(jī)硅材料的惰性，無法實(shí)現(xiàn)有機(jī)硅皮革的修色和改色工藝，生產(chǎn)過程及批次間顏色穩(wěn)定控制要求極高；

⑤ 反應(yīng)型液體，顏色切換過程煩瑣，顏色選擇受限大，不適宜小批量加工；

⑥ 伸長(zhǎng)率、彈力有限，不適合生產(chǎn)伸長(zhǎng)率要求太高的產(chǎn)品；

⑦ PU革、PVC革材料內(nèi)部都是有發(fā)泡空隙的，有機(jī)硅皮革合成反應(yīng)沒有發(fā)泡，結(jié)構(gòu)比較緊密，普通的縫線工藝針穿刺的時(shí)候會(huì)比較費(fèi)力，涉及縫線的工藝需要優(yōu)化；

優(yōu)化改進(jìn)方向

盡管目前應(yīng)用中還存在許多實(shí)際問題需要解決，然而隨著環(huán)保、低碳、消費(fèi)理念的升級(jí)，多元化的市場(chǎng)需求不斷釋放，有機(jī)硅皮革有望在高端豪華汽車市場(chǎng)受到重視。因此需要深入開展以下幾個(gè)方面：1加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用相結(jié)合，推動(dòng)技術(shù)不斷成熟：2降低成本；3優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，擴(kuò)寬應(yīng)用種類和范圍；4配套后加工工藝升級(jí)優(yōu)化，增強(qiáng)后加工適應(yīng)性。

結(jié)論

（1）在汽車內(nèi)飾包覆應(yīng)用中，盡管PVC革手感偏硬，皮感較差，但價(jià)格便宜，成本優(yōu)勢(shì)很大，目前在低端或低配車型市場(chǎng)仍然是主流：PU革手感豐滿、柔軟、舒適，皮感好，應(yīng)用上可替代PVC革，但由于價(jià)格要比PVC革貴很多，成本上無明顯優(yōu)勢(shì)，因此，目前主要應(yīng)用于中高端車型市場(chǎng)。

（2）PU革和PVC革在應(yīng)用中都存在一些性能不足，需要進(jìn)一步優(yōu)化提升等問題。PVC革存在著不耐光老化、安全環(huán)保性差、異味大、不耐臟污等缺陷；PU革存在著有毒DME溶劑殘留、耐水解和耐光老化欠缺不耐臟污等缺陷。

（3）相比PU革和PVC革，有機(jī)硅皮革在手感、回彈性、抗污性、耐光老化、耐熱老化、耐水解、耐溶劑、耐折、氣味、阻燃等方面都具有非常突出的先天性優(yōu)勢(shì)，要優(yōu)于其他兩種傳統(tǒng)皮革。

（4）有機(jī)硅皮革作為高性能皮革，其獨(dú)特的性能和體驗(yàn)感在高端豪華車型上有望獲得一定的應(yīng)用。然而，目前也存在著一些應(yīng)用問題，如技術(shù)不夠成熟、成本高、工藝需要優(yōu)化等。因此，需要材料、零部件供應(yīng)商和主機(jī)廠加強(qiáng)合作，繼續(xù)深入應(yīng)用研究。