微观科普 | 扫描电镜下的天然皮革和人造皮革

扫描电镜下的天然皮革和人造皮革

皮革作为一种生活中常见的材料，具有良好的柔韧性、耐磨性、耐脏性和保温性，被广泛应用在服饰、箱包、汽车、家具、飞机等行业。

广义的皮革分为天然皮革和非天然皮革两大类。天然皮革主要指的是由动物原皮经过一系列的化学处理和机械加工而成的“真皮”，其质地柔软、耐磨性高，且具有很好的透气性和保暖性。非天然皮革是指采用纺织布或无纺布作为基底，在其上涂布或覆盖一层树脂混合物，再通过加热和压制，最后形成表面近似天然皮革的纹路。非天然皮革具有柔软，耐磨、防水和耐油等特点，但是遇热软化，遇冷发硬，其韧性、弹性不如天然皮革。

下面让我们利用飞纳台式扫描电镜，观察天然皮革和非天然皮革在微观形貌下的区别。

天然皮革主要是指动物皮肤中的真皮层，由胶质蛋白纤维组成。如图 1 所示，胶质蛋白纤维呈现均匀细长纤维状，直径约 150 nm，可组成较粗的纤维束。

图1：羊皮革胶质蛋白纤维扫描电镜图片

真皮层又分为粒面层和网状层，其中粒面层更靠近表皮，是由很多较细的胶质纤维紧密交织组成，厚度约为真皮层的 20%~50%；网状层是由较粗的纤维束交织组成，其紧密程度不如粒面层，厚度约占真皮层的 50%~80%。如图 2 所示，从真皮层截面结构可以看出，靠近表皮的粒面层结构更密实，胶质纤维束更细；网状层厚度更厚但结构较疏松，主要为较粗的纤维束（图 3 所示）组成。

图2：羊皮革截面扫描电镜（SEM）图

图3：网状层中的胶质蛋白纤维束扫描电镜 （SEM）图

未经处理过的动物生皮容易腐败和僵硬、有异味且不易保存，人类经过不断的努力，逐渐摸索出一系列工艺来加工天然皮革。

在现代工业中，天然皮革需要经过几十道加工工序：

生皮-浸水-去肉-脱脂-脱毛-浸碱-膨胀-脱灰-软化-浸酸-鞣制-剖层-削匀-复鞣-中和-染色-加油-填充-干燥-整理-涂饰-皮革

其中鞣制是天然皮革加工中的关键工序，工业主要采用铬盐作为鞣制剂对皮革进行鞣制。图 4 所示，对皮革进行能谱分析，发现含有 Cr 元素存在，表明该皮革在鞣制的过程使用铬盐。

图4：能谱分析皮革中的元素

在皮革鞣制过程中，皮革内部会被机械破坏或化学分解，可能会形成纤维颗粒。图 5 所示，皮革中存在圆环形的结构（左图），可能是真皮中的小血管或毛囊；皮革中的颗粒物为鞣制后形成的纤维颗粒（右图）。

图5：扫描电镜观察皮革中的其他微结构

非天然皮革在纺织布或无纺布基材上涂覆聚氯乙烯（PVC）或聚氨酯（PU）等发泡材料，因此在其截面上可以看到气泡孔及人造纤维。根据基材、涂覆材料和生产工艺不同，非天然皮革可细分为人造革和合成革。

如图 6 所示，左图为 PU 人造革，右图为 PVC 人造革，我们可以发现，其截面微观结构和天然皮革完全不同，存在明显的人造纤维和发泡材料中的孔洞，且基材和涂覆层结构明显。

图6：扫描电镜观察 PU 人造革和 PVC 人造革

随着工业技术的发展，目前高端的非天然皮革不仅价格便宜，在颜色、外观上十分接近天然皮革，其强度和使用寿命也可以超出大部分中低端的天然皮革，但在透气性、弹性等方面还不如天然皮革。因此消费者可以根据需求，选择合适的皮革。

市场上，非天然革的价格通常比天然皮革的价格便宜很多，因此存在使用非天然革冒充天然革的乱象。相信大家在购买皮革制品的时候也有自己秘诀，下面是小编给大家总结的一下方法（仅供借鉴）：

01.观察外观

天然皮革表面通常具有纹理、毛孔和自然的不完美之处，非天然皮革通常具有均匀的纹理和外观。天然皮革还会在使用和老化过程中逐渐变得柔软，并且会产生一些细小的皱纹。

02.嗅闻气味

天然皮革通常有一种特殊的气味，类似动物皮毛的气味。非天然皮革通常具有化学气味或塑料气味。

03.触摸质地

天然皮革的质地触感相对温暖、柔软和有弹性，而非天然皮革的质地通常更为冷、硬和僵硬。

04.查看边缘和切口

天然皮革的边缘和切口处通常能够看到纤维，而非天然皮革则是一片均匀的材质。

05.使用火烧测试

取少量皮革用火烧，天然皮革会散发类似头发燃烧的味道，而非天然皮革会产生一股刺鼻的化学气味。

当然，这些方法并非绝对可靠，如果你对皮革的真假有疑问，最好找专业的皮革鉴定机构或专业人士进行鉴定。