复鞣一直被誉为制革中的”点金术”或”补救术”,所以在制革工艺中有举足轻重的作用。因此多年以来人们一直在努力研究各种新型复鞣剂材料,以便达到更好的性能要求。复鞣剂使用和发展的材料是多方面的,从分子量较小的无机鞣剂,到分子量更大一些的合成单宁、植物鞣剂,以及大分子的合成聚合物等。按化学结构可分为有机类和无机类复鞣剂。而且利用皮革复鞣的材料,又以有机为主。近40年来,随着人们对皮革要求的不断提高,优质的复鞣剂更加引起了人们的重视。从而发现丙烯酸聚合物兼有树脂鞣剂和植物鞣剂的作用,不仅有非常好的填充效果,且不会使粒面变粗,还有耐光性。从1966年荷兰公布美国Rohm和Haas公司关于聚丙烯酸树脂复鞣剂的专利以来,聚丙烯酸树脂复鞣剂的合成及应用一直是皮化工作者的热点。本文主要介绍近年来丙烯酸类树脂鞣剂的发展,及其性能和结构特点。 1 丙烯酸复鞣剂的特征 1.1 丙烯酸复鞣剂组成丙烯酸的历史要追溯到20世纪初,Rohm和Haas公司的创立者之一OttoRohm博士被誉为丙烯酸之父。自从1901年,OttoRohm博士以题为”关于丙烯酸的共聚产品”xxxx后,聚合丙烯酸技术得到较大的发展。聚合丙烯酸的关键是单体的组成。丙烯酸的一般组成见表1。聚合物由不同的单体及以不同的比例聚合而成,分子量范围从3000到100000,中性大小分子量为5000 聚合物的一般组成:丙烯酸,甲基丙烯酸,醋酸乙烯酯,丙烯酸丁酯,甲基丙烯酸丁酯, 1.2 组成对性能的影响 丙烯酸类聚合物鞣剂是一类功能高分子,研究它的结构与性能的关系对于指导这类鞣剂的合成有重大的意义。其中鞣剂的分子量及其分布、骨架组成和聚合物类型是决定其特性的主要因素。聚合物的组成和分子量的大小对革填充性能有较大的影响。丙烯酸聚合物的填充能力在分子量允许范围内随分子量的增大而增强。大分子丙烯酸聚合物可以使填充率增加25%,而甲基丙烯酸聚合物或甲基丙烯酸与丙烯酸单体的聚合物对革的填充效果与分子量的大小无关。成革的柔软性随聚合丙烯酸pH的提高而增强,因为合适的pH使聚合物能与加脂剂中的某些物质结合而使革获得柔软性。分子量过大,革会变得更硬。使用中性分子和小分子制成的革比大分子制成的革柔软40%。聚合物的组成和分子量大小对革的负荷强度和崩裂强度也有影响。总的说来此类聚合物会使革的负荷强度和崩裂强度降低。聚合物会使革的强度减少10%到20%。由丙烯酸或甲基丙烯酸通过疏水作用聚合的丙烯酸树脂,因为疏水单体的不同也会使此聚合物有不同特征。聚合物的组成对防水性的影响很大,实验表明极好的革防水性能需要中性大小的分子和大分子的疏水单体。而分子量增加使革的动态防水性减弱,小分子和中性大小的分子可赋予革极好的动态防水性。聚合物含70%~80%的疏水单体时,革具有极好的吸水性,而随着总分子量的增大,吸水性变差。低分子量的聚合物会使革的吸水性更好。总之,运用不同比例的配比及合成方法得到的复鞣剂,分析所得革的各种性能发现成革有极大的差异。 2 应用因为丙烯酸类鞣剂有不同的特点,所以运用于不同的制革工序中。丙烯酸类聚合物鞣剂主要运用在预鞣、铬鞣与植物栲胶结合鞣等,可以达到很好的效果。 2.1 作为铬鞣助剂 因为丙烯酸和甲基丙烯酸独特的结构,聚合物分子侧链上含有大量羧基,与铬鞣革中的铬原子有较强的配合能力,因此铬鞣革对此聚合物有很强的亲和力。聚合环状物与铬形成络合物,接近理想的螯合结构,这就表明丙烯酸合成鞣剂非常容易与蓝坯革结合,有助于铬的消耗。今天铬鞣法鞣革的重点是减少流水里的铬含量,提高铬的利用率。在铬鞣过程快结束时加入丙烯酸合成鞣剂,可以促进铬的吸收。表2为丙烯酸作为铬鞣助剂的工艺。表3表明了丙烯酸合成鞣剂的加入对铬消耗的影响。很明显丙烯酸合成鞣剂的加入大大提高了铬的消耗量,当丙烯酸长链分子与铬配位在革内产生立体网状结构后,能赋予革丰满性、弹性,也可以使粒面紧实,使腹部等松散部位得到很好的填充,并且比萘合成鞣剂有更好的效果。 2.2 作为预鞣剂 丙烯酸合成鞣剂不但可以有效地作为复鞣剂使用,还可以与别的材料(植物栲胶等)结合作为预鞣剂使用。在铬鞣过程中作为预鞣剂加入可以使铬鞣效果较好。例如,加入10%的丙烯酸合成鞣剂和33%碱度的铬鞣剂加入浸酸牛犊皮中,可以避免剖层和削匀时厚度不均对成革的影响。图3表明浸酸皮鞣前和鞣后挤水后的不同指标。丙烯酸合成鞣剂提高革价值的原理是反应的连接点。因为在一般的铬鞣中,浸酸裸皮是扁平的,挤水后得革率通常不太大,大约是1.0到1.2。当在铬鞣前运用丙烯酸合成鞣剂,虽然它没有很好的鞣性,但可以增加坯革的厚度,在接下来的铬鞣中,革将变得更丰满。 2.3 与植物鞣剂结合鞣 植物鞣剂是最早使用的合成鞣剂,复鞣后,革的成型性好,易于磨革,有利于调节革的粒面状况。但植物鞣剂缺乏柔软性,并且难于吸附阴离子辅助剂,而丙烯酸复鞣剂恰好可以补偿植鞣革的缺陷。植物鞣剂与丙烯酸树脂结合复鞣不但没有改变铬鞣革的特征,而且丙烯酸和植物鞣剂都易生物降解,容易处理[7,8]。表5表明了植物鞣剂和丙烯酸鞣剂的{zj0}配比,最适合的用量以植物鞣剂的吸收、革的收缩温度和物理性能为基础。 植物鞣剂与丙烯酸鞣剂联合复鞣铬鞣坯革不仅可以使革产生更高的湿热稳定性,而且由此结合系统可得到更好的物理机械性能的成革。植物鞣剂与丙烯酸鞣剂可以1:10的比例进行配比复鞣,原因之一是植物鞣有更多的结合点,可以使纤维束有序结合。 2.4 在防水/耐水洗革中的应用 聚丙烯酸类树脂复鞣剂是由丙烯酸单体如丙烯酸、丙烯脂、丙烯酰胺等单体,经自由基均聚或共聚而得到的一类水溶性高分子,虽然可提高皮革的柔韧性和丰满度,但由于聚丙烯酸树脂的玻璃化温度较高,侧链阴离子较强,经其复鞣后的革显得硬、脆,易产生败色现象。为克服这种缺陷,人们在分子设计中除了保留一定羧基以外,有意识地引入长链的塑性单体,以增加高分子链的柔顺性,形成了两亲共聚物鞣剂。而润滑性丙烯酸树脂鞣剂,可使成革柔软、丰满,适于各类软革及耐水洗革、防水革的生产。该类聚合物中的亲水基团比一般丙烯酸类聚合物鞣剂少,羧基离解程度直接影响着鞣剂在水溶液中的分散稳定度,因此该类材料在使用、结合时需要高稳、高pH值。在水溶液中的稳定性好,才能渗透到革内,从而使革得到较好的防水效果,最终与金属离子固定,封闭羧基而产生防水性。 3 结论 皮革有很好的强度、弹性、 成型性 、透气性和特殊的手感,但也有缺陷,其中最主要的是各部位的厚度不均匀、易松面、透水性大,复鞣剂是xxxx革上述缺陷的最基本和有效的方法之一。从本世纪20、30年xx始,制革工作者就广泛研究合成聚合物处理皮革,以期改善xx革的一些缺陷,提高革的质量,象丙烯酸类聚合物复鞣剂因为其特殊的优点已经大量用于实际生产中。用丙烯酸类复鞣剂复鞣的革柔软、 丰满,有弹性 、粒面细致、 耐光以及良好的物理-机械性能和卫生性能。 |