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论述在皮革工业中纳米材料的实际运用

2020-01-08 422 上传者：管理员

摘要：近年来，随着经济和科技的发展，纳米材料的出现和发展备受关注，其应用也越来越广泛，文章以皮革行业为例，主要从皮革鞣制、皮革化工、清洁生产、鞋用材料、皮革鞣制剂、涂饰剂、加脂剂、功能助剂及酶制剂等方面系统叙述了纳米材料在皮革工业以及皮革化工材料方面的应用和研究。

关键词：
应用研究
改性胶原纤维
皮革工业
纳米材料
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1、在皮革鞣制中的应用

纳米技术在制革鞣制中的应用技术，可采用溶液插层法、插层聚合法、插层环化法、负载引发剂法制备系列聚合物基蒙脱土纳米复合鞣剂。多以蒙脱土、纳米氧化锌、纳米二氧化硅及纳米二氧化铬制备聚合物基纳米复合材料等为主。为加快纳米技术在制革胶原改性中的发展，首先，应着重对纳米材料和胶原纤维之间的复杂作用机制进行系列全面的研究，进而为纳米材料改性胶原纤维提供理论基础；其次，尽管纳米材料的合成和性能已经被广泛研究，但在制革加工中使用的数十种皮化材料与纳米复合材料及相关材料的配伍性研究较少，加强这一领域的研究，对改性胶原纤维的成功至关重要。另外，纳米材料的环境友好、绿色等性能和胶原蛋白生物降解性也需进一步的研究探讨^[1]。

2、在皮革加脂剂中的应用

将纳米材料引入加脂剂的研究可赋予皮革特殊的性能，如将纳米二氧化钛引入加脂剂可提高皮革的抗紫外线能力，把蒙脱土引入加脂剂中可有效提高其阻燃性能。进而开发填充、防水、丝光、防污等多功能加脂剂，以满足不断发展的制革工业对加脂剂的新需求。随着皮革及其制品向高性能、高品质、高附加值的方向发展，迫切要求开展为满足多种需求和功能加脂剂的研发工作，开发纳米蒙脱土、纳米二氧化钛加脂剂。以廉价的菜籽油为原料，将其与乙二胺进行部分酰胺化反应，适当降低碳链长度，同时引进-OH，然后通过丙烯酸引入-COOH，再加入亚硫酸氢钠对菜籽油进行亚硫酸化改性，制得改性菜籽油（MRO）加脂剂；通过超声波法将钠基蒙脱土引入改性菜籽油中。分别采用季铵盐、脂肪酸、鞣性离子、硅烷偶联剂对蒙脱土（MMT）进行改性，制备了季铵盐改性蒙脱土（季铵盐-MMT）、脂肪酸改性蒙脱土（脂肪酸-MMT）、鞣性离子改性蒙脱土（鞣性离子-MMT）、硅烷偶联剂改性蒙脱土（硅烷偶联剂-MMT）。进而将不同类型的改性蒙脱土分别通过原位法引入改性菜籽油加脂剂的合成中，制备成功满足各种用途的复合加脂剂^[2]。

3、在皮革涂饰剂中的应用

陈立军，方宏锋，张欣宇等[3]重点介绍了纳米SiO2在纳米复合涂饰剂、纳米鞣革、改性皮革着色剂以及提高皮革卫生性能等方面的应用。研究开发投资少、生产控制简单的纳米SiO2制备新方法，将会有效地提高纳米SiO2的性价比和扩大纳米的应用范围。宋旭梅，赵云鹏，周萍^[4]以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈为核单体，丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、交联剂为壳单体，采用种子聚合技术，制备“核———壳”结构的丙烯酸树脂乳液，并在壳层引入新型纳米级TiO2。重点就其制备方法、产品性能及结构表征方面进行了探索。结果表明，该纳米聚合物耐化学稳定性好，耐有机溶剂性能好。涂膜透明度很高、韧性强度比同类产品优良，而且具有很好的延伸性,并且涂层柔软。与皮革有很好的依附性，涂饰后基本上不改变皮革本身的手感，真皮感强。产品还具有杀菌、防霉、除臭、抗紫外线等功效。

4、在功能皮革中的应用

马建中等^[1]回顾了纳米材料的发展历程，从纳米材料在鞣剂、加脂剂、涂饰剂、酶制剂和制革废水处理5个方面的应用介绍了纳米材料与技术在皮革工业中的研究现状。对纳米材料在皮革工业中的应用前景进行了展望，指出了纳米材料与技术在皮革工业节能减排、皮革及其制品功能化等方面的应用前景。

5、在其他制革中的应用（清洁制革、废水处理、抗菌等）

范怀林，高龙，王全杰^[5]对纳米TiO2光催化与超亲水的机理进行了简要概述，论述了纳米TiO2在皮革工业的应用价值，如处理制革有机废水，提高皮革制品的抗菌性能、抗紫外线能力、自清洁能力等。随着纳米技术的发展，纳米材料在皮革工业中的应用越来越广泛。特别是纳米复合材料在鞣剂、涂饰剂等皮革化学品中的应用，提高了皮革制品的强度、韧性、抗腐蚀、抗老化等性能，具有广泛的应用前景。就目前纳米材料在皮革工业中的应用现状及发展趋势进行了综述，提出了纳米复合材料在鞣剂、助鞣剂、涂饰剂等皮革化学品和皮革抗菌、自清洁皮革以及制革污水处理等领域的应用前景^[6]。

6、在皮革酶制剂中的应用

酶主要应用于制革湿加工工序，在制革的准备阶段使用。能实现清洁制革的作用。制革酶制剂大多是水解酶类，能去除皮革中的纤维间质。应用于浸水、脱毛、脱脂、软化以及鞣制后的处理及染色酶处理等多个工序。将纳米材料引入制革酶制剂中，具有稳定酶活性以及利用纳米材料与皮革纤维作用提高皮革性能的双重功效。随着生物技术和纳米科技的发展，纳米材料与酶、酶与皮胶原纤维、纳米材料与皮胶原纤维之间的相互作用等研究将更为深入，也必将开拓酶在制革领域的新途径^[7]。

7、在鞋底材料中的应用

据中国皮革协会统计，我国鞋企已达3万余家，年产超过120亿双。将纳米材料用于鞋底材料的改性和功能化，有利于提高鞋材的性能和品质。当前，应用最广的当属聚合物/黏土纳米复合材料，在实心鞋底中采用纳米有机改性蒙脱土（OMMT）与EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂）-g-PU（聚氨酯）复合材料、EVA-g-PU/SBR(丁苯橡胶)复合材料；在发泡鞋底中采用纳米OMMT改性EVA复合发泡材料、纳米ATP（凹凸棒黏土）改性EVA复合材料。这种聚合物基纳米复合新型材料在鞋材中的应用，极大地提高了材料的机械强度、附着力、防腐性和耐候性，同时赋予材料耐沾污、自清洁、抗菌、防霉、疏水、防臭等特殊功能。用此优良材料制作皮鞋、运动鞋、休闲鞋等，真可谓“足下生辉”，也为人类的“第二心脏”—— —脚提供一个清洁舒适的良好空间^[7]。

8、结语

纳米材料由于特殊的尺寸效应、表面效应、量子效应、宏观量子隧道效应等，使得在光学、磁学、电学、热学等方面的性能与普通的无机材料相比非常优异。将纳米材料引入品皮革工业，将使皮革工业焕然一新。例如，纳米材料在原料皮及蓝湿革保存过程纳米杀菌剂防腐、多功能绿色纳米化学品、纳米材料在皮革及皮革制品功能化中的应用，纳米技术在皮革纤维结构研究中的应用等，其应用研究方兴未艾。当今，绿色、环保、清洁生产成为皮革产业绿色发展的主题,“五大发展理念”深入人心。科技工作者、工程技术人员已把目光聚焦在提高皮革化工生产及其产品的安全性及绿色化和高效化上，纳米材料在皮革化工生产及绿色制革工业中的应用是一门跨学科的新兴交叉学科,涉及很多领域,产生的新问题也必然不少，只有依靠科技创新才能驱动发展。如何更好地研究和制造纳米材料,探讨其机理、提高功能、扩大应用范围，并将其应用于皮革化工生产工艺及产品中去,无疑是科研工作者的一项长期而艰巨的工作，可谓任重而道远^[8]。

参考文献：

[1]马建忠,侯雪艳,吕斌,等.纳米材料与技术在皮革工业中的应用[J].中国皮革,2016.11,45(11):29-37

[2]吕斌.改性菜籽油/蒙脱土纳米复合加脂剂的合成及性能研究[D].2013.6,陕西科技大学:Ⅰ—Ⅲ

[3]陈立军,方宏锋,张欣宇,等.纳米SiO2的制备方法及其在皮革中的应用[J].中国皮革,2007.3,36(5):60-64

[4]宋旭梅,赵云鹏,周萍.纳米材料在皮革涂饰剂中的应用[J].皮革化工,2005.8,22(4):27—32

[5]范怀林,高龙,王全杰.纳米TiO2在皮革工业中的应用研究[J].皮革化工,2011.11,28(5):23-25

[6]李冉.纳米材料在皮革制造方面的应用[J].西部皮革2017:73

[7]马建中,鲍艳,高党鸽等.轻纺化学产品工程中的纳米复合材料—合成与应用[M].北京:化学工业出版社,2015.2:171-175;362-372

[8]鄂涛,马建中,鲍艳.纳米技术在制革中的应用[J].电子器件,2007.12,30(6):2019-2022

汪晓鹏.纳米材料在皮革工业中的应用[J].西部皮革,2019,41(17):57-58.