塑料
——記國家技術(shù)發(fā)明二等獎成果環(huán)保型皮革整飾化學(xué)品
2010年度國家科學(xué)技術(shù)獎上周在北京隆重揭曉。本年度獲得嘉獎的58個化學(xué)化工類項目，通過科技人員百折千回的自主創(chuàng)新與艱苦探索，有力推動了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。本版特開設(shè)“國家科技獎成果展示”欄目，推介重點獲獎成果。
皮革化學(xué)品可以全方位提升皮革質(zhì)量，但隨之而來的環(huán)境污染卻成為皮革工業(yè)發(fā)展的一塊“心病”。在盡可能不帶來環(huán)境污染的前提下，將牛、豬、羊等動物皮加工成美觀耐用的皮革成為科技工作者多年追求的夢想。陜西科技大學(xué)獨立開發(fā)的環(huán)保增強增韌型皮革鞣制整飾化學(xué)品關(guān)鍵制備技術(shù)減少了皮革加工過程中鉻鞣劑、涂飾劑及加脂劑帶來的環(huán)境污染，為皮革清潔生產(chǎn)“圓夢”。該項目也由此獲得2010年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎。
該項目第一完成人是陜西科技大學(xué)副校長馬建中教授，他曾在美國農(nóng)業(yè)部東部地區(qū)皮革研究中心進(jìn)行科研學(xué)習(xí)，2000年回國后就開始了相關(guān)技術(shù)的研究。那時候，納米技術(shù)正大行其道，馬建中教授他們很快就確定了將納米技術(shù)引入皮革化學(xué)品生產(chǎn)的主體思路，開始開發(fā)環(huán)保增強增韌型皮革鞣制整飾化學(xué)品。經(jīng)過近十年的努力，課題組終有了收獲，取得的三項研究成果均達(dá)到國際領(lǐng)先水平，開發(fā)的環(huán)保增強增韌型皮革鞣制整飾化學(xué)品減少了皮革鉻鞣劑、溶劑型或乳液型涂飾劑及常規(guī)磷酸酯類加脂劑等所帶來的環(huán)境污染問題。
馬建中告訴記者，鞣制是將生皮加工成革的質(zhì)變過程，其中所用的關(guān)鍵助劑就是鞣劑。動物皮毛中含有的蛋白質(zhì)如果不經(jīng)處理，很容易就會腐爛變質(zhì)，通過鞣劑處理可提升皮革強度，使皮革具有耐酶、耐化學(xué)品等特性。目前全球90%以上的企業(yè)都采用含鉻鞣劑，這帶來了兩方面的問題，一是我國鉻資源非常緊缺，90％以上依靠進(jìn)口；二是鉻污染嚴(yán)重，含鉻鞣劑雖然能賦予皮革良好的耐濕熱穩(wěn)定性，但常規(guī)鉻鞣法的鉻利用率僅為65％～75％，大量未被吸收的鉻直接排放到環(huán)境中。制革企業(yè)污水中的含鉻量約為60～140毫克/升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于各國工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的最高限量0.2～5毫克/升。在光照等條件下，還存在生成劇毒六價鉻的潛在危險，并可能通過食物鏈危及人類健康。這些引起國際社會的廣泛關(guān)注，采用無鉻鞣劑已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。
針對上述問題，馬建中課題組創(chuàng)新性地采用原位插層聚合法、負(fù)載引發(fā)劑法、二烯丙基二烷基季銨鹽在蒙脫土中插層環(huán)化聚合，制備了聚合物基層狀粘土納米復(fù)合材料。將其用于皮革鞣制后的實驗結(jié)果表明，納米復(fù)合材料可減少75%鉻粉用量，且鞣制后廢液中的鉻含量下降2/3，并可提高皮革的強度和韌性。專家稱，這一成果對減少鉻鞣劑用量，促進(jìn)制革行業(yè)的環(huán)境保護(hù)及提高膠原纖維利用率具有積極貢獻(xiàn)。
環(huán)保型涂飾劑是該項目的另一個重大發(fā)明。馬建中表示，皮包、皮沙發(fā)等皮制品表面的最后一道工序是涂飾，該工序相當(dāng)于在皮革表面形成了一層納米或者微米級的薄膜，可保護(hù)皮革不易劃破、防水、耐溶劑、耐日曬，但大量使用聚丙烯酸酯類涂飾劑涂飾后的皮革耐候性和耐化學(xué)品性相對較差。看準(zhǔn)這一缺陷，該項目采用常規(guī)乳液聚合法和無皂乳液聚合法分別制備了丙烯酸樹脂/二氧化硅納米復(fù)合涂飾劑，由于納米材料具有自潔、疏水、疏油等特性，避免了有機溶劑和小分子表面活性劑的污染。采用這種復(fù)合涂飾劑涂飾后的皮革具有良好的耐水性、耐溶劑性和紫外屏蔽能力，同時皮革的強度和韌性也大大提高。而且這種涂飾劑還可應(yīng)用于紡織行業(yè)。
加脂劑的作用是提升皮革的柔韌性和強度，通常采用五氧化二磷直接投料法制備加脂劑，這既造成磷資源的浪費也帶來環(huán)境污染。為解決這一問題，馬建中帶領(lǐng)課題組以天然油脂及其衍生物為原料，五氧化二磷為磷酸化劑，創(chuàng)新性地采用無毒溶劑對五氧化二磷進(jìn)行分散的“緩釋”技術(shù)合成了磷酸酯類皮革加脂劑。該劑用于皮革加脂后，皮革豐滿、柔軟，邊腹部填充較好，且皮革的強度和韌性均有較大提高，生物降解性良好。
該項目開發(fā)的產(chǎn)品在淄博大桓九寶恩制革有限公司、海寧上元皮革有限責(zé)任公司、浙江中輝皮草有限公司、河北東明牛皮制革有限公司等多家企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用試驗，結(jié)果表明其性能優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品，可替代國外同類產(chǎn)品。目前該項目已申請國家發(fā)明專利13項，其中授權(quán)5項，研究成果還榮獲中國輕工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)發(fā)明一等獎、陜西省科學(xué)技術(shù)一等獎。
2010年度國家科學(xué)技術(shù)獎上周在北京隆重揭曉。本年度獲得嘉獎的58個化學(xué)化工類項目，通過科技人員百折千回的自主創(chuàng)新與艱苦探索，有力推動了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。本版特開設(shè)“國家科技獎成果展示”欄目，推介重點獲獎成果。
皮革化學(xué)品可以全方位提升皮革質(zhì)量，但隨之而來的環(huán)境污染卻成為皮革工業(yè)發(fā)展的一塊“心病”。在盡可能不帶來環(huán)境污染的前提下，將牛、豬、羊等動物皮加工成美觀耐用的皮革成為科技工作者多年追求的夢想。陜西科技大學(xué)獨立開發(fā)的環(huán)保增強增韌型皮革鞣制整飾化學(xué)品關(guān)鍵制備技術(shù)減少了皮革加工過程中鉻鞣劑、涂飾劑及加脂劑帶來的環(huán)境污染，為皮革清潔生產(chǎn)“圓夢”。該項目也由此獲得2010年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎。
該項目第一完成人是陜西科技大學(xué)副校長馬建中教授，他曾在美國農(nóng)業(yè)部東部地區(qū)皮革研究中心進(jìn)行科研學(xué)習(xí)，2000年回國后就開始了相關(guān)技術(shù)的研究。那時候，納米技術(shù)正大行其道，馬建中教授他們很快就確定了將納米技術(shù)引入皮革化學(xué)品生產(chǎn)的主體思路，開始開發(fā)環(huán)保增強增韌型皮革鞣制整飾化學(xué)品。經(jīng)過近十年的努力，課題組終有了收獲，取得的三項研究成果均達(dá)到國際領(lǐng)先水平，開發(fā)的環(huán)保增強增韌型皮革鞣制整飾化學(xué)品減少了皮革鉻鞣劑、溶劑型或乳液型涂飾劑及常規(guī)磷酸酯類加脂劑等所帶來的環(huán)境污染問題。
馬建中告訴記者，鞣制是將生皮加工成革的質(zhì)變過程，其中所用的關(guān)鍵助劑就是鞣劑。動物皮毛中含有的蛋白質(zhì)如果不經(jīng)處理，很容易就會腐爛變質(zhì)，通過鞣劑處理可提升皮革強度，使皮革具有耐酶、耐化學(xué)品等特性。目前全球90%以上的企業(yè)都采用含鉻鞣劑，這帶來了兩方面的問題，一是我國鉻資源非常緊缺，90％以上依靠進(jìn)口；二是鉻污染嚴(yán)重，含鉻鞣劑雖然能賦予皮革良好的耐濕熱穩(wěn)定性，但常規(guī)鉻鞣法的鉻利用率僅為65％～75％，大量未被吸收的鉻直接排放到環(huán)境中。制革企業(yè)污水中的含鉻量約為60～140毫克/升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于各國工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的最高限量0.2～5毫克/升。在光照等條件下，還存在生成劇毒六價鉻的潛在危險，并可能通過食物鏈危及人類健康。這些引起國際社會的廣泛關(guān)注，采用無鉻鞣劑已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。
針對上述問題，馬建中課題組創(chuàng)新性地采用原位插層聚合法、負(fù)載引發(fā)劑法、二烯丙基二烷基季銨鹽在蒙脫土中插層環(huán)化聚合，制備了聚合物基層狀粘土納米復(fù)合材料。將其用于皮革鞣制后的實驗結(jié)果表明，納米復(fù)合材料可減少75%鉻粉用量，且鞣制后廢液中的鉻含量下降2/3，并可提高皮革的強度和韌性。專家稱，這一成果對減少鉻鞣劑用量，促進(jìn)制革行業(yè)的環(huán)境保護(hù)及提高膠原纖維利用率具有積極貢獻(xiàn)。
環(huán)保型涂飾劑是該項目的另一個重大發(fā)明。馬建中表示，皮包、皮沙發(fā)等皮制品表面的最后一道工序是涂飾，該工序相當(dāng)于在皮革表面形成了一層納米或者微米級的薄膜，可保護(hù)皮革不易劃破、防水、耐溶劑、耐日曬，但大量使用聚丙烯酸酯類涂飾劑涂飾后的皮革耐候性和耐化學(xué)品性相對較差。看準(zhǔn)這一缺陷，該項目采用常規(guī)乳液聚合法和無皂乳液聚合法分別制備了丙烯酸樹脂/二氧化硅納米復(fù)合涂飾劑，由于納米材料具有自潔、疏水、疏油等特性，避免了有機溶劑和小分子表面活性劑的污染。采用這種復(fù)合涂飾劑涂飾后的皮革具有良好的耐水性、耐溶劑性和紫外屏蔽能力，同時皮革的強度和韌性也大大提高。而且這種涂飾劑還可應(yīng)用于紡織行業(yè)。
加脂劑的作用是提升皮革的柔韌性和強度，通常采用五氧化二磷直接投料法制備加脂劑，這既造成磷資源的浪費也帶來環(huán)境污染。為解決這一問題，馬建中帶領(lǐng)課題組以天然油脂及其衍生物為原料，五氧化二磷為磷酸化劑，創(chuàng)新性地采用無毒溶劑對五氧化二磷進(jìn)行分散的“緩釋”技術(shù)合成了磷酸酯類皮革加脂劑。該劑用于皮革加脂后，皮革豐滿、柔軟，邊腹部填充較好，且皮革的強度和韌性均有較大提高，生物降解性良好。
該項目開發(fā)的產(chǎn)品在淄博大桓九寶恩制革有限公司、海寧上元皮革有限責(zé)任公司、浙江中輝皮草有限公司、河北東明牛皮制革有限公司等多家企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用試驗，結(jié)果表明其性能優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品，可替代國外同類產(chǎn)品。目前該項目已申請國家發(fā)明專利13項，其中授權(quán)5項，研究成果還榮獲中國輕工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)發(fā)明一等獎、陜西省科學(xué)技術(shù)一等獎。
注：本網(wǎng)轉(zhuǎn)載內(nèi)容均注明出處，轉(zhuǎn)載是出于傳遞更多信息之目的，并不意味著贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性。
（苒兒）