鞣制清洁生产技术
1.铬鞣清洁生产技术
由于铬鞣的收缩温度高,综合性能好,因而在鞣制中占主导地位。铬在地壳中的储量仅为0.018%,属于储量较为不丰富的金属元素,我国铬矿资源更是匮乏,属于短缺资源。铬鞣剂用量大,利用率低:常规铬鞣工艺中有30%~40%的铬鞣剂未被充分利用。铬鞣剂在制造过程中会产生铬污染,铬鞣革的后期处理中,都可能产生六价铬,而六价铬的毒性比三价铬的毒性要大100倍,是世界卫生组织首批确认的致癌物质之一。目前,铬鞣的清洁化主要包括:
(1)少铬鞣。通过在铬鞣体系中引入其他材料与铬鞣剂产生协同效应,从而降低铬的用量。
(2)促进铬的吸收。该方法包括:通过预鞣增加羧基、高浓度无浴鞣法、高pH鞣法、超临界流体铬鞣、超声波辅助、加入帮助铬鞣剂吸收的助剂等。
(3)铬鞣液循环,废铬回收利用。铬污染包括:进入废水中的铬,铬鞣革剖层、削匀、修边、磨革等工序产生的固废;含铬污泥;铬鞣成品废弃后的污染。但以上的技术都无法从根本上消除铬污染。由于毛皮产品对收缩温度的要求一般都不高:狐狸毛皮QB/T 2923—2007收缩温度要求≥55℃、羊毛皮QB/T 1280—2007收缩温要求≥75℃、羊剪绒毛皮QB/T 1286—2007收缩温要求≥75℃、兔毛皮QB/T 1284—2007收缩温要求≥70℃、毛革QB/T 2536—2007收缩温度要求≥80℃、毛革QB/T 2536—2007收缩温要求≥80℃。因此完全可以采取非铬鞣达到以上要求,从而在毛皮生产中摒弃铬鞣,彻底消除毛皮行业的铬污染。
2.无铬金属鞣
非铬金属鞣剂单独鞣革性能虽逊于铬鞣剂,但可以避免铬污染。铝鞣是古老的鞣法之一,比铬鞣的历史长得多。铝盐价格低廉,容易获得,鞣皮操作简单。铝鞣毛皮颜色纯白、柔软、伸长率高。但铝盐与胶原纤维的结合不牢,稳定性能差,抗湿热性差,鞣革皮板不耐水洗(水洗后会脱鞣,干后皮板变硬)。市面上的商品铝鞣剂有硫酸铝、硫酸铝钾、蒙囿或非蒙囿的碱式氯化铝以及三甲酸铝等。Vasil Kovac Dr. H. Francke对比了三甲酸铝和明矾鞣制毛皮的优缺点,三甲酸铝鞣制毛皮在面积得革率、单位面积重量、紧实性以及耐老化性等方面,均优于明矾鞣制,但收缩温度不高。兄弟科技公司生产ALB铝鞣剂,是阳离子高碱度铝盐,能够与胶原纤维产生良好结合而具有鞣性,可用于制造铝鞣柔软毛皮。为了克服铝鞣的缺点,铝鞣剂往往与其他鞣剂一起进行结合鞣。田龙宾等采用醛—铝—锆结合鞣鞣制银星竹鼠皮,成品毛被松散、灵活、有光泽,不掉毛,皮板柔软丰满,延伸性好,无异味,无油腻感,成革收缩温度80℃以上。此外,植—铝结合鞣成革收缩温度可达到95~120℃,已成功应用于制革,值得毛皮借鉴。
3.醛鞣
醛基化学反应活性很高,能与胶原上的氨基、肽链反应,具有鞣制效应。甲醛、乙醛、戊二醛、丙烯醛、2-丁烯醛、乙二醛、丙酮醛、一醇双醛、二甘醇双醛等,都可以用于鞣革。目前认为:甲醛、丙烯醛及含有2~5个碳原子的二醛具有良好的鞣性;戊二醛与丙烯醛鞣制性能最优,其次为甲醛、乙二醛、丁二醛,而丙二醛、己二醛鞣性较差。丙烯醛易挥发、刺激性强、性质不稳定、毒性大、实用性差。甲醛、戊二醛及其衍生物等作为预鞣或复鞣剂应用较广。而近年来发展起来的氧化多(寡)糖鞣剂,也展现出良好的应用前景。
(1)甲醛鞣。甲醛鞣革法是最古老的鞣法之一。甲醛鞣性最强,有凝固蛋白质的作用,常用作杀菌剂和防腐剂,也是良好的消毒剂和固定剂。但甲醛常温下是气体,气味难闻,甲醛溶液也具有强烈的刺激性气味。甲醛鞣制毛皮可保持毛被天然颜色,耐光性好,与胶原的共价键结合使其鞣革具有耐水洗、耐汗、耐碱、耐溶剂、耐氧化剂和还原剂的性能,收缩温度高,成革质量轻,毛的强度增加。但甲醛鞣革皮板会降低染料的结合牢度,革身扁薄,不耐陈化,容易变脆。甲醛是具有较高毒性的物质,在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位,已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质,是公认的变态反应源,也是潜在的强致突变物之一。国家毛皮相关标准要求:婴幼儿用品游离甲醛含量≤20mg/kg,直接接触皮肤的产品≤75mg/kg,非直接接触皮肤的产品≤30mg/kg。甲醛鞣毛皮游离甲醛含量可高达100~600mg/kg,远超国家标准。甲醛在皮革中的存在方式包括:游离的、毛细管吸附的、可逆和不可逆键合的甲醛分子。由于皮革的多孔性和甲醛与胶原氨基间结合可逆性,会导致甲醛鞣革在使用过程中连续缓慢释放,危害身体健康。
甲醛捕捉剂又称为甲醛消除剂、甲醛消纳剂或甲醛结合剂,它是一种能在一定条件下与甲醛发生化学反应的有机或无机化合物。常见的如酰胺类、酚肼类、有机胺类、无机铵盐类等。这些物质能与甲醛以化学键的形式结合,生成另一种稳定的化合物,从而减少甲醛释放量。目前皮革用甲醛捕捉剂主要有:
①能氧化甲醛使之分子结构破坏的物质。如具有强氧化性的无机物二氧化锰可选择性地催化氧化皮革中的游离甲醛,将其氧化成甲酸。此外,亚硫酸氢钠、过氧化氢、过硼酸钠、次氯酸钠等也具有类似的功能。
②氨或含氨基的物质。尿素可与甲醛生成羟甲基脲,是主要的有机捕捉剂之一,但过量的尿素会导致成革理化性能下降。含有氨类的物质如三聚氰胺、乙二胺、二甲基乙酰胺等亦可用作捕捉剂。而小分子的氨基化合物易迁移,且可能有毒,不利于适应长期缓慢释放的甲醛的捕捉。因此,结构上含有大量氨基的聚合物捕捉剂成为研究的热点。周永香等将丙烯酰胺与苯乙烯进行无皂乳液聚合得到了丙烯酰胺—苯乙烯二元共聚物,再将酰胺经Hoffman降解为伯氨基,得到了含有多个氨基的线型共聚物,该共聚物对毛皮中游离甲醛的捕捉率为30%,同时兼具复鞣填充和助染性能。超支化聚合物具有近球型结构、低黏度、良好的溶解性、多官能度等优良性能,被应用于皮革甲醛捕捉剂的合成。强西怀等用二乙胺和丙烯酸甲酯以发散法合成了外围为4个和8个氨基的两代聚酰胺胺型树枝状化合物,该捕获剂用量为2%时,可将革样中的游离甲醛含量减少50%以上,而且在后续染色加油处理中,可改善坯革对染料和加脂剂的吸收性能。王亚平等用二乙烯三胺和丁二酸酐在四氢呋喃为溶剂和低温下合成了结构中含一个羧基、两个氨基的AB2型单体,再以逐步滴加AB2型单体的方式熔融聚合得到端氨基超支化聚合物,当捕获剂加入量为皮质量的4.0%时,配合水洗,最终可将皮革中的甲醛含量由约560mg/kg降低至280mg/kg,且对皮革具有良好的助染效果。
③硫化物、酚类、醇类捕捉剂。硫化物(如硫酸铵)、酚类物质(如苯酚、间二苯酚、壬基酚)、醇类(如聚乙烯醇)也可作用捕捉剂,但硫化物、酚类本身对环境有污染,限制了其使用。
④天然甲醛捕捉剂。天然产物(如单宁、芦荟、淀粉、酪素等)经加工处理后对甲醛也有较高的去除能力。缩合类(如落叶松、坚木、杨梅等)和水解类栲胶(如栗木),由于本身可用于皮革的鞣制与填充,因而是较好的天然甲醛捕捉剂。壳聚糖分子结构中含有大量的氨基和酰氨基,同时兼具良好的生物相容性和可降解性,也是较高档的甲醛捕捉剂。
甲醛捕捉剂使用方法为:
①在水场中将捕捉剂加入到处理液中,借助机械作用,使捕捉剂能够深透均匀地分布在皮革中,操作方便,捕捉效果好。
②在皮革涂饰时将捕捉剂添加到涂层中,形成甲醛捕捉涂层。但只能在单面形成捕捉层,效果一般,适合于甲醛含量低的干燥坯革,属于预防性捕捉。
③将捕捉剂溶解在水溶液中,采用喷洒的方法施加于皮革正面与背面。但捕捉剂难以完全渗透到皮革中,效果一般,适合于甲醛含量较低,已干燥的坯革或成品革。
④熏蒸。将甲醛超标的皮革放入密闭的空间内,用挥发性的捕捉剂(如氨水)进行熏蒸,以降低甲醛含量,适合于甲醛含量很高且已涂饰的毛皮产品。由于氨水碱性较强,对皮革的性能可能产生不良影响。
在皮革加工过程中,由于使用环境的影响,许多有机皮化材料都可能释放出甲醛,因而,甲醛捕捉剂的研究和应用具有十分重要的意义。将甲醛捕捉功能与皮革加工中需要的功能(如复鞣、填充、加脂、染色等)相结合,从而制备出多功能的捕捉剂,将成为甲醛捕捉剂的主要研究方向。捕捉剂的添加,适合于在水场中进行,在完成相应加工工序的同时,将捕捉剂施加到处理液中,从而赋予皮革以均匀、稳定和长久的甲醛捕捉功能,更好地保护消费者的身体健康。尽管部分人认为,短期内甲醛鞣不可能完全被替代。但随着科技的发展,已有许多材料可以代替甲醛,甲醛鞣终将退出历史舞台。
(2)戊二醛与改性戊二醛鞣。戊二醛是有五个碳链长的双端基醛,符合鞣剂必备的两个基本条件:一定的链长和两个或两个以上活性基团。戊二醛与胶原交联性能好,结合量多,结合较牢固,且能保持蛋白原有的构型,长期被应用于皮革的主鞣和复鞣中。戊二醛鞣革,成革耐汗、耐水洗、耐碱,鞣性优于甲醛,鞣液不会自聚,不会造成粒面树脂化而发硬发脆,收缩温度较高(80~85℃),在保证柔软的前提下,增加了成革的丰满性、染色均匀性。戊二醛的最大缺点是它鞣制的毛皮,皮板和毛被都发黄,推测可能是由不饱和的醛及聚合物引起的。对于需要保留毛被天然颜色(如纯白色)的动物皮加工来说,这是致命的缺陷。为了克服戊二醛鞣革容易变黄的缺点,人们制备出了改性戊二醛。常见的有甲醛改性戊二醛、氨基树脂改性戊二醛和丙烯酸树脂改性戊二醛。改性戊二醛鞣革具有以下特点:成革色泽洁白,制品不发黄,适合于浅色、白色革和毛皮;水溶性好,性质稳定,不聚合,不易氧化,耐贮存;挥发性小,无明显刺激性气味;继承了戊二醛的所有优点,应用工艺条件和成革质量与戊二醛相同。其鞣制的一般工艺为:在弱酸性pH条件下进行,温度30~38℃,浓度4~6g/L。范浩军用含α氢的有机酸和甲醛等作改性剂,对戊二醛进行改性得到了醛酸鞣剂,该鞣剂用于革坯的复鞣,使成革既保留了原戊二醛鞣革轻、软、飘的特点,又使成革更加紧实丰满,具有更高的机械强度。新型醛酸鞣剂具有明显的固定栲胶,增进铬的吸收和交联作用,成革身骨柔软、粒面较细腻,并有良好的耐洗、耐汗性。谢昌志等利用甲醛与戊二醛的α活性氢原子进行羟醛缩合反应,得到羟甲基衍生物再与甲醛进行交叉——卡尼罗反应,最终得到以多羟甲基化合物为主的有机戊二醛改性鞣剂。该产品具有易溶于水、稳定、刺激性小、挥发性极小的特点,使用的pH范围宽,鞣制效果好,增厚明显,能有效地减小部位差,并赋予成革粒面平细、柔软、丰满、耐汗、耐水洗的特点。用于毛皮鞣制,可使毛皮皮板洁白、柔软,毛色纯正、松散,具有耐汗、耐热、耐皂洗的优良性能,并能大大地降低成裘中所含的甲醛量。贾长春等以甲醛、改性剂与戊二醛反应,制备出无刺激改性戊二醛CT。其鞣制方法为:取浸酸羊皮100份与浸酸液200份,投入转鼓中转动5min,加入CT鞣剂25份,转动2h,然后用碳酸氢钠调节pH至7.5~8.0。发现CT的鞣制性能优异,成革洁白,身骨丰满柔软,毛皮的毛被蓬松滑爽,色泽美观。在改性戊二醛的制备过程中,部分产品会用到甲醛,需要尽量使其反应完全,基本消除甲醛的残留。总之改性戊二醛作为戊二醛的升级产品,克服了戊二醛鞣革发黄的缺点,价格便宜,因而在毛皮中具有明显优势,是较好的甲醛替代品,克服了甲醛的污染和危害。
(3)氧化多(寡)糖。糖是一类多元醇的醛衍生物或酮衍生物,或者称为多羟醛或多羟酮的聚合物。它是自然界最丰富的有机物质,地球上一半以上的有机碳都贮在淀粉和纤维素中,此外,在动物、植物和微生物中还存在结构更为复杂的少量其他糖类。糖经过氧化,会产生醛基、羧基等化学活性基团,可以用于皮革的鞣制。其中高碘酸钠可氧化同碳二醇、邻多元醇、α-羟基酸、α-氨基酮、1-氨基-2-羟基化合物,使碳碳键断裂,生成相应的羰基化合物醛酮。该反应可定量进行,每断裂一个碳碳键,消耗1分子过碘酸。因此,该氧化被称为具有“选择性”的氧化,将其应用于糖的氧化,可用于制备出含有多个醛基的氧化多糖。
①氧化淀粉。淀粉在自然界中分布很广,全世界年产量达到5000亿吨左右,它是绿色植物进行光合作用的最终产物。它具有价廉易得、可再生、可生物降解、污染小等特点。双醛淀粉是经高碘酸钠氧后的产物,脱水葡萄糖单位的C2—C3断裂,两个羟基被氧化成醛基生成双醛淀粉。该醛基很少以游离醛的形式存在,主要是与C6伯醇羟基化合物形成半缩醛结构,与水分子结合成环形结构以及水化结构。这种半醛醇和半缩醛键很不稳定,易于断裂使醛基游离出来,游离出的醛基具有很高的化学活性,能够与胶原上的氨基、亚氨基等发生反应,形成交联。用双醛淀粉鞣制,可大大缩短鞣制时间,使皮革具有革色浅淡、柔软和耐水洗等优点。E.M.Filachone等研究了双醛淀粉的鞣性,认为氧化度为96%的双醛淀粉在pH为10时鞣制,加油后可得到较为满意的皮革。Nayudamma等认为,双醛淀粉的鞣制机理是双醛淀粉与碱性基团(主要是氨基)和酰氨基作用产生交联。魏世林采用双醛淀粉制作白湿皮,液比1.0,温度25℃,pH 8,双醛淀粉用量3%,鞣制时间3h,制成的白湿皮丰满,增厚明显,收缩温度达到78℃。易杰等通过氧化淀粉与金属盐结合作用胶原纤维,产物的DSC曲线主峰值在80℃以上,能够提高胶原纤维的热稳定性。淀粉是一种性能良好的填充剂,但容易发霉,经过适当改性,提高其稳定性后,可用于皮革的填充,所得成革柔软,丰满。
②氧化纤维素。纤维素是构成植物细胞壁和支撑组织的重要成分,是地球上最古老、含量最丰富的天然有机物,也是自然界中用之不竭的可再生资源。双醛纤维素(DAC)是一种氧化纤维素衍生物,因其在力学性能、生物相容性及生物可降解性方面的优越性,且其对环境友好和无毒等,已在许多领域得到广泛的应用。双醛纤维素与双醛淀粉很相似,由1,4-键形成的双醛的数量,依聚合度的不同,介于1000~2000之间。有研究表明,采用双醛纤维素鞣制,在pH为10或8时,鞣制6h,收缩温度可达到最大值。而pH为5.5时,则需要7天。氧化度由98%降至45%,不影响成革质量,其聚合度对皮革的制品质量无意义,其鞣制过程与乙二醛十分类似。石磊等采用高压蒸汽水解双醛纤维素并得到低分子齐聚物片段,交联胶原纤维,可使其湿热稳定性升高20℃,提高胶原的变性温度(TD)以及相变活化能(Ea)和焓变(ΔH),说明胶原分子间产生了共价交联作用,交联后的胶原抗水解性可到达93%。用醛基含量分别为40%、80%、90%、120%的DAC鞣革结果发现皮革增厚,粒面紧实,手感丰满。DAC的醛基含量越高,鞣制作用越强。但是DAC溶解、分散性不好,不利于渗透和结合,鞣制后废液中DAC残留较多。胡良豪等采用改性纤维素鞣制绵羊酸皮,最佳鞣制条件为:DAC用量25%,温度30℃,鞣制初始pH 4.5,终点pH 7,鞣制总时间10h。成革Ts提高20.8℃,坯革色浅淡,粒面平细,具有较好的柔软度和丰满度。
③其他氧化糖。同样的原理已应用于天然多糖和寡糖的氧化,并制备出相应的氧化糖,用于鞣制。胡杨等分别采用20%用量,氧化度为25%、45%和65%的氧化海藻酸钠(ADA),在pH为7.4的PBS中交联脱细胞猪真皮基质,室温(21±1)℃下反应48h,其交联指数分别为63.4%、91.5%和93.2%,交联材料的耐酶解性能十分接近戊二醛交联的材料。陈一宁等采用氧化低聚异麦芽糖(IMODA)交联脱细胞猪真皮基质(pADM),交联材料的收缩温度随IMODA的用量、反应温度、反应时间的增加而先增大后趋于稳定,随pH的增加而先增大后减小。交联最优条件为,反应温度37℃、用量16%、反应时间18h、pH为9.4,收缩温度达到81℃。随用量增大,交联材料改性指数增大,力学性能提高。陈一宁等采用氧化壳寡糖(OCOS)交联脱细胞猪真皮基质,最值交联条件为:温度37℃,pH为8.4,用量4%,收缩温度可以达到78℃。其他氧化糖如氧化透明质酸、氧化肝素等鞣性与之接近。这些氧化糖鞣制得到的材料收缩温度较高,生物相容性非常好,浸细胞毒性为0~1级,对人体没有危害。采用其他价廉易得的多糖进行类似的氧化,有望制备出适合工业生产的新型绿色鞣剂。
糖类来自于天然产物,价廉易得,可生物降解,经氧化后赋予其优良化学交联性,可以用于制革和毛皮的鞣制。天然多糖类属于天然高分子,相对分子质量很大,水溶解性较差,直接鞣制,往往不易分散,渗透困难,容易产生表面结合,鞣制效果不佳。通过酶、氧化、碱、热或联合作用对其进行降解,可制得相对分子质量适合鞣制的降解产物。寡糖是分子中含有2~20个糖单元的聚糖,水溶性好,相对分子质量较低,渗透性好,适合用作鞣剂(如氧化壳寡糖表现出良好的水溶性和鞣制性能)。高碘酸钠法氧化选择性高,但价格昂贵。普通氧化降解法(如双氧水法),虽然选择性差,但价格便宜,既可以降低相对分子质量,又可以起到氧化的作用,得到的醛基或羧基混合物,具有鞣制与复鞣的功效。控制合适的条件,有望得到理想的鞣制或复鞣剂。氧化糖主要与醛基与氨基反应,生成的产物,会带上淡黄色,对于天然毛皮鞣制较为不利,需要进一步优化鞣剂结构和氧化度,制得适合于毛皮鞣制的产品。
4.油鞣
油鞣是一种古老的鞣法。传统油鞣采用高度不饱和(碘值140~160)脂肪酸(如鱼油),在湿热和催化剂存在的条件下进行氧化,产生具有化学反应活性的油脂,活性油脂与胶原作用,产生鞣制效应。油鞣革非常柔软丰满,皮板孔隙率大、密度小,可塑性、透气性和延伸性均相当好,能够耐水洗和皂洗,干后不变性,适合于珍贵毛皮的鞣制。油鞣的缺点是耗油量大,投入较大,鞣制周期长,收缩温度不高,毛被清洗困难,木屑耗量大,油脂氧化还会使毛被染上橙色,因此适用于毛被硬度低并准备鞣后染色的各类毛皮。传统油鞣法的核心是油脂的氧化,在鱼油渗入皮内后,将皮挂晾于一定温度和湿度的室内,从低温到高温逐渐升温氧化。为了提高氧化效率,在氧化时加入Cu2+、Fe3+、Mn7+、Co2+、Ni2+等金离子的亚油酸盐、松香酸盐或环烷酸盐作为催化剂,缩短氧化时间。挂晾方式均匀性差,厂房占用面积大,劳动力消耗大,周期长(需要10~12天)。采用热风转鼓法,从轴孔鼓入40℃的热空气,连续转动,总鞣制时间缩短至12~16h。与挂晾法相比,减少了鱼油的用量,鞣制时间大幅度缩短,降低了劳动强度,有利于连续化生产。室内转笼法的涂油和氧化过程都是在氧化室内的鼠笼式转鼓中完成的,通过室内鼓上方的喷油装置将鱼油喷到笼中的皮上,靠鼠笼的转动实现皮对油的均匀吸收,其温度通过换热器来调,相对湿度通过向空气中喷入水蒸气来调节。其鞣制效果均匀,成革强度提高60%~80%,氧化时间缩短到9h,成革颜色鲜艳,手感柔软、丰满。采用强氧化剂氧化可以克服空气氧化速度慢的缺点,常用的氧化剂有高锰酸钾、重铬酸盐和臭氧。相对而言,臭氧法比较安全有效。通过连接臭氧发生器,以10L/min的速度向转鼓中连续鼓入臭氧1h,用量为皮重量的0.8%~1.0%。该法鞣革质量稳定,吸水性良好。对毛皮而言,强氧化剂可能会对毛被质量产生不利影响。通过改进油脂来进行油鞣,是比较安全有效的方法,最常用的是烷基磺酰氯,其分子结构中具有化学活性的酰氯基,可以与胶原上的氨基结合,对皮产生油鞣作用。磺酰氯鞣制出的革,性质与油鞣革相似,成革丰满、柔软、色白、易染色、耐水洗,吸水性极强。但由于它与胶原往往是单点结合,因而收缩温度不高(51℃)。现在的油鞣方法将鞣制与赋予柔软性分开,趋于结合鞣:先采用其他鞣法交联,赋予湿热稳定性,提高皮革的收缩温度;然后采用油鞣法赋予柔软性(生油加脂),由于生皮已鞣制成革,因而可以直接在较高的温度下进行油脂的氧化,从而大大缩短油鞣时间,节省油脂用量。醛—油结合鞣是比较成熟的油鞣方法,它采用戊二醛、甲醛、乙二醛等进行主鞣,鱼油油鞣。工艺为:液比0.5~1.0,温度20~30℃,pH 8.0~8.5,甲醛1.0%~2.0%,鞣制5~6h。挤水后再用鱼油20%~30%,环烷酸钴0.1%,JFC 0.5%,水0.5%进行油鞣。成革收缩温度高、抗张强度高、耐水洗、丰满柔软。采用无机鞣剂代替醛作预鞣剂,即为无机鞣剂—油鞣结合鞣。预鞣后的皮也可以直接在高温下油鞣,加之铝、铁等金属离子对油脂的氧化可以起到催化的作用,可以加速氧化过程。成革收缩温度高,抗张强度和撕裂强度高,革身洁白,手感丰满。曹强等采用铝—油鞣、甲醛—油鞣、改性戊二醛—油鞣方法对兔皮进行油鞣,认为先醛鞣后踢皮油鞣制工艺路线更合理,油鞣时控制皮坯水含量40%左右,改性戊二醛预鞣用量5g/L,鞣制结束pH控制在5.5~6.0,鞣制的毛皮颜色不发黄,收缩温度高。此外,有机膦、唑烷、栲胶等也应用于与油鞣的结合鞣。
油鞣的发展可以从以下几个方面来加强:
(1)采用具有鞣制活性的油脂来完成。通过化学方法合成具有多个反应活性基团的油脂,在非水介质中能够直接与皮胶原发生交联作用,从而在加脂的同时,提高成革的稳定性,达到传统油鞣的效果。
(2)两步法结合鞣时,选择鞣性强(避免使用甲醛)、柔软性好(降低油鞣的负担)的材料;同时从设备、工艺条件等方面,提高油鞣的效率,缩短油鞣时间。
(3)采用“金属鞣剂—配位型油脂”进行结合鞣。在预鞣时采用具有配位作用的多金属来完成;将具有良好润滑作用的油脂改造成能与金属具有较强配位作用的(无水)结合型油脂,预鞣后加入油脂与多金属进行配位,借助已结合的多金属来与皮革结合,从而达到(结合性)加脂的目的。
5.植鞣
植物鞣质是含于植物体内的、能使生皮变成革的多元酚化合物。植物水浸提液经进一步处理而得到的固体块状物或粉状物,称为植物鞣剂或栲胶。植物鞣革已有数千年的历史,是铬鞣发明前主要的皮革鞣剂。植物法具有独特的优点:成革组织紧密,坚实饱满,延伸性小,成形性好;透气性好、透水气性好,吸汗、吸水性强,卫生性能好;栲胶复鞣皮板,具有很好的填充性,成形性好。植物鞣剂资源丰富,是产量仅次于纤维素、木质素的林副产品,植物鞣剂对人体无害,是一种价廉易得、无污染、对环境友好的“绿色鞣剂”。鞣制得到的产品可生物降解,对环境没有危害,属于生态毛皮产品。
目前,毛皮采用栲胶主鞣工艺比较少。程凤侠介绍了植鞣绵羊毛皮工艺:浸酸绵羊皮,pH为3.0。液比20,温度30℃,食盐20g/L,加脂剂GLH4.0g/L,加脂剂TIS1.5g/L,加脂剂GLS 2.0g/L,划动30min;合成鞣剂VML 5.0g/L,划动180min;碳酸氢钠0.5g/L,划动90min。过夜,次日晨划动15min;荆树皮栲胶30.0g/L,合成鞣剂VML 5.0g/L,划动180min。过夜,次日晨划动20min,出皮静置1~2天,用25℃水划洗20min排液。李瑶等研究了塔拉栲胶在兔皮复鞣过程中的应用,经塔拉栲胶复鞣后,可以很好地改善皮板性能,特别是磨绒性能。许多毛皮产品需要用栲胶鞣制或复鞣、填充,特别是毛革两用鞋面革和靴用毛革一体。随着环保意识的提高,植物栲胶将会在毛皮生产中起到越来越重要的作用。
6.其他有机鞣
(1)脲醛树脂、氨基树脂与合成鞣剂。将预制好的羟甲基化合物单体水溶液加入皮内,然后加酸使之聚合,甚至直接加入尿素和甲醛,使其在皮内产生加成和聚合。聚合时,酸性越强,聚合越快,聚合度越大,所鞣成的皮板越硬;反之,反应速度越慢,皮板可塑性大。一般将毛皮的pH调至3.5以下,使二羟甲基脲在皮内聚合产生鞣制作用。温度越高,聚合越缓慢,温度越低,则聚合越快。脲醛树脂鞣制毛皮颜色洁白,经久不变色,耐光耐洗涤,质量轻,皮板丰满柔软,抗张强度大,撕裂力强,出裁率大可用酸性或直接染料;但吸湿性大。脲醛树脂鞣革过程中,会加入甲醛,这些甲醛难以完全反应,成品中容易存在游离甲醛;同时羟甲基在缩合的过程中,也会产生甲醛。因此,脲醛鞣毛皮在陈放过程中,将会产生甲醛,一方面危害身体健康,另一方面使皮纤维干枯,影响成革质量。
将双氰胺、三聚氰胺分别与甲醛缩合,可得双氰胺树脂和三聚氰胺树脂。双氰胺鞣毛皮具有皮板轻软,毛白,耐洗,抗温好,出裁高等特点,具有较好的选择填充性能,特别适宜于鞣制瘦板毛皮。三聚氰胺树脂鞣制的毛皮色白,皮板丰满,耐光。但缩合过程中会释放甲醛,产生危害。
狭义的合成鞣剂是指有机合成方法制得的芳香族鞣剂。辅助型合成鞣剂由于鞣性低,无法用作主鞣;代替性合成鞣剂上的酚羟基能与胶原之间产生氢键和共价键结合,磺酸基能与胶原间形成盐键,故表现出一定的鞣性。李晓红采用酚醛类缩合物(OME)鞣制白兔皮,成品皮板抗张强度大,丰满、柔软,粒面细致紧密,收缩温度70~75℃。毛被光亮、松散、灵活,具有增白效果。砜桥型、磺酰亚胺桥键可以和胶原上的氨基、羟基、肽基形成氢键,使酚式结构不易向醌式结构转变而具有较好的耐光性,能够用于白色革或浅色革的鞣制。冯国涛等采用萘磺酸、4,4′-二羟基二苯砜与甲醛缩合,制得砜型合成鞣剂,该鞣剂主鞣后成革的Ts可达82℃,成品中甲醛的含量最低达到18.30mg/kg,成革具有较好的丰满性和弹性。李晓鹏等采用四种商品砜合成鞣剂进行鞣革试验,发现砜型合成鞣剂仍然会黄变,收缩温度也不高。王学川等研究了芳香族合成鞣剂DT-R7299的生物降解性,认为当污泥质量浓度为3000mg/L,pH为8、盐度为0.5%时,750mg/L基质的生物降解性最好。可见,合成鞣剂具有可生物降解性。总体而言,合成鞣剂制造时常以酚和甲醛为原料,产品中可能会产生甲醛和苯酚,对环境产生不利影响。加之收缩温度不高,只能用作辅助鞣剂。
(2)唑烷。
唑烷又称为四氢
唑,是醛与β-氨基醇类的缩合物,氮和氧处于五元环的间位,是一系列产品的通称,有单环和双环两种。
单环主要产品有4,4-二甲基唑烷(OX-1)、3-羟乙基
唑烷(OX-2)和3-羟乙基
唑烷丙烯酸酯(DOX)。一般认为,单环
唑烷的鞣制机理是首先可逆性水解开环,C—O键断裂,生成相应的阳离子Schiff碱中间体,然后该中间体水解生成β-氨基醇和含羰基的芳醛化合物;水解开环后,N与胶原的羟基形成离子键结合,OH与氨基形成共价键结合,此外还可与胶原的咪唑基形成共价结合,与胶原中的酪氨酸的酚环发生缩合反应。杨宗邃研究了OX-1、OX-2对浸酸山羊皮的鞣制,认为两者与生皮结合速度快,达到平衡需要的时间短,在pH为10左右鞣性较好,均能与胶原牢固结合,作用不可逆,能使生皮的收缩温度提高到85℃。成革厚度增大,成革丰满柔软,耐皂液洗涤,撕裂强度高于铬鞣革。王加强采用DOX鞣制山羊皮,单一使用时皮革收缩温度可达85℃以上,预鞣后的坯革丰满度好,增厚性强,毛孔清爽,粒面平细,手感舒适,具有良好的柔软性。周凤文研究了DOX型改性
唑烷的鞣革性能,认为DOX鞣剂能与皮纤维之间通过交联而形成网络,通过填充与网络形成物理吸附,起到良好的鞣制效果。李书卿采用OX-1单独鞣制浸酸绵羊皮时,在鞣制初始低pH 2.5~3.5和高pH 6.0~8.0之间,都有较好的鞣性;在鞣制初始pH 7.0~8.0,终点pH达到7.0,用量5%时,鞣革的收缩温度可达87℃,可作为预鞣剂实现无盐浸酸;OX-1(4%)与荆树皮栲胶(10%)结合鞣革时,成革收缩温度最高可达94.8℃。
双环产品主要有1-氮杂-3,7-二二环-5-乙基(3,3,0)辛烷(
唑烷E)、5-羟甲基-1-氮杂-3,7-二
二环-5-乙基(3,3,0)辛烷(
唑烷T)、7-羟基全氢化
唑并
嗪(OX-Z)及它们的改性产品。双
唑烷鞣制机理尚不明确。部分人研究认为
唑烷E水解断开杂环,产生多个羟甲基,然后与胶原之间形成交联。Santanu Deb Choudhury研究认为,
唑烷与胶原赖氨酸形成了Schiff碱并且再继续与酪氨酸发生了不可逆结合,形成牢固交联。使用
唑烷E交联绵羊皮,其反应速度较慢,只有在pH为7.5~8.0时,收缩温度才能达到83℃。
唑烷E鞣革颜色较
唑烷A浅淡,粒面更细致。荆树皮栲胶和
唑烷结合鞣,先植物鞣剂(8%~10%)后
唑烷(1.5%~2.0%)鞣革,成革收缩温度可达100℃左右。其鞣制方法为:在pH为4.0~4.5时,加入10%的荆树皮栲胶,鞣制4h。然后采用
唑烷A和
唑烷E分别复鞣,温度50℃,pH为6.5~7.0,用量2%,鞣制4h。
唑烷鞣革,革身色白,不泛黄,鞣制毛皮毛被不易沾色,收缩性小。成革耐汗性、耐水性好,柔软,丰满。在较宽的pH范围内具有鞣性,收缩温度通常可达87℃。杨敏研究了33种
唑烷的鞣性,发现其鞣性与结构关系密切。在液比2.0、pH为6.0、用量5%条件下鞣制8h,最高收缩温度可达91℃,最低收缩温度55℃。相当一部分
唑烷不稳定,易分解、转化和聚合,在酸、碱和水中不稳定,极易开环分解。用有鞣性的醛类合成的
唑烷才有鞣性,在弱酸性、中性和碱性介质中收缩温度较高,在酸性介质中收缩温度较低。代表产品国内OX-2和DOX,国外有英国Hodgson化学公司的Neosyn TX,美国Angus化工公司的Zoldine ZE,德国Trupler公司的Truptan OX。
唑烷单独鞣革性状近似醛鞣革,革身柔软但缺乏填充,丰满性较差,收缩温度难突破90℃,综合性不如改性戊二醛,故很少用于单独主鞣,常与其他金属鞣剂、植物鞣剂结合使用。石碧采用各种植物栲胶(荆树皮、坚木、槟榔、栗木等)主鞣,
唑烷进行预鞣和复鞣,发现水解类栲胶鞣制后的收缩温度一般在90℃以下,而缩合类收缩温度一般在100℃以上。其中荆树皮栲胶的作用突出,成革收缩温度可达114℃。无论使用何种栲胶,
唑烷用量4%时,收缩温度达到最大值。并推荐15%荆树皮栲胶主鞣+6%
唑烷复鞣,成革可耐沸水,适合于鞋面革的生产;而5%荆树皮栲胶主鞣+少量
唑烷复鞣,收缩温度可达到95℃以上,符合服装革的需要。其主要工艺为:预鞣。20℃,水100%,NaCl 6%,转20min;
唑烷3%,转20min;甲酸钠2%,转15min;碳酸氢钠2%,转30min。pH 6.6,搭马过液。脱脂。植鞣。20℃,水30%,栲胶10%,转90min;栲胶10%,转120min。固定,水洗,漂洗,水洗,漂洗,搭马,过夜,挤水,称重。复鞣。20℃,水200%,
唑烷x%(x=2、4、6、8、10、12),转60min,升温至60℃,转4h。陈慧等采用摩尔比1∶1(0.01mol/L)的
唑烷与植物多酚(儿茶素、对苯二酚、间苯二酚和邻苯三酚)在60℃处理8h,预先形成鞣性模块,然后用于浸酸羊皮的鞣制,发现多酚与
唑烷鞣性模块可以较大程度地提高成革收缩温度,其中间苯二酚—
唑烷鞣性模块粒径均匀,成革收缩温度可达120.7℃,成革物性良好。
传统的唑烷制备常使用甲醛,可能在合成阶段带来甲醛的污染,产品中可能含甲醛残留,使用过程中水解也可能会产生甲醛。故应在合成时,使用脂肪醛来代替甲醛。
唑烷含有四个侧链基团,合成时可以再引入能与胶原结合的活性基团,增强与胶原结合能力。改进鞣剂分子结构,使其成革具有更好的耐光性和耐热性;可以引入一些基团改善
唑烷鞣性适应范围,使其在酸性条件下具有更好的鞣性;也可增加其他功能性的基团,增强鞣革的综合性能。
唑烷毒性虽小,但对眼睛非常刺激,气味很重,影响嗅觉;目前成本偏高,有待进一步降低。在与植鞣的结合鞣方面,
唑烷与植物鞣剂结合鞣收缩温度高,可在一定程度上改善植鞣革的性质,增加其柔软性,取得了可喜的成绩,但成革性能很像植鞣革,有待进一步完善。与铬鞣革结合鞣方面,可以代替部分铬鞣剂(30%),有促进铬鞣剂吸收和结合的功能。但在与无铬金属结合鞣方面,需要加强研究和改进。无铬金属与铬鞣的机理相似,常与胶原羧基作用,而
唑烷则主要与胶原的氨基作用,两者之间会产生较好的协同作用,获得良好的综合性,同时有利于改善皮革染色性能。
唑烷专用于毛皮鞣制的报道研究偏少,有待进一步加强,但以往的相关研究成果仍具有十分有益的借鉴作用。
(3)有机膦。常见的有机膦鞣剂为四羟甲基季膦盐,简称THP。有机膦不含金属,甲醛含量非常低,可生物降解,对环境无污染,属于环保性鞣剂。它是一种阻燃剂,能够赋予鞣制的革以较好的内阻燃性。具有良好的杀菌防腐性能,成革具有良好的防腐性能。它具有很好的渗透性,成革具有优异耐光性和耐湿热稳定性,收缩温度可达80~85℃。鞣革外观白色,适合于浅色革、白色革与毛皮,染色鲜艳度优于铬鞣革。鞣革有良好的力学性能,其撕裂强度优于铬鞣革。
其鞣制机理众说纷纭:Sommer等认为起交联作用的是三羟甲基氧化膦(THPO),但由于其活性较低,故先用活性较高的THP浸渍皮革,然后将pH升至5甚至10以上,THP生成THPO从而与胶原上的氨基产生交联。Collins等认为THPO不是有效的交联剂,起交联作用的是THP或THP缩合物。有人认为THP和THPO都无鞣性,THP必须与其他合成鞣剂或植物鞣剂(特别是间醛二酚)结合才有鞣性。毛李蓉研究了THPS对生皮的鞣制作用,在THPS改性试验中发现,THPS在水中先转变成其母体THP,然后再与胺发生交联。在此过程中,THPS还会转变为三羟甲基氧化膦(THPO)。反应产物为几种物质的混合物。氨基酸分析发现,THPS可以与胶原中的赖氨酸、组氨酸、精氨酸和酪氨酸发生不可逆结合,氨基是THPS鞣制的主要作用基团,胍基次之,羧基与THPS几乎不发生共价结合,可能仅以部分氢键或离子键结合。氧化还原的影响结构发现,鞣制过程中THP可以与碱性基发生反应,也可以与酪氨酸和酚羟基反应,而THPO主要和氨基反应。
史楷岐等考察THPC的鞣性,在pH为10.0时,皮粉对THPC的吸附结合量达到皮粉质量的50%,变性温度达到77.8℃,认为THPC作为单一的主鞣剂,难以满足皮革的鞣制要求。随后陈慧等采用THPC单独鞣制浸酸黄牛皮,成革Ts可达到90℃,而相同条件下戊二醛鞣革Ts为89.0,唑烷为85.0。强西怀等用含活泼氢的小分子化合物对THPS进行改性,然后对浸酸绵羊皮进行鞣制,成革颜色洁白、革身丰满柔软、有弹性,坯革收缩温度可达≥82℃,坯革中的游离甲醛含量小于1.5mg/kg。成革耐酸液、盐水、脲、丙酮等洗涤,认为该鞣剂主要与皮胶原以共价键形式交联。毛李蓉通过单因素分析试验,发现THPS单独鞣制时,最佳用量为2.0%,提碱pH控制在6.0~6.5为宜,并且坯革内游离甲醛含量与THPS的用量呈正相关。李瑶等采用北京泛博科技的FG、科莱恩公司的FCC、北京金博瑞克科技的PCC和PDD、德美亭江的DT-T8020等几种有机膦产品对兔毛皮进行鞣制:液比20,食盐40g/L,HAC润湿剂0.5g/L,转15min。加入有机膦6mg/L。间歇转动4~6h。用小苏打提碱到pH为6.0~6.5,静置过夜。次日待收缩温度大于85℃后进行氧化。添加双氧水1~2ml/L,转动30min/30min×2次。水洗,出皮,甩干。鞣制时pH越高,收缩温度越高,但对毛被产生不利影响,宜控制在6.0~6.5为宜。有机膦用量为6mL/L,成革收缩温度均在84~89℃,证明有机膦可以直接用于主鞣。制得的毛皮皮板洁白,可用作白色及各种彩色毛皮。
由于有机膦中心体磷原子的价态为3,呈现阳电性,因此,对后续工序的阴离子材料有较强的吸附和固定作用,有利于加脂、染色等工序的进行。有机膦鞣剂鞣制的白湿革,固定结束必须进行氧化处理,以除去残留的有机膦,否则,残留的有机膦鞣会影响白湿革的撕裂强度。有机膦鞣剂属功能型鞣剂,具有较多优点,但有机膦使用过程中可能产生甲醛,且分子中含有磷元素,大量使用可能产生含磷废液,引起水质的富营养化,限制了其推广和应用。
(4)环氧化合物。环氧化合物是指分子中含有单个、双个或多个环氧基(—C—O—C—三元环醚)的一类化合物。由于环氧基中电荷的极化和环氧环张力的存在,使得环氧基具有极高的反应活性,易与含有活泼氢原子的基团,如氨基、酚羟基、羧基、巯基、羟基、酰氨基等发生反应。R.J.Heath等以水和丙酮为介质研究了一系列环氧化合物交联皮粉的性能,表现出良好的鞣革性能。其中山梨醇缩水甘油在水中鞣制皮粉的变性温度达到85℃,双酚A缩水甘油醚在丙酮中鞣制皮粉的变性温度达到90℃。R.Zeeman等研究了1,4-丁二醇缩水甘油醚(BDDGE)对绵羊真皮的交联,Ts达到约67℃。聚丙三醇缩水甘油醚(PPE)与季戊四醇缩水甘油醚(PPE)具有更多的环氧基和更好的水溶性,与胶原反应的能力更强,能形成网状交联,鞣革ΔTs分别为15.3℃和16.1℃。但年华等采用丙三醇缩水甘油醚(GPE)交联脱细胞猪真皮基质,优化出最佳的交联条件为:温度37℃、pH 10.5、反应时间72h、GPE用量20%,催化剂为三乙醇胺,收缩温度达到80.4。在交联过程中,随着交联程度的增加,自由氨基含量降低,认为环氧化合物主要是胶原的氨基反应。苏联曾采用水溶解性脂肪族环氧树脂鞣制家兔毛皮,该鞣剂是双甘醇和氯甲代氧丙环缩合的双官能团产物,在pH为6以下不与胶原作用。鞣制时,用碳酸氢钠中和至pH为7.3,在43℃下鞣制,环氧树脂用量为5g/L,反应2h。得到的毛皮皮板洁白,十分柔软,毛被光亮而有弹性,皮板有满意的伸张性,毛皮染色均匀。此外,将环氧化合物与其他鞣剂进行结合鞣,有望获得更好的鞣制效果。
环氧化合物由于结构不同,最终鞣革性能有差异,收缩温度一般在90℃以下。含有较多环氧基(3~4个)和结构刚性较强(含有苯环)的化合物,鞣革收缩温度较高。尽管环氧基因为三元环张力而有较强的化学反应活性,但用作鞣剂显得活性不足。环氧基在酸性条件下易开环水解,因而常在碱性条件下鞣制。在碱性条件下,胶原的氨基暴露,为与环氧基的结合创造了条件,但pH需要达到8.5~10.5,才能产生较好的鞣性,这对毛被有不利影响。环氧化合物的鞣制作用缓慢,需要至少16h才显示出较好的鞣性。此外,大部分环氧化合物的水溶性较差,很多属于油溶性化合物,环氧基越多,往往水溶性越差,不便使用。油溶性的特点,也可以用于油鞣之中,与油鞣剂一起进行鞣制。由于环氧化合物完全不含醛类,鞣制后也不会产生醛类,交联后的材料具有良好的生物相容,良好的生物可降解性,因而备受医学领域的青睐。通过合理的分子设计,仍然有可能制备出水溶性较好,鞣性高的环氧化合物。通过加入催化剂、优化交联条件,有可能缩短鞣制时间。环氧化合物合成过程中和使用过程中都无甲醛,鞣制后也不会产生甲醛,鞣制的皮革,颜色洁白,收缩温度75~85℃,具有良好的力学性能。环氧化合物除鞣制时间较长外,较之普通的有机鞣剂,仍具有较多优点,是值得深入挖掘的清洁毛皮鞣剂。
7.新型鞣剂
李双丽等采用氨基甲酰基磺酸盐(有机鞣剂FAT)鞣制兔皮,该鞣剂与胶原上的侧链氨基形成交联,仅释放出亚硫酸盐和二氧化碳,不产生游离甲醛。其鞣制工艺为:温度35℃,FAT用量8g/L,pH 8.0,反应4h,然后提碱。鞣制兔皮的物理机械性能较强,毛被洁白、柔顺,收缩温度达到74℃。吕斌等研发出乙烯基类聚合物/蒙脱土纳米复合鞣剂,该鞣剂主要以电价键、共价键及酯键方式与皮相结合,其中以电价键结合最多。该鞣剂最适鞣制pH在3.95左右,最适用量为30%,单独鞣制绵羊皮,收缩温度可达85℃以上。范浩军等采用易于在水中分散的聚合物或改性油脂(引入亲水基团),作为纳米粒子前驱体的分散载体,借助聚合物或改性油脂的分散、渗透、扩散作用,将纳米粒子前驱体引入革纤维间隙中,然后在特定pH条件下使前驱体水解,原位产生无机纳米粒子,高表面活性的纳米粒子可以和胶原纤维上的精氨酸、组氨酸、色氨酸侧基上的C═N═基团发生键合,生成亲的化学键Si—C,同时前驱体产生的Si—OH和蛋白质侧链上的—OH也可以发生缩合反应,从而实现了对生皮的鞣制。该工艺路线简单、易行,纳米粒子的引入显著提高了成革的湿热稳定性。引入2%的纳米SiO2,可使收缩温度从68℃升高至86.9℃,引入3%的纳米SiO2可使其收缩温度达到95.4℃。强涛涛等利用端羧基超支化聚合物(HPAE-C)的末端羧基与Al3+络合,制备一种新型的无铬鞣剂(HPC-Al),将产品应用于皮革鞣制中,其单独鞣革时,用量8%,收缩温度为76.6℃。碳化二亚胺是指含分子中含有—N═C═N═—结构的一类化合物。由于碳化二亚胺分子中两个氮以双键与同一个碳相连,碳带有较强的正电荷,具有很强的化学反应活性,能够与多种含活泼氢的化合物(如羧酸、氨、酚等)发生加成反应、环化反应及缩合反应。1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)由于水溶性好,应用较为广泛。在EDC中添加NHS不仅能提高交联的速度和效果,还可以提高胶原的收缩温度。在皮革工业上,碳化二亚胺常用作涂饰的交联剂,尚无专门用于鞣革的报道。Olde Damink LHH等将1g(含1.2mmol羧酸基)未交联羊皮胶原置于50mL含1.15g EDC和0.28g NHS的pH为5.5的水中交联2h,实验结果表明:未经过任何处理的胶原的变性温度为56.3℃,氨基含量为34‰。经过EDC/NHS混合交联而未经过杀菌处理的胶原的变性温度和氨基含量分别为85.8℃和16‰,经EDC/NHS混合交联和环氧乙烷杀菌处理的胶原的变性温度和氨基含量分别为82.4℃和9.5‰。此外戊二醛交联可将变性温度提高至78℃但低于EDC/NHS组。说明EDC/NHS交联胶原能够大幅度提高胶原的耐湿热稳定性。但年华等使用EDC交联脱细胞猪真皮基质使其收缩温度从59℃上升至79℃,表明羧基与氨基的反应加强了胶原间的交联,使其结构更加稳固,并提出由于受到基质上氨基数量的限制,交联后材料的收缩温度有一个极限值。碳化二亚胺交联后的材料,细胞毒性低,生物相容性好,可降解,是一种较为理想的优良交联剂。交联时生皮上氨基数量的限制,可以在碳化二亚胺活化羧基后,通过加入含有两个或多个氨基的试剂来突破。更为特别的是,与普通有机鞣剂不同,碳化二亚胺可以在酸性条件下使胶原产生“自交联”,这种保护毛被下的交联,对毛皮鞣制来说,具有极大的诱惑力。尽管常用的碳化二亚胺价格比较昂贵,但用作鞣剂的碳化二亚胺不需要很高的纯度,因而可以大大降低制造成本,采用该原理有望开发出新一代“零污染”的毛皮鞣剂,用于珍贵毛皮的鞣制。
鞣制是毛皮工艺的核心。从某种意义上讲,鞣剂与鞣法的清洁化,是制革与毛皮清洁化的关键。毛皮鞣剂的主要发展方向为:
(1)摒弃铬和甲醛,实现无铬无甲醛鞣制。
(2)大力发展无铬金属鞣剂,特别是无机—无机、无机—有机鞣剂。
(3)深入挖掘新型醛鞣剂,包括新一代氧化多(寡)糖鞣剂,克服鞣制成革发黄的缺点。
(4)进一步发展完善唑烷鞣、有机磷鞣和油鞣,配合甲醛捕捉剂,确保成革甲醛含量达标。
(5)研究开发适合产业化的环氧化合物、碳化二亚胺鞣新型鞣剂,特别是非碱性条件下具有鞣性的鞣剂,并将纳米、超支化等新技术应用到新一代鞣剂的研发中。
(6)继续升级结合鞣法,利用鞣剂的协同效应,全面满足毛皮收缩温度、理化性能的需求。