塑料
——記國家技術(shù)發(fā)明二等獎成果環(huán)保型皮革整飾化學品
2010年度國家科學技術(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)領域的技術(shù)進步與產(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“國家科技獎成果展示”欄目，推介重點獲獎成果。
皮革化學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。陜西科技大學獨立開發(fā)的環(huán)保增強增韌型皮革鞣制整飾化學品關(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)皮革研究中心進行科研學習，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到國際領先水平，開發(fā)的環(huán)保增強增韌型皮革鞣制整飾化學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％以上依靠進口；二是鉻污染嚴重，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，遠遠高于各國工業(yè)廢水排放標準所規(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合材料。將其用于皮革鞣制后的實驗結(jié)果表明，納米復合材料可減少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，促進制革行業(yè)的環(huán)境保護及提高膠原纖維利用率具有積極貢獻。
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，該工序相當于在皮革表面形成了一層納米或者微米級的薄膜，可保護皮革不易劃破、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品性相對較差。看準這一缺陷，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)進行了應用試驗，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)合會科學技術(shù)發(fā)明一等獎、陜西省科學技術(shù)一等獎。
2010年度國家科學技術(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)領域的技術(shù)進步與產(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“國家科技獎成果展示”欄目，推介重點獲獎成果。
皮革化學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。陜西科技大學獨立開發(fā)的環(huán)保增強增韌型皮革鞣制整飾化學品關(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)皮革研究中心進行科研學習，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到國際領先水平，開發(fā)的環(huán)保增強增韌型皮革鞣制整飾化學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％以上依靠進口；二是鉻污染嚴重，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，遠遠高于各國工業(yè)廢水排放標準所規(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合材料。將其用于皮革鞣制后的實驗結(jié)果表明，納米復合材料可減少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，促進制革行業(yè)的環(huán)境保護及提高膠原纖維利用率具有積極貢獻。
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，該工序相當于在皮革表面形成了一層納米或者微米級的薄膜，可保護皮革不易劃破、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品性相對較差。看準這一缺陷，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)進行了應用試驗，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)合會科學技術(shù)發(fā)明一等獎、陜西省科學技術(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）