制革用鞣剂的种类
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制革用鞣剂的种类
鞣剂是具有鞣革性能,可与生皮中胶原结合,使生皮转变成革的制剂。
远古时期,人类就采用一些天然的物质,如油脂、类脂和明矾等鞣革。随着制革技术的进步(见制革技术史),逐步发展为采用各种油鞣剂、醛鞣剂、植物鞣剂和矿物鞣剂鞣革。19世纪中期出现的铬盐鞣革,是鞣剂发展史上的一次革命,为制革工业的形成奠定了基础。第一次世界大战期间,由于鞣剂资源匮乏,合成鞣剂应运而生,之后又出现了锆鞣剂、树脂鞣剂等,使提高革的质量和发展革的新品种成为可能。
现代制革使用的鞣剂以铬鞣剂为首要品种。为了增加皮革的吸收量、减少污染和方便使用,新型的铬鞣剂内添加了自动碱化物料。为了节省铬盐,开发了多金属络合鞣剂。铝盐虽不宜单独使用,但由于它与丙烯酸类的络合物及与植物鞣剂的结合鞣能减少污染,从而受到重视。植物鞣剂也在依靠改性或与丙烯酸类化合物接枝等办法改善鞣性。中国正在培植优良的植物鞣料(如荆树皮),以解决凝缩类鞣剂之不足。此外,国际上正在多方面寻找具有鞣性的基本材料,为研制新型合成鞣剂开辟途径。为使各类鞣剂相互取长补短,正在探索用几种鞣剂混合或络合制成的含有多种成分的鞣剂,以适应不同的需要。为了克服革的部位差,改善革的均匀性和手感,树脂鞣剂也是有发展前途的品种。
鞣剂一般按化学组成分为无机类鞣剂、有机类鞣剂和综合类鞣剂三大类。
无机类鞣剂具有鞣性的矿物盐类。又称矿物鞣剂。主要有以下8种。
三价碱式铬盐鞣制性能好,是最重要的鞣剂。有鞣性的三价铬盐(铬鞣剂)以碱式硫酸铬为代表,它以重铬酸钾(红矾)或重铬酸钠及硫酸的水溶液为主要原料,用糖类(主要是工业葡萄糖)还原制得。适合于各类皮革、各种毛皮的鞣制。碱式硫酸铬经陈化后,形成有鞣性的铬络合物,它的鞣制性能的强弱可以用碱度表示。所谓碱度就是用百分率表示的铬络合物中羟基(OH)的总当量数对铬的总当量数的比值。碱度大表示铬络合物的分子大,即与皮蛋白质的结合能力强;碱度小则表示铬络合物的分子小,与皮蛋白质结合的能力弱,但渗透能力强。所以碱度是铬鞣剂的一个重要指标。
用铬鞣剂鞣革时,三价碱式铬络合物与胶原的侧链上的羧基发生多点结合和交联,增强了胶原的结构稳定性。所以,铬鞣革的收缩温度高(一般超过95℃),抗酶和抗化学试剂能力强。但铬离子有毒,是制革废水的主要污染源之一。在使用中应采取适当措施,防治结合,尽量减少铬盐的浪费和对环境的污染。经铬鞣剂鞣制的湿革一般带蓝
色,称蓝湿革。
三价碱式铝盐铝盐是最古老的矿物鞣剂之一。铝鞣剂的主要原料是明矾或硫酸铝,氯化铝常用于制造高碱度铝鞣剂。由于铝鞣剂与胶原的羧基发生单点结合,不够牢固,因此常与植物鞣剂或铬鞣剂配合使用,鞣制浅色革、绒面革和各种毛皮。铝鞣革成革收缩温度低、丰满、柔软、有弹性。铝鞣可节约红矾,减少污染。近年来发展的白湿革,主要用铝盐鞣制而成。
三价碱式铁盐铁的化合物在地壳中蕴藏丰富,研究铁盐鞣革具有重大意义,但由于革内的铁盐易于氧化,使革质劣化,因此纯铁盐鞣法研究了200余年,未获满意结果。铁盐与铬盐或其他鞣剂的结合鞣制方法,具有发展前途。
四价碱式锆盐可用作鞣剂的锆盐有硫酸锆和氧化锆等,以硫酸锆更为常用。这些锆盐配
制成锆络合物后,与胶原中碱性基的反应产生鞣制作用。锆鞣革色白、致密、吸水性大。锆鞣剂适于与铬鞣剂、植物鞣剂或合成鞣剂结合鞣制白色革和鞋面革。中国锆的资源较丰富,有开发价值。
四价碱式钛盐钛盐可与其他金属盐鞣剂形成多金属络合鞣剂。利用硫酸钛酰的铵化合物【(NH4)2·TiO·(SO4)2·H2O】,可制成耐水洗、耐光的白色革。常与铬鞣剂结合鞣制鞋面革。钛鞣剂与胶原结合可能是一种多官能基的作用。中国钛矿蕴藏量较丰富,钛鞣剂的应用是有前途的。
硅酸盐类在自然界中,硅的分布最广泛,其含量约占地壳总量的27%。硅鞣剂常与铬、铝、铁盐结合鞣制鞋面革。制革用硅鞣剂为硅酸钠,可由二氧化硅加碱制得。
稀土金属盐以铈盐为代表的稀土金属盐具有鞣性。铈盐通过铈与胶原的羧基结合产生鞣制作用。以苯二甲酸钠隐匿的碱式硫酸铈鞣制的革,收缩温度达92℃。成革崩裂强度高,可制白色革。常与铬鞣剂等结合鞣。中国的稀土金属元素蕴藏丰富,有发展前途。
其他无机鞣剂除上述鞣剂外,具有鞣性的还有钨、钼、钒、锡、钴、铯、铍、镁、汞等金属的盐,以及磷、氯、溴等非金属的化合物,但均无实用价值。后来发展的多金属络合鞣剂,是两种或两种以上的金属盐络合物,如铬-铝、铬-铝-锆、铝-锆等,兼具几种单一鞣剂之长处。由络-铝形成的络合鞣剂中的铝盐不被水洗出,革的收缩温度可达100℃以上,一般用于鞣制轻革。
有机类鞣剂具有鞣革性能的天然有机化合物和有机合成产品。主要有以下6种。
植物鞣剂以植物鞣质为主要成分的制剂。主要与皮胶原通过多点的氢键结合产生鞣制作用。植物鞣质又称单宁,在水溶液中能使明胶发生沉淀,是植物鞣剂中的主要
鞣革成分。能够提取具有工业价值的植物鞣剂的植物,称为鞣料植物。植物鞣质含于各种鞣料植物的不同部位。富含鞣质的部位,如树皮、木质、根、叶、果实、果壳等统称为植物鞣料。用水浸提出鞣质和与鞣质伴生的非鞣质,经过浓缩、干燥得到的块状、粉状或浆状物,称为植物鞣剂,又称植物浸膏,俗称栲胶。植物鞣质含有大量存在于天然植物中、具有多环结构的多元酚化合物,能使生皮转变为革。植物鞣剂的质量指标之一是纯度,鞣质含量高,纯度就高。纯度又表示鞣剂的收敛性,鞣性的强弱一般与鞣剂的收敛性成正比。
不同的植物鞣剂所含鞣质的化学组成有所不同。鞣质可按化学组成和化学键的特征分为3类。①水解类鞣质:具有酯键或配糖键。含有这类鞣质的鞣料植物有五倍子、橡碗子、漆叶、诃子、花香果等。②凝缩类鞣质:组成鞣质的各个核彼此以共价键相结合。含有这类鞣质的鞣料植物有落叶松、坚木、栲树皮、荆树皮等。③混合类鞣质:在鞣质分子中既有共价键结合的部分,也有酯键结合的部分。含有这类鞣质的鞣料植物有杨梅、柚柑等,还有某些产地的橡碗子。此外,植物鞣质也可按没食类、儿茶类和混合类分类。
鞣料植物的种类很多,在中国已发现170种以上,其中作为植物鞣剂生产的有10余种,如落叶松、木麻黄、杨梅、柚柑、槲树等植物的树皮,橡碗子、花香果等果实,红根等根类植物,以及五倍子等虫瘿类植物。正在开发的鞣料植物有杉类树皮、厚皮香、黑荆树皮、桉树、柳树皮等。其他国家生产植物鞣剂所采用的植物著名的有阿根廷的坚木,南非、澳大利亚和坦桑尼亚的荆树皮,土耳其和希腊的橡碗子,法国的栗木,巴尔干半鸟和西西里岛的漆叶,马来西亚的槟榔,印度的诃子等。
植物鞣剂可单独鞣制各种皮革,也可与其他鞣剂结合鞣。
醛鞣剂醛鞣剂的品种很多,有甲醛、戊二醛、双醛淀粉、糖醛、双醛纤维素等,其中甲醛和戊二醛应用较广。
①甲醛:分子量最小、分子结构最简单的鞣剂。甲醛鞣剂主要是指含甲醛30%~40%的水