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表面活性剂在皮革工业中的应用与发展趋势
来源:百度文库 时间:2013/11/26
: 介绍了表面活性剂在制革各种工序中的作用与功能,表面活性剂在皮革工业中的应用已经渗透到各个工序,在很大程度上影响着成革的品质和性能。浅谈了军事作战用皮革的生产以及皮革工业环境保护对表面活性剂应用性能的要求;展望了皮革用表面活性剂的产品开发及发展趋势.
关键词: 表面活性剂;制革工业;应用;发展。
  言:
近年来,随着制革工业的迅速发展,皮革制品品种、产量不断增加,档次也在不断提高。以表面活性剂构成的助剂需求量也迅增加,这类材料对皮革业已成为不可或缺的材料。一般来说,皮革化学品的用量与皮革的重量相比很小,但其对皮革制品质量的高却起着直接和决定性的作用。特别是表面活性剂,由于其独特的结构与性能,已经成为皮革化学品的主要品种或重要组成部分,具有不可替代的作用【1】。在工艺过程中改善了其他化工材料的综合性能与应用效果;在减少污物排放,高革制品外观及内在质量上也有明显的功效。根据表面活性剂在制革过程中所起的作用可分为3种类型:可作过程助剂,其主要作用是辅助各种化工材料对皮或革坯发挥更有效的作用,如润湿渗透、溶解分散和吸收等作用;可作功能助剂,这些表面活性剂可赋予成革功能,如防腐杀菌、防水防污、改善光泽或手感等;兼有两种特性的综合型表面活性剂,如既有助于分散渗透、乳液的稳定,自身又容易被皮革吸收并改善皮革的某些功能。表面活性剂除了单独使用外,大多是和其他化工材料配合使用。

 1.表面活性剂在准备工序中的应用
    皮革生产过程是一个复杂的过程.除去原料皮(生皮) 中的制革无用物(如毛,表皮, 纤维间质, 皮下组织等),松散胶原纤维,为鞣制作准备,这个过程称之为准备过程. 其中涉及到的皮革化学品有:浸水助剂,浸灰剂,脱灰剂,酶制剂,浸酸剂等.
  1.1 浸水助剂
浸水是将经过干燥,防腐和储存的原料皮浸泡在水池或盛有水的转鼓中,其目的 是使生皮充水,恢复其在干燥, 防腐和储存过程中失去的水分,同时洗去皮上的脏污物 及防腐物,溶解皮中的一些可溶性蛋白质,松散胶原纤维. 浸水时加入浸水助剂可缩短浸水时间. 浸水用的表面活性剂多是阴离子型和非离子型的.从实际应用效果来看,阴离子 型表面活性剂的浸水助剂效果不如非离子型的. 阳离子表面活性剂在浸水过程中也有 应用,主要利用的是其杀菌防腐功能. 表面活性剂类浸水助剂可以应用于各次浸水中, 一般用量为原皮重的0.3%~1.0%【2】
1.2 脱脂剂
    脱脂是将皮表面和皮脂腺中的油脂除去.脱脂效果的好坏,直接关系到鞣制,染 色,加脂等的效果.对革制品质量影响也很大. 皮革脱脂时,与一般的织物不同,因为生皮中油脂主要存在于游离脂肪细胞和皮 脂腺内. 脱脂时,脱脂剂进入生皮后,还必须渗透到脂肪细胞或脂腺内乳化溶解脂肪并 使油脂返回溶液中,所以要求脱脂剂必须同时具有良好的渗透性,乳化性,去污和洗 涤性,特别是对脂肪细胞和脂肪组织要有强的穿透性.故皮革用脱脂剂主要成分是表 面活性剂,而且为阴离子和非离子表面活性剂. 考虑到需在不同工序中脱脂,因此还要 求脱脂剂应具备一定的耐酸碱能力.试验表明:非离子型表面活性剂比阴离子型表面 活性剂脱脂效果好.
1.3 浸灰剂
    浸灰(又称为碱膨胀) 是指生皮在碱性溶液中进一步发生充水作用.其目的是除 去生皮上的毛,表皮,毛根鞘,脂肪组织和纤维间质,并促使生皮在碱性条件下充水膨胀,松散胶原纤维束,暴露胶原分子上的活性基团.由于生皮具有部位差,在浸灰和脱毛过程中吸收操作液的快慢和受材料作用程度的各个部位不同,并由此导致脱毛膨 胀不均匀,故在浸灰脱毛时加入皮重0.5%~1.5%的表面活性剂可以促进浸灰脱毛液 向皮内均匀渗透,使生皮膨胀均匀. 显然用于该工序的表面活性剂应具有好的耐酸碱, 耐还原剂能力和很强的分散钙皂的能力. 目前使用较普遍的是非离子型表面活性剂.常用的阴离子型表面活性剂有LAS,AS, AES,BX,渗透剂T 等;常用的非离子表面活性剂有OP-7,OP-10,JFC,AEO-9 等.
1.4 脱灰剂
脱灰是除去皮内残存的Ca(OH)2 ,调节裸皮pH 值,为酶软化,浸酸等创造条件, 有利于鞣剂的渗入和结合.脱灰过程中加入表面活性剂可以使脱灰剂渗透更快,分布  更均匀,同时能清除皮垢,使皮粒面清洁,防止裸皮过度膨胀.在脱灰过程中可加入的 表面活性剂有琥珀酸二烷基酯磺酸胺,脂肪醇或烷基酚聚氧乙烯醚酯,JFC 等.
2.表面活性剂是制革鞣制过程的关键工序
预处理后的生皮并不具有革的性质,为使其具有耐热性、耐久性和柔软性,必须进行鞣革。鞣革过程就是生皮与鞣剂结合过程。鞣革工序中使用表面活性剂,可加速鞣剂的渗透,以达到速鞣、鞣制均匀、提高鞣剂结合量和成革的丰满度。使用时,应考虑鞣剂的电荷性质,所用的表面活性剂不能与鞣剂反应而产生沉淀,同时在低pH值和大量盐类存在的情况下,其活性和作用应不受影响。铬鞣时,可使用脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚等非离子表面活性剂。日本吉川制油株式会社的助鞣剂Solamin T则是脂肪酸的特殊按胺缩合物为主的阴离子分散剂,耐酸耐盐性能优良,可使铬鞣剂很好地分散、渗透并均匀分布,有效地分散天然脂肪,并使染色、加脂均匀性地增加[3。油鞣时,可使用硫酸化油、高级醇硫酸酯盐等阴离子表面活性剂和扩散剂N等非离子表面活性剂。有时也使用阳离子表面活性剂,如鞣白色革时,就可使用十六烷基三甲基季铵盐等阳离子表面活性剂。HF-937含硅皮革手感剂则还使用了咪唑啉两性表面活性剂,该鞣剂可赋予革制品适度的蜡感和舒适的手感,柔软滋润,光泽自然柔和,且有防水功能4
3.表面活性剂在染色、加脂、填充以及整饰中所起的作用
3.1染色助剂
染色中加入表面活性剂可使染料分子尽可能以分子水平分散,并易渗入革内部,与胶原纤维发生化学及物理作用,达到匀染、色牢度好的效果,即可称匀染剂和固色剂。制革中所用主要是酸
性和直接性染料,所以匀染剂一般是非离子和阴离子表面活性剂。
   3.2加脂助剂
皮革加脂是将油脂加入皮内,作用是在胶原纤维表面形成单分子层油膜,并在纤维间也吸附适量的油脂,防止纤维结合变硬,使纤维分子链及链段运动变得十分容易,从而提高皮革柔软度和丰满感,防止皮板僵硬甚至开裂。故加脂是制革一道重要工序。
3.3填充助剂
填充分为湿填充和干填充,这里主要指湿填充。所谓湿填充是指将加脂前、后的革置于填充剂浴液内,填充剂渗入革纤维内并填充于革纤维间或吸附于革纤维周围,从而使革挺实、丰满、增加弹性并能有效克服松面和减少部位差。填充过程中表面活性剂的作用是帮助渗透和扩散。
3.4整饰助剂【5
整饰指革的后期整理和涂饰,定革的外观、手感和一系列物理机械性能的关键工序。整饰过程中应用表面活性剂主要是利用它的润湿、渗透扩散和乳化作用,从而使整饰材料能在坯革表面更均匀和更快地分布,增大涂层的流平性和匀饰性,提高染料、颜料粒子在涂饰浆中的稳定性等。整饰中常用的表面活性剂有渗透剂、润湿剂、分散剂、乳化剂、稳定剂、消泡剂等。在涂饰过程中表面活性剂起十分重要的作用。
3.5皮革用特殊表面活性剂
氟、硅表面活性剂是近20年开发的具有特殊性能的表面活性剂,具有优异的表面活性,常用作皮防水剂、防污防油剂、柔软剂、手感剂等。如美3M公司的FX3573,美国Rohm&H朋s公司的Addi2229即属此类产品。还有高分子表面活性剂,它们是具有较高相对子质量、又有一定表面活性的大分子,在皮革上的用主要在制革废水处理方面。
4.表面活性剂在制革废水处理中不可替代
 制革产生的污水量很大,污水处理的办法很多,近年来使用表面活性剂作为絮凝剂取得了明显的效果。具有显著絮凝效果的是相对分子质量较大的表面活性剂或极性高聚物,但更多和更有效的是加入高分子表面活性剂,它们可以通过搭桥作用等机理使分散微粒发生凝结。污水处理中常用品种有聚丙烯酰胺(非离子、阴离子、阳离子、两性离子等品种);淀粉改性物如阳离子淀粉、两性淀粉等;壳聚糖及其改性物等品种,各种离子型聚丙烯酰胺(PAM)及淀粉接枝聚丙烯酰胺在这方面有着引人注目的效果[6]
5.表面活性剂与环境保护
表面活性剂的环保性能,主要指表面活性剂本身的毒性大小和可生物降解的程度[7]以及表面活性剂对其它化工材料吸收率的提高度.在此基础上,一系列的新型表面活性 剂已 被成 功开 发,如 利用 葡萄 糖和 脂及醇 或脂 肪酸 反应 生成的 烷基 多苷(APG) 和葡萄糖酰胺(APA) 两种非离子表面活性剂;对EDTA 改性后得到的既有表面 活 性 又 具 有 与 钙 镁 离 子 有 强 络 合 能 力 的ED3A ; 十六 烷 基 二 苯 基 醚 单 磺 酸 盐(C16MADS);GEMINI 型表面活性剂;还有可裂解型,反应型生物表面活性剂等[ 8 ].但 这些表面活性剂在皮革工业上的应用还不是特别广泛. 有报道烷基多甘(APG) 与其他 表面活性剂(如JFC 等) 复配用作皮革浸水助剂,皮革脱脂剂,复鞣填充剂,加脂柔 软剂,染色加油助剂时均显示出了很好的效果[9].这类材料在皮革生产中的应用有利于环保和生态.
6.表面活性剂发展趋势
随着皮革工业和表面活性剂工业的发展,表面活性剂在皮革上的应用将进一步加强,皮革工业用表面活性剂作为表面活性剂工业的一个新的增长点,对其进行开发和研究将进一步受到重视【10】。
表面活性剂在制革中的广泛应用加速了皮革工业的技术进步和行业发展,在改进工艺、提高产品质量方面发挥了重要的作用。目前皮革工业中应用的表面活性剂主要是阴离子型和非离子型表面活性剂,阳离子型和两性表面活性剂的应用则相对较少。随着经济的发展和人民生活水平的提高,对新型皮革的需求越来越大,对皮革助剂也提出了更高的要求,迫切需要开发皮革制品专用洗涤剂、柔软整理剂、防水整理剂等。含氟表面活性剂具有高表面、高耐热稳定性、高化学惰性,既憎水又憎油,同时又是无毒或毒性很小。含硅表面活性剂既含有有机基团,又含有硅元素,耐高温、耐气候老化、无毒、无腐蚀性、具有生理惰性,还具有较高的表面活性。因此,开发含氟、含硅,能赋予皮革特殊性能的专用皮革助剂,更是当务之急。目前,高档的加脂剂种类不多,虽有防水、防静电、防污、手感柔软丰满的加脂剂、但缺乏好的丝光感加脂剂,急需开发各种具有特殊性能的加脂剂。今后的一个重点发展方向是以石化产品为主的合成加脂剂、磺化油、磺化脂肪醇类、合成脂类和具有防水、耐光、耐电解质、耐洗等特殊性能的产品。结合型加脂剂含有羧基,能与被鞣物更好地结合,可克服其他加脂剂经久置后回发生油脂向表面迁移而导致革身变板硬的缺点,尤其是烷基醇酰胺类结合型加脂剂最受重视。制革工业对环境污染较大,开发新型制革用表面活性剂时,必须考虑环保要求。近年来,国内外对以磷酸根为酸性基的两性表面活性剂进行了研究和开发[12-15],磷酸酯皮革加脂剂分子中含有磷酸根,能与铬盐及其它多价金属盐结合,同时又能与皮革纤维结合,赋予皮革永久加脂效果,渗透性好,加脂后皮革具有良好的疏水性能和丝光性能。特别需要指出的是,它具有很好的生物降解性能,可减少加脂废液对环境的污染,保护生态环境。
6.1表面活性剂在军事作战用皮革生产中也很有潜力
随着现代各国都在发展军事,皮革在军事作战中也起到了很重要的作用:「现代化作战根据不同地域、不同目标有很多种,因此对服装提出了各种特殊的要求,比如在热带丛林及沙漠地带作战,要求皮鞋隔热、耐热;在水上作战,要求士兵所穿衣服和皮鞋防水;在山地丘陵地带作战,要求皮鞋具有很好的强度,同时也必须保持很好的舒适性等。而上述特殊性能应由特殊的化工材料的使用来实现。表面活性剂作为皮革中重要的化工材料之一,在此必将有其用武之地。用表面活性剂作为分散剂结合纳米技术制备的一系列皮革耗剂和涂饰剂运用到皮革生产中,将使皮革具有增强增韧的性能,保证了所要求的强度;同时可大幅度提高皮革透水汽性和透气性,保证成革具有良好的穿着性能;而使用一些特殊表面活性剂(如硅、氟类表面活性剂)可提高皮革的防水性。
7.结语
表面活性剂在皮革生产中的应用有着广阔的前景,但是从表面活性剂到皮革助剂还有一定距离,如何将表面活性剂巧妙地用于皮革生产,需要从事表面活性剂的研究者和皮革工艺师相结合,从皮革加工特点和需要出发,做深入细致的研究。但是,同时随着社会的进步,环保越来越被人们所提倡和重视,皮革工业的发展也势必会受到挑战.因此适合于皮革生产的新型皮革用表面活性剂的开发和研究显得非常迫切. 总的来说,皮革用表面活性剂的发展应适合于环保要求;能提高其它化料的吸收率以节约化工材料和减少皮革污染;能赋予皮革特殊性能;能改进皮革生产工艺;提高产品质量,增加经济效益.那么,在皮革工业生产中,表面活性剂将越来越发挥出重要的作用.
8.参考文献:
〔1〕沈一丁.表面活性剂在皮革工业中的应用.北京:化学工业出版
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[2]程凤侠,杨宗邃.表面活性剂在皮革生产中的应用.表面活性剂在改造传统产业及高新领域的 应用战略研讨会论文集.(扬州)2002: 62.
 
[3]石碧.皮革化学品手册[M].北京:中国轻工业
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[4]沈一丁.日用化学工业,1994(5):51.
 
[5]马建中·制革整饰材料化学[M]·北京:轻工业出版社,1997:89·
 
[6]张光华,顾玲,杨建洲·表面活性剂在皮革工业中的应用现状与发
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[7]叶金鑫.表面活性剂与环境保护.现代纺织技术(第10 卷).2003.3.
 [8]牛金平,罗希权.国内外表面活性剂及其原料的现状与未来(第四届)中国日用化学工业研讨会 论文集2003.6.
[9]吕升华, 梁国正.绿色表而活性剂烷基多普的性能, 合成及在皮革中的应用.西部皮革2002.6.
【10】马建中,郑巨孟,杨宗邃。.国内外皮革用表面活性剂的新进展.
皮节化卜.】998.1.

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